生產(chǎn)金屬硅的方法

1、生產(chǎn)金屬硅的方法生產(chǎn)金屬硅的方法 生產(chǎn)金屬硅的方法， 鞠遠(yuǎn)峰 論述硅粉加工 金屬硅粉生產(chǎn)工藝流程默認(rèn)分類 2008-12-09 13:42:06 閱讀 10622 評論 0 字號：大中小 訂閱 介紹：安全、低耗、高效、優(yōu)質(zhì)的硅粉加工、金屬硅深加工、金屬硅粉的生產(chǎn)技術(shù)。關(guān)于振動篩在硅粉生產(chǎn)中的應(yīng)用） 一、對硅的了解與認(rèn)識：硅在地殼中分布很廣,約占地殼總量的四分之一。硅的用途很廣泛,日常生活中離不開它, 現(xiàn)代高科技尖端領(lǐng)域也離不開它, 將來科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展, 硅的適用價(jià)值就更加顯得神通廣 大,如將粗硅提煉出高純度的單晶硅是等量黃金價(jià)格的數(shù)倍,硅的適用性與經(jīng)濟(jì)性是可想而知的。硅是由硅石SiO2+2C

2、 7 Si+2CO2 f,這樣制得的硅是含少量雜質(zhì)的粗硅，也叫金屬硅，其中Si 約占 98%，F(xiàn)e、Al、Ca、Zn、Cu、Ni、Sn、Pb、Mn、Ti 等約占 2%，金屬硅的外觀是灰 褐色而具有金屬光澤、硬而脆的硅塊，硅元素符號Si，原子序數(shù)14,原子量：28.0355，硅的原子半徑是1.17卩m,主要化合價(jià)：+2、+4，硅原子外層電子的結(jié)構(gòu)為382, 3P2,硅晶體的每個(gè)硅原子跟另外 4個(gè)硅原子形成4個(gè)共介健，晶體硅的鍵長是2.35X 10-10卩m, SiSi的鍵能是42.5千米/摩爾，硅的密度是 2.322.34g/cm3或2.322.4g/cm3，熔點(diǎn)是1410C, 沸點(diǎn)是2355C

3、；硅的導(dǎo)電性能介于金屬和絕緣體之間，硅是良好的半導(dǎo)體；在常溫下，硅 的化學(xué)性質(zhì)不活潑；在加熱條件下,硅能跟許多非金屬起反應(yīng)；硅不溶于水；如：硅粉的熱 燃燒生成二氧化硅,同時(shí)放出大量的熱。Si+02 7 SiO2二、成品硅粉的用途： 將硅塊進(jìn)行工業(yè)加工制成的成品硅粉,分級為粗粉、細(xì)粉、微細(xì)粉、超微細(xì)粉,可用于高溫 耐火材料、鐵、鋁合金、硅溶膠、有機(jī)硅等主要原料。目前有機(jī)硅新型材料制品發(fā)展前景看 好,市場空間大,獲得利潤可觀,如美國道康寧、 GE 公司,德國瓦克公司,法國羅地亞, 日本信越公司和泰國有機(jī)硅公司近些年來, 企業(yè)發(fā)展速度較快, 產(chǎn)品越做越多。 我國有機(jī)硅 事業(yè)也在迅速發(fā)展。有機(jī)硅企業(yè)生

4、產(chǎn)甲基混合粗單體,以 Si 粉作為主要原料,其主反應(yīng)為：Si+2CH3CI 7( CH3) 2SiCI2付反應(yīng)為：Si+3CH3CI 7( CH3) SiCI3+2CH3+Si+CH3CI+2CH3 7( CH3) SiCI三、硅粉生產(chǎn)方法簡介： 以硅塊為原料生產(chǎn)成品硅粉，有多種方法。效果較好，應(yīng)用較多的是：球磨法、輥磨法、沖 旋法，其主要設(shè)備：球磨機(jī)、輥磨機(jī)、沖旋機(jī)在制粉中對達(dá)到質(zhì)量技術(shù)要求是有區(qū)別的。前 兩種是在重力下擠壓輾磨粉碎， 后一種是沖擊細(xì)碎。 各種磨機(jī)對非易燃易爆， 莫氏硬度低于 7.0 級的礦物均可加工粉碎。成品粒度通過工藝調(diào)節(jié)，控制在 30 目( 0.613mm )至 425

