Metalurginių silicio miltelių gamyba apima daugybę kontroliuojamų pramoninių etapų, kad būtų užtikrintas aukštas grynumas ir pastovi kokybė. Žemiau pateikiamas išsamus proceso aprašymas:
1. Žaliavų paruošimas
Pirminės žaliavos:
Kvarcitas (SiO₂): didelio grynumo kvarco rūda (didesnė arba lygi 98,5 % SiO₂).
Anglies reduktorius: Naftos koksas, medžio anglis arba anglis, kurie veikia kaip reduktorius.
Išankstinis gydymas:
Kvarcitas smulkinamas ir nuplaunamas, kad pašalintų nešvarumus (pvz., molį, organines medžiagas).
Reduktoriai yra kalcinuojami, kad sumažintų lakiųjų medžiagų kiekį ir pagerintų reaktyvumą.
2. Karboterminis redukavimas elektrinėje lankinėje krosnyje
Pagrindinė reakcija:
SiO₂ + 2C → Si + 2CO↑ (temperatūra: 2000 laipsnių).
Proceso žingsniai:
Įkroviklis: Kvarcitas ir anglies reduktoriai dedami į panardinamą lankinę krosnį.
Elektrodų šildymas: Grafito elektrodai generuoja intensyvią šilumą, kad ištirptų ir atkurtų mišinį.
Šlako susidarymas: Priemaišos (Fe, Al, Ca) sudaro šlaką ir periodiškai pašalinamos.
PjaustymasIš krosnies dugno paimamas išlydytas silicis (97-99 % grynumo) ir supilamas į luitus.
3. Rafinavimas (neprivaloma)
TikslasTolesnis priemaišų mažinimas, siekiant gauti aukštesnės kokybės silicį (pvz., 99,5 %+ grynumo).
Metodai:
Šlako valymas: Pridedamas srautų (pvz., CaO), kad surištų likusias priemaišas.
Dujų valymas: Pūtimas deguonimi arba chloru, kad būtų pašalintos metalinės priemaišos.
4. Smulkinimas ir sijojimas
Gniuždymas: Silicio luitai mechaniškai susmulkinami į dideles granules.
Šlifavimas: Granulės sumalamos į miltelius rutuliniais arba reaktyviniais malūnais.
Atranka: Dalelės klasifikuojamos pagal dydį (pvz., 80-325 akių) naudojant vibruojančius sietus.
5. Valymas (labai gryniems darbams)
Cheminis išplovimas: plovimas rūgštimi (HCl/HF), kad ištirptų likusių oksidų sluoksnius.
Kryptinė kristalizacija: Priemaišų pašalinimas kontroliuojamos kristalizacijos būdu (saulės/elektroniniam siliciui).
6. Kokybės kontrolė ir pakavimas
Testai
Spektrometrija: Matuoja elementinę sudėtį (Fe, Al, Ca kiekį).
Dalelių dydžio analizė: Užtikrina atitiktį nurodytam dalelių dydžio diapazonui.
Drėgmės kontrolė: Džiovinimas iki drėgnumo Mažiau arba lygus 0,1%.
Paketas:
Sandariai supakuoti į drėgmei atsparius maišelius (25 kg arba 1 tona), kad būtų išvengta oksidacijos.
Ženklinimas, nurodantis klasę (pavyzdžiui, 553, 441), partijos numerį ir saugos sertifikatus.