Metalurjik silikon tozunun üretimi, yüksek saflığı ve tutarlı kaliteyi sağlamak için bir dizi kontrollü endüstriyel adımı içerir. Aşağıda sürecin ayrıntılı bir açıklaması bulunmaktadır:
1. Hammaddelerin hazırlanması
Birincil hammaddeler:
Kuvarsit (SiO₂): Yüksek saflıkta kuvars cevheri (%98,5 SiO₂'den büyük veya ona eşit).
Karbonlu indirgeyici maddeler: İndirgeyici maddeler olarak görev yapan petrol koku, odun kömürü veya kömür.
Ön tedavi:
Kuvarsit, yabancı maddeleri (örneğin kil, organik madde) çıkarmak için ezilir ve yıkanır.
İndirgeyici maddeler, uçucu maddeleri azaltmak ve reaktiviteyi arttırmak için kalsine edilir.
2. Bir elektrik ark ocağında karbotermik indirgeme
Anahtar reaksiyon:
SiO₂ + 2C → Si + 2CO↑ (sıcaklık: 2000 derece).
Süreç adımları:
Şarj cihazı: Tozaltı ark ocağına kuvarsit ve karbon indirgeyici maddeler yerleştirilir.
Elektrotların ısıtılması: Grafit elektrotlar karışımı eritmek ve eski haline döndürmek için yoğun ısı üretir.
Cüruf oluşumu: Safsızlıklar (Fe, Al, Ca) cüruf oluşturur ve periyodik olarak uzaklaştırılır.
DilimlemeErimiş silikon (%97-99 saflıkta) fırının tabanından alınır ve külçelere dökülür.
3. Rafine etme (isteğe bağlı)
AmaçDaha yüksek kalitede silikon üretmek için safsızlıkların daha da azaltılması (örn. %99,5+ saflık).
Yöntemler:
Cüruf arıtma: Artık safsızlıkları bağlamak için eritkenlerin (örn. CaO) eklenmesi.
Gaz temizleme: Metal yabancı maddelerin uzaklaştırılması için oksijen veya klor üfleme.
4. Kırma ve eleme
Ezici: Silikon külçeler mekanik olarak büyük granüller halinde ezilir.
Bileme: Granüller bilyalı değirmenler veya jet değirmenler kullanılarak toz haline getirilir.
Tarama: Parçacıklar titreşimli elekler kullanılarak boyutlarına göre (örn. 80-325 ağ gözü) sınıflandırılır.
5. Temizleme (yüksek saflıkta uygulamalar için)
Kimyasal liç: Artık oksit katmanlarını çözmek için asitle yıkama (HCl/HF).
Yönlü kristalizasyon: Kontrollü kristalleştirme yoluyla yabancı maddelerin uzaklaştırılması (güneş enerjisi/elektronik sınıfı silikon için).
6. Kalite kontrol ve paketleme
Testler
Spektrometri: Element bileşimini ölçer (Fe, Al, Ca içeriği).
Parçacık boyutu analizi: Belirtilen partikül büyüklüğü aralıklarına uygunluğu sağlar.
Nem kontrolü: Nem içeriğine kadar kurutma %0,1'e eşit veya daha az.
Paket:
Oksidasyonu önlemek için neme dayanıklı torbalarda (25 kg veya 1 ton) mühürlenir.
Dereceyi (örneğin 553, 441), parti numarasını ve güvenlik sertifikalarını gösteren etiket.