5、 目 ( 0.033mm )范圍內(nèi)。表 1：硅粉各種生產(chǎn)方法比較： 序號 項(xiàng)目 制粉法球磨法 輥磨法 盤磨法 沖旋法產(chǎn)品質(zhì)量 比表面積 m3/g 0.26 0.360.420.57范圍 mm00.3500.350.01500.40.05 粉量 %30%18%20%98%7布袋除塵7尾氣放空(每立方米小于 100 毫克)細(xì)粉收率 2% 產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格： 表 2：硅粉技術(shù)指標(biāo)： 名稱 規(guī)格 分析方法 國家標(biāo)準(zhǔn) 含水量 堆積比 平均粒徑卩m硅粉100%通過 60 目篩 干篩分法CB/T1480-1995 200PPM 1.341.42 50100注：粒度組成按工藝確定。表 3：硅粉主要物性參數(shù)：名自燃

6、在空氣中爆炸極限 (V%)國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)硅粉23552814207%02表 4：硅粉的化學(xué)成份：SiFeAlCaZnCaNiSnDbMhTi798.50.40.2%0.1微量微量 微量 微量 微量 微量 微量注：總雜質(zhì) 1.5% （一級品），其中 Fe0.3，Al0.15 ，Ca0.1五、硅粉生產(chǎn)工藝流程簡述： 袋裝硅塊7行吊或叉車吊卸7顎式破碎機(jī)7斗式提升機(jī)7W 15mm硅塊貯倉7電磁振動 給料機(jī)7磨制粉機(jī)7旋風(fēng)分離器7集粉倉7篩分機(jī) （振動篩） 7成品硅粉7布袋過濾器7收 塵罐7尾氣放空抽風(fēng)機(jī)。硅塊7破碎7皮帶7斗提7制粉機(jī)7氣固分離7分篩7成品倉放空J(rèn)抽風(fēng)機(jī)J布袋過濾J鼓風(fēng)機(jī)J7粗粉回制粉

7、機(jī)7細(xì)粉回收 原料硅塊倉7皮帶稱7級破碎7分篩（旋振篩）7二級破碎沖旋式粉碎J給料機(jī)電磁振動J斗提J7篩分7粗粉回斗提中粉貯存7二級篩分7細(xì)粉倉7布袋過濾7抽風(fēng)機(jī)7尾氣放空 包裝微細(xì)粉J六、硅粉設(shè)備組成： 根據(jù)工藝條件與技術(shù)要求， 匹配以 ZYF430 型沖旋式制粉機(jī)組為核心， 前后系統(tǒng)配置的定型 設(shè)備及非標(biāo)設(shè)備見表 5。表 5：序號 設(shè)備名稱 型號規(guī)格 數(shù)量 材質(zhì)原料倉L2 非標(biāo)A3 碳鋼振動給料機(jī)GZ2F 定型1碳鋼顎式破碎機(jī)PE-400-250 定型鑄鋼沖旋式粉碎機(jī)GCF430 定型鑄鋼 高溫錳鋼斗式提升機(jī)D200 1m/s 定型A3 碳鋼振動篩 HY-150061與物料接觸部為不銹鋼篩

8、網(wǎng)不銹鋼1離心風(fēng)機(jī)9-19No.6.3A外殼碳鋼布袋式收塵器FGM64-6外殼碳鋼 防靜電材料七、活性好的硅粉：不同的制粉方法得到的硅粉活性是有區(qū)別的，表面積、粒徑級配、表面保護(hù)和設(shè)備鋼耗等。判定活性的因素為： 粉粒的微觀結(jié)構(gòu)， 比微觀結(jié)構(gòu)：化學(xué)成份符合要求指標(biāo)的硅， 煉制中已獲得最佳微觀結(jié)構(gòu)， 保證其擁有參與反應(yīng)的最佳活性， 即其天性或自然性能， 制粉時(shí)一定要盡量降低對其天然微觀結(jié)構(gòu)的劣化作用， 減少其晶粒及 晶粒群間的變形，使絕大部分硅粉（ 99.8%以上）仍保持住原有的天然微觀結(jié)構(gòu)。表1 中列舉四法中， 以沖旋法為最佳。 因?yàn)樗昧杩沾蛩楣鑹K的方式， 讓其自身循著體內(nèi)最薄弱環(huán) 節(jié)碎裂，

