За поширеністю в земній корі кремній займає друге місце після кисню, зустрічається головним чином у вигляді кисневих сполук (кварц, силікати і.т.д.). Кремній високої чистоти використовується в напівпровідниковій техніці, а технічної чистоти (96-99% Si) - у чорній і кольоровій металургії для отримання сплавів на нежелезной основі (силуміну та ін.), Легування (крем'янисті стали і сплави, що застосовуються в електрообладнанні) і розкислення стали і сплавів (видалення кисню), виробництва силіцидів і.т.д.
1. В процесі виробництва на заводі отримують два види продукції:
- металевий кремній (з чистотою не менше 98,5%, застосовуваний в алюмінієвій і хімічній галузях)
- кремнієву пил (ультрадисперсних матеріал, що отримується в процесі газоочистки печей, він застосовується у виробництві особопрочних сухих будівельних сумішей)
2. У промисловості кремній технічної чистоти отримують, відновлюючи розплав SiO2 коксом при температурі близько 1800 градусів Цельсія в руднотермічеських печах шахтного типу. Чистота отриманого таким чином кремнію може досягати 99,9% (основні домішки - вуглець, метали).
3. Основним агрегатом для виплавки технічного кремнію є дугова руднотермічних одно-трифазна електропіч потужністю від 8 до 25 МВА. Піч являє собою круглий сталевий кожух з днищем, футеровані вогнетривкою кладкою. Подина (днище) і частина висоти стін футеруются графітовими блоками, наступний шар магнезитовим цеглою і зовнішній шар - шамотом (пориста цегла зі спеціальної вогнетривкої глини).
4. Подача енергії в робочий простір печі здійснюється за допомогою електрода, виконаного з графіту. Самоспекающіеся електроди в технології кремнію не застосовуються через можливе забруднення продукту компонентами кожуха електрода і електродної маси (залізо, кальцій, алюміній). Електричні параметри відновного процесу забезпечуються за допомогою пічного трансформатора, сполученого з електродом високоамперной короткою мережею, в якій сила струму становить 40-80 кА. У міру торцевого витрати електрода вони періодично подовжується за допомогою механізмів перепуску. Регулювання заданої сили струму в електроді здійснюється шляхом переміщення електрода по вертикальній осі.
5. Випуск кремнію здійснюється практично безперервно через льотку (отвір в футеровці) в сталеву футерованную изложницу.
6. У печі з шунтувати дугою відбувається відновлення кремнію з кремнезему кварциту вуглецем відновлювача. Теоретична температура початку процесу +1670 градусів Цельсія. До основних типів відновників відносяться: деревне вугілля (березовий, сосновий), нефтекокс, кам'яне вугілля.
7. З рудотермічних печі, розплавлений кварц потрапляє в ківш з якого він переливається за формами.
8. Зараз на заводі працює одна піч, найближчим часом буде пущена друга, і тоді виробнича потужність заводу складе 30 тис. Тонн металургійного кремнію в рік. Крім цього, продукція, що випускається в подальшому буде надходити на завод полікристалічного кремнію: його будівництво в Омську починається в цьому році. Зараз же готова продукція експортується до Євросоюзу.
9. До речі, ринкова ціна металевого кремнію - 2500 євро за тонну.
10. Завод споживає величезну кількість електроенергії для підтримки температури в печі. Виробництво працює цілодобово. А при першому запуску печі на її розігрів до робочої температури потрібно близько двох тижнів.
11. На заводі в якості сировини для виробництва металургійного кремнію застосовується жильний кварц з Улитаутского району.
12. У формах металевий кремній охолоджується і застигає.
13. Металевий кремній є основою для високотехнологічної промисловості. Кремній - це і фотоелементи для сонячних батарей, і напівпровідники для комп'ютерів, і багато, багато іншого.
14. До речі, виробництво металургійного кремнію абсолютно безвідходним. Над піччю стоять повітроводи, і весь пил йде в газоочистку, де уловлюються мікрочастинки. Ця кремнієва пил є корисним продуктом в іншій частині виробництва. Наприклад, раніше в Європі кварц переплавляли тільки для того, щоб його потім розмолоти і додати в бетон, в розчини, які мають дуже великий зміцнює властивістю. Кварцова кристалічна решітка дуже міцна. І 900-ю марку бетону можна отримати тільки за допомогою кремнію. А є ще гідроізоляційні замазки, міцні підлоги, ця продукція використовується для зміцнення тунелів метро.
15. Після оставаніе кремній дроблять на дрібні шматки гідромолотом.
16. Потім готову продукцію упаковується в бігбегі - пластикові мішки, що вміщають 1000 кілограмів металургійного кремнію і відправляється замовникам.
17. Що можна зробити з технічним кремнієм? Технологічний ланцюжок у виробництві кремнію триває: металургійний кремній - полікремній - монокристалічний кремній - кремнієві пластини. Для подальшого очищення металургійний кремній переганяють, перетворюючи в екологічно шкідливі сполуки хлору: діхлорсілан або трихлорсилану. Після очищення останніх у великих ректифікаційних колонах і процесів осадження виходить полікремній, де концентрація домішок не перевищує десятитисячний частки відсотка. Після цього його переплавляють в монокристаллический матеріал, а монокристали ріжуть на пластини. Так отримують до 80% монокристалічного кремнію, використовуваного в електроніці.