O silício industrial (também chamado de "silício metalúrgico" em algumas regiões) refere-se a um produto à base de silício sintético-fabricado pela fundição de sílica (SiO₂) e carbono em um forno elétrico a arco. É um termo geral que abrange todos os produtos de silício usados em aplicações industriais (excluindo silício de grau de-semicondutor de alta pureza-). Sua principal característica é o teor de silício que varia de 98,0% a 99,5%, com níveis variados de impurezas como ferro (Fe), alumínio (Al) e cálcio (Ca) que determinam seu grau.
O silício industrial serve como matéria-prima básica para ferroligas, produtos químicos e produtos à base de silício de pureza baixa-a-média-. Geralmente é classificado por seu conteúdo de impurezas (por exemplo, Fe-Al-Ca total menor ou igual a 0,5% ou menor ou igual a 1,0%) em vez de um limite de pureza alto-fixo.
Silício metálicoé um subconjunto de silício industrial de alta-pureza, definido por um teor de silício de 99,5% ou superior (normalmente 99,5% a 99,9%) e níveis de impurezas extremamente baixos. As principais impurezas (Fe, Al, Ca) são rigorosamente controladas-para qualidades premium, o conteúdo total desses três elementos é frequentemente menor ou igual a 0,3% (por exemplo, Fe menor ou igual a 0,2%, Al menor ou igual a 0,1%, Ca menor ou igual a 0,05%).
O "metal" em seu nome enfatiza sua alta pureza e brilho metálico (em comparação com o silício industrial de menor-pureza, que tem uma aparência mais opaca). Ele é adaptado para aplicações que exigem estabilidade química e propriedades físicas superiores, como ligas de alta-qualidade e cerâmicas avançadas.
Aplicações: Adaptadas aos requisitos de pureza
A diferença mais significativa entre o silício metálico e o silício industrial está nos cenários de aplicação.-a pureza determina diretamente quais setores eles atendem. Abaixo estão seus principais casos de uso:
Aplicações industriais de silício (98,0%–99,5% de pureza)
A economia-e a pureza moderada do silício industrial o tornam ideal para aplicações de-volume e de baixa{2}}a{3}}precisão média:
Produção de ferroligas:
A maior aplicação-usada para fabricarferro silício (FeSi), um desoxidante chave na produção de aço. O silício industrial reage com o ferro para formar FeSi, que remove o oxigênio do aço fundido e melhora sua tenacidade.
Liga de alumínio:
Adicionado ao alumínio para produzir ligas de alumínio de alta-resistência para peças automotivas (por exemplo, blocos de motor), materiais de construção (por exemplo, perfis de alumínio) e folhas de embalagem. Aumenta a resistência ao desgaste e a condutividade térmica do alumínio.
Intermediários Químicos:
Usado para produzir compostos básicos de silício, como tetracloreto de silício (SiCl₄) e silicato de sódio (vidro de água) para detergentes, adesivos e produtos químicos para tratamento de água.
Cerâmica-de baixa qualidade:
Fabricação de tijolos refratários, telhas cerâmicas e abrasivos (por exemplo, carboneto de silício) onde não é necessária alta pureza.
Aplicações de silício metálico (maior ou igual a 99,5% de pureza)
A alta pureza do silício metálico o torna adequado para indústrias de alta-e precisão-onde os níveis de impurezas afetam diretamente o desempenho do produto:
Ligas de{0}alta qualidade:
Produção de ligas especiais de alumínio para aplicações aeroespaciais (por exemplo, fuselagens de aeronaves), marítimas (por exemplo, cascos de navios) e militares. O baixo teor de Fe/Al/Ca evita fases frágeis na liga.
Indústria de Organossilício:
A principal matéria-prima para a produção de silicones (polissiloxanos), que são usados em selantes, lubrificantes, cosméticos (por exemplo, condicionadores de cabelo) e dispositivos médicos. A alta pureza garante a estabilidade química e a biocompatibilidade do silicone.
Cerâmica Avançada:
Fabricação denitreto de silício (Si₃N₄)ecarboneto de silício (SiC)cerâmica para componentes de alta-temperatura (por exemplo, pás de turbinas a gás), ferramentas de corte e wafers semicondutores. A pureza evita a formação de defeitos em estruturas cerâmicas.
Indústria solar fotovoltaica:
O silício metálico de-grau baixo (99,5%–99,7%) é um precursor do grau-solarpolissilício, usado em células de painel solar. O controle de impurezas garante alta eficiência de conversão fotoelétrica.
Perguntas frequentes
- Q: O silício de grau-semicondutor é igual ao silício metálico?
R: Não. O silício de grau semicondutor-tem uma pureza maior ou igual a 99,9999% (6N+), muito superior aos 99,5%–99,9% do silício metálico. Requer etapas adicionais de refino (por exemplo, fusão por zona) e é uma categoria separada.
- Q:O silício industrial pode ser atualizado para silício metálico?
R: Sim, mas o custo é-proibitivo. A atualização do silício industrial requer re-fundição e purificação intensiva, o que é mais caro do que produzir silício metálico diretamente a partir de matérias-primas de alta-pureza.
- Q:Por que o silício metálico é mais caro que o silício industrial?
R: Matérias-primas de alta-pureza (por exemplo, 99% de areia de sílica) custam de 2 a 3 vezes mais que a areia de sílica comum, e as etapas de pós{6}}processamento (lixiviação ácida, refino a vácuo) acrescentam de 20% a 30% aos custos de produção.