9、沒有擠、壓、碾引起的結(jié)構(gòu)變形。比表面積： 粉粒的表面積是單位質(zhì)量所占有的表面積以 m2/g 為單位。它是參與化學(xué)反應(yīng)能力的重要指 標(biāo)。硅粉比表面積大，參與反應(yīng)速度加快，反應(yīng)更完善，硅的利用率高，反應(yīng)區(qū)域流化態(tài)更 理想，硅耗率最低，從而顯示其活性高。因此表面積已成為硅粉活性的一個(gè)重要指標(biāo)。表中列出各類粉的比表面積，其中以沖旋粉為最佳。粒度級配：直接合成法是流化態(tài)中分步完成的，物料粒度逐步變化，其表面不斷進(jìn)行更新，反應(yīng)完全， 硅的單耗也明顯下降。所以，硅粉粒徑粗細(xì)搭配成粒級，以便獲得最佳效果，來制定相應(yīng)的最適宜的粒度級配。因此制粉方法必須保證粒度組成可調(diào)，而且得率更高。如制取1t 硅粉的粒級0.1

10、mm0.4mm約占85%以上是最適宜合成反應(yīng)的，這是國外某家10萬t/a有機(jī)硅粗單體流化床使用的 Si 粉原料指標(biāo)。 表面保護(hù)：1、有利于3、有利于保持松散干燥。硅的氧化性能較強(qiáng)，尤其是微細(xì)生成二氧化硅同時(shí)放出大量的熱：Si+02 7 SiO2。生產(chǎn)出符合質(zhì)、粒指標(biāo)要求的合格成品硅粉，表面需要活性保護(hù)，其原則有三： 化學(xué)反應(yīng)； 2、有利于預(yù)防燃燒； 粉狀態(tài)，在空氣中遇到明火能燃燒，1、氮?dú)獗Ｗo(hù)，在制粉過程中進(jìn)行氮?dú)庋h(huán)和不斷地補(bǔ)充由此可以采取兩種制粉保護(hù)方法：新鮮N2，控制循環(huán)N2含量93% , 02的含量W 7%。2、大氣條件下，封閉系統(tǒng)，比較干 燥的空氣同原料硅塊同時(shí)進(jìn)入制粉系統(tǒng)，定量給料

11、，空氣和碎硅塊在機(jī)內(nèi)形成微負(fù)壓運(yùn)行， 隨后制取硅粉，排放空氣不循環(huán)使用。如：沖旋機(jī)制取硅粉。在成品硅粉貯存和運(yùn)輸、輸送中，一般都采用封閉、N2封和N2輸送，這也是保護(hù) Si粉活性的有效措施。 硅粉表面活性高低的最終判定還是生產(chǎn)實(shí)踐， 參與化學(xué)反應(yīng)后的效果如何以 及在市場競爭中的能力表現(xiàn)。當(dāng)然， 為獲得高活性， 還有一個(gè)掌握制粉方法的問題， 需要一 個(gè)認(rèn)識過程，要經(jīng)得起時(shí)間的檢驗(yàn)。輥磨法在制粉過程中， 需要高能耗N2保護(hù)，其保持制粉系統(tǒng)內(nèi) N2 300m3，由于循環(huán)N2在制粉系統(tǒng)溫度升高，達(dá)到 60C 70C，其中還含有7%氧氣， 微硅粉表面 N2、 O2 化也就難免了。而且制粉過程中，鋼耗也較高，大約在 0.15kg/t ，鋼耗（鐵粉）及易沾附在細(xì)硅粉的表面，輥磨法制得的硅粉，外觀呈暗黑色。無保護(hù)N2氣的沖旋法制得的硅粉，外觀卻是亮晶晶的。就其沖旋機(jī)制粉系統(tǒng)內(nèi)溫度一般40 C,鋼耗主要在刀片上， 每噸粉耗鋼約 0.1kg0.05kg 以下。 從中可以看出： 兩種生產(chǎn)方法得出兩種差距較大 的制造成本與獲得不同的硅粉表面活性。八、結(jié)論：1、2、硅制粉應(yīng)選擇硅粉質(zhì)量（活性、粒徑、化學(xué)成份等）最適宜的條件。硅制粉應(yīng)選擇制粉方