2023-06-20
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金属硅的制备技术
金属硅又可以称为冶金硅、粗硅或工业硅，在晶体结构上金属硅也是呈多晶状态，纯度约为98％～99％。它主要用做钢铁、等硅制品的添加剂，有少量(约2％左右)的金属硅经过进一步提纯，制备成太阳能级和半导体级多晶硅。
金属硅的原材料石英砂，是SiO：的一种形态。为了提高金属硅的纯度，降低生产成本，一般对金属硅的原材料矿——石英矿有一定的纯度要求，并不是所有的石英砂都能作为硅材料的原料。
制备金属硅一般利用电弧炉，原料为纯度在98％～99％左右的石英砂和焦炭或木炭。在2000℃左右进行还原反应，可以生成金属硅，其主要反应式为
SiO23C-----SiC2C0(3．8)
2SiCSiO2-----3Si2C0(3．9)
从式(3．8)和式(3．9)可知，除了生成硅之外，还会产生大量的CO有害气体，它在空气中和氧气作用，会进一步生成大量的CO2，成为污染环境的有害气体，如下式所示：
2C002----2C02(3．10)
图3．3所示为金属硅制备的示意图，从图中可以看出，一般利用碳电极产生电弧，在高温下产生熔体的硅，被收集后，是金属硅。同时，在炉子的底部产生炉渣，在表面有CO2溢出。
金属硅的制备相对耗能，也会产生空气污染。因此，如何降低能耗以及如何减少CO2的排放量是目前研究的重 点。另外，在选择石英原料方面，如何使其具有尽可能少的B、P杂质，也是一个值得关注的问题。
