¿Cómo se produce el silicio metálico?

metal de silicio Se produce a partir de cuarzo y coque en un horno de calentamiento eléctrico. El cuarzo sufrirá oxidación y reducción y se convertirá en silicio líquido fundido. Una vez enfriado se convertirá en un sólido como podemos ver. Los trozos de silicio metálico en bruto son muy grandes. Luego se corta en piezas más pequeñas, que llamamos tamaños estándar. El tamaño de los grumos de metal de silicio es de 10 a 100 mm, polvo de metal de silicio (tamaño de partícula de malla 100, 200, 325).

El silicio metálico se produce principalmente mediante la reducción carbotérmica de cuarzo (SiO₂) en hornos de arco eléctrico. El proceso de producción consume mucha energía e implica varios pasos críticos:

1. Preparación de Materia Prima:

• Cuarzo: La materia prima principal es cuarzo de alta pureza, normalmente con un contenido de dióxido de silicio (SiO₂) de al menos el 98,5 %.

• Carbón: Se utilizan agentes reductores como carbón vegetal, coque de petróleo o astillas de madera para proporcionar el carbono necesario para el proceso de reducción.

2. Proceso de fundición:

• Horno de arco eléctrico: El cuarzo y los materiales carbonosos se mezclan y luego se introducen en un horno de arco eléctrico. El horno funciona a temperaturas entre 1.900°C y 2.300°C.

• Reacción de reducción: A estas altas temperaturas, el carbono reacciona con el dióxido de silicio del cuarzo para formar silicio metálico y monóxido de carbono (CO) gaseoso según la siguiente reacción: SiO2+2C→Si+2CO

• Refinación: El silicio fundido se deposita en el fondo del horno, mientras que las impurezas y subproductos como la escoria flotan en la parte superior. El silicio metálico se extrae periódicamente del horno y se refina aún más si es necesario.

3. Fundición y enfriamiento:

• Luego, el silicio fundido se cuela en moldes para formar lingotes de metal de silicio. Estos lingotes se enfrían y solidifican.

• Después de la solidificación, el silicio metálico se tritura en trozos más pequeños según las especificaciones requeridas.

4. Postprocesamiento:

• Trituración y dimensionamiento: El silicio metálico solidificado se tritura y dimensiona para satisfacer las necesidades específicas de diversas aplicaciones.

• Purificación (si es necesario): Dependiendo de los niveles de pureza requeridos, se podrían emplear pasos de purificación adicionales, como lixiviación ácida o refinación por zonas, para eliminar trazas de impurezas.

5. Control de calidad:

• El producto final se somete a pruebas rigurosas para garantizar que cumpla con los estándares de la industria en cuanto a pureza, composición y tamaño.

Consideraciones ambientales:

• La producción de silicio metálico genera cantidades importantes de CO₂ y gases CO. La industria ha implