生产金属硅的方法

1、生产金属硅的方法生产金属硅的方法 生产金属硅的方法， 鞠远峰 论述硅粉加工 金属硅粉生产工艺流程默认分类 2008-12-09 13:42:06 阅读 10622 评论 0 字号：大中小 订阅 介绍：安全、低耗、高效、优质的硅粉加工、金属硅深加工、金属硅粉的生产技术。关于振动筛在硅粉生产中的应用） 一、对硅的了解与认识：硅在地壳中分布很广,约占地壳总量的四分之一。硅的用途很广泛,日常生活中离不开它, 现代高科技尖端领域也离不开它, 将来科学技术不断发展, 硅的适用价值就更加显得神通广 大,如将粗硅提炼出高纯度的单晶硅是等量黄金价格的数倍,硅的适用性与经济性是可想而知的。硅是由硅石SiO2+2C

2、 7 Si+2CO2 f,这样制得的硅是含少量杂质的粗硅，也叫金属硅，其中Si 约占 98%，Fe、Al、Ca、Zn、Cu、Ni、Sn、Pb、Mn、Ti 等约占 2%，金属硅的外观是灰 褐色而具有金属光泽、硬而脆的硅块，硅元素符号Si，原子序数14,原子量：28.0355，硅的原子半径是1.17卩m,主要化合价：+2、+4，硅原子外层电子的结构为382, 3P2,硅晶体的每个硅原子跟另外 4个硅原子形成4个共介健，晶体硅的键长是2.35X 10-10卩m, SiSi的键能是42.5千米/摩尔，硅的密度是 2.322.34g/cm3或2.322.4g/cm3，熔点是1410C, 沸点是2355C

3、；硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，硅是良好的半导体；在常温下，硅 的化学性质不活泼；在加热条件下,硅能跟许多非金属起反应；硅不溶于水；如：硅粉的热 燃烧生成二氧化硅,同时放出大量的热。Si+02 7 SiO2二、成品硅粉的用途： 将硅块进行工业加工制成的成品硅粉,分级为粗粉、细粉、微细粉、超微细粉,可用于高温 耐火材料、铁、铝合金、硅溶胶、有机硅等主要原料。目前有机硅新型材料制品发展前景看 好,市场空间大,获得利润可观,如美国道康宁、 GE 公司,德国瓦克公司,法国罗地亚, 日本信越公司和泰国有机硅公司近些年来, 企业发展速度较快, 产品越做越多。 我国有机硅 事业也在迅速发展。有机硅企业生

4、产甲基混合粗单体,以 Si 粉作为主要原料,其主反应为：Si+2CH3CI 7( CH3) 2SiCI2付反应为：Si+3CH3CI 7( CH3) SiCI3+2CH3+Si+CH3CI+2CH3 7( CH3) SiCI三、硅粉生产方法简介： 以硅块为原料生产成品硅粉，有多种方法。效果较好，应用较多的是：球磨法、辊磨法、冲 旋法，其主要设备：球磨机、辊磨机、冲旋机在制粉中对达到质量技术要求是有区别的。前 两种是在重力下挤压辗磨粉碎， 后一种是冲击细碎。 各种磨机对非易燃易爆， 莫氏硬度低于 7.0 级的矿物均可加工粉碎。成品粒度通过工艺调节，控制在 30 目( 0.613mm )至 425

5、 目 ( 0.033mm )范围内。表 1：硅粉各种生产方法比较： 序号 项目 制粉法球磨法 辊磨法 盘磨法 冲旋法产品质量 比表面积 m3/g 0.26 0.360.420.57范围 mm00.3500.350.01500.40.05 粉量 %30%18%20%98%7布袋除尘7尾气放空(每立方米小于 100 毫克)细粉收率 2% 产品技术规格： 表 2：硅粉技术指标： 名称 规格 分析方法 国家标准 含水量 堆积比 平均粒径卩m硅粉100%通过 60 目筛 干筛分法CB/T1480-1995 200PPM 1.341.42 50100注：粒度组成按工艺确定。表 3：硅粉主要物性参数：名自燃

6、在空气中爆炸极限 (V%)国家环保标准硅粉23552814207%02表 4：硅粉的化学成份：SiFeAlCaZnCaNiSnDbMhTi798.50.40.2%0.1微量微量 微量 微量 微量 微量 微量注：总杂质 1.5% （一级品），其中 Fe0.3，Al0.15 ，Ca0.1五、硅粉生产工艺流程简述： 袋装硅块7行吊或叉车吊卸7颚式破碎机7斗式提升机7W 15mm硅块贮仓7电磁振动 给料机7磨制粉机7旋风分离器7集粉仓7筛分机 （振动筛） 7成品硅粉7布袋过滤器7收 尘罐7尾气放空抽风机。硅块7破碎7皮带7斗提7制粉机7气固分离7分筛7成品仓放空J抽风机J布袋过滤J鼓风机J7粗粉回制粉

7、机7细粉回收 原料硅块仓7皮带称7级破碎7分筛（旋振筛）7二级破碎冲旋式粉碎J给料机电磁振动J斗提J7筛分7粗粉回斗提中粉贮存7二级筛分7细粉仓7布袋过滤7抽风机7尾气放空 包装微细粉J六、硅粉设备组成： 根据工艺条件与技术要求， 匹配以 ZYF430 型冲旋式制粉机组为核心， 前后系统配置的定型 设备及非标设备见表 5。表 5：序号 设备名称 型号规格 数量 材质原料仓L2 非标A3 碳钢振动给料机GZ2F 定型1碳钢颚式破碎机PE-400-250 定型铸钢冲旋式粉碎机GCF430 定型铸钢 高温锰钢斗式提升机D200 1m/s 定型A3 碳钢振动筛 HY-150061与物料接触部为不锈钢筛

8、网不锈钢1离心风机9-19No.6.3A外壳碳钢布袋式收尘器FGM64-6外壳碳钢 防静电材料七、活性好的硅粉：不同的制粉方法得到的硅粉活性是有区别的，表面积、粒径级配、表面保护和设备钢耗等。判定活性的因素为： 粉粒的微观结构， 比微观结构：化学成份符合要求指标的硅， 炼制中已获得最佳微观结构， 保证其拥有参与反应的最佳活性， 即其天性或自然性能， 制粉时一定要尽量降低对其天然微观结构的劣化作用， 减少其晶粒及 晶粒群间的变形，使绝大部分硅粉（ 99.8%以上）仍保持住原有的天然微观结构。表1 中列举四法中， 以冲旋法为最佳。 因为它利用凌空打碎硅块的方式， 让其自身循着体内最薄弱环 节碎裂，

9、没有挤、压、碾引起的结构变形。比表面积： 粉粒的表面积是单位质量所占有的表面积以 m2/g 为单位。它是参与化学反应能力的重要指 标。硅粉比表面积大，参与反应速度加快，反应更完善，硅的利用率高，反应区域流化态更 理想，硅耗率最低，从而显示其活性高。因此表面积已成为硅粉活性的一个重要指标。表中列出各类粉的比表面积，其中以冲旋粉为最佳。粒度级配：直接合成法是流化态中分步完成的，物料粒度逐步变化，其表面不断进行更新，反应完全， 硅的单耗也明显下降。所以，硅粉粒径粗细搭配成粒级，以便获得最佳效果，来制定相应的最适宜的粒度级配。因此制粉方法必须保证粒度组成可调，而且得率更高。如制取1t 硅粉的粒级0.1

10、mm0.4mm约占85%以上是最适宜合成反应的，这是国外某家10万t/a有机硅粗单体流化床使用的 Si 粉原料指标。 表面保护：1、有利于3、有利于保持松散干燥。硅的氧化性能较强，尤其是微细生成二氧化硅同时放出大量的热：Si+02 7 SiO2。生产出符合质、粒指标要求的合格成品硅粉，表面需要活性保护，其原则有三： 化学反应； 2、有利于预防燃烧； 粉状态，在空气中遇到明火能燃烧，1、氮气保护，在制粉过程中进行氮气循环和不断地补充由此可以采取两种制粉保护方法：新鲜N2，控制循环N2含量93% , 02的含量W 7%。2、大气条件下，封闭系统，比较干 燥的空气同原料硅块同时进入制粉系统，定量给料

11、，空气和碎硅块在机内形成微负压运行， 随后制取硅粉，排放空气不循环使用。如：冲旋机制取硅粉。在成品硅粉贮存和运输、输送中，一般都采用封闭、N2封和N2输送，这也是保护 Si粉活性的有效措施。 硅粉表面活性高低的最终判定还是生产实践， 参与化学反应后的效果如何以 及在市场竞争中的能力表现。当然， 为获得高活性， 还有一个掌握制粉方法的问题， 需要一 个认识过程，要经得起时间的检验。辊磨法在制粉过程中， 需要高能耗N2保护，其保持制粉系统内 N2 300m3，由于循环N2在制粉系统温度升高，达到 60C 70C，其中还含有7%氧气， 微硅粉表面 N2、 O2 化也就难免了。而且制粉过程中，钢耗也较高，大约在 0.15kg/t ，钢耗（铁粉）及易沾附在细硅粉的表面，辊磨法制得的硅粉，外观呈暗黑色。无保护N2气的冲旋法制得的硅粉，外观却是亮晶晶的。就其冲旋机制粉系统内温度一般40 C,钢耗主要在刀片上， 每吨粉耗钢约 0.1kg0.05kg 以下。 从中可以看出： 两种生产方法得出两种差距较大 的制造成本与获得不同的硅粉表面活性。八、结论：1、2、硅制粉应选择硅粉质量（活性、粒径、化学成份等）最适宜的条件。硅制粉应选择制粉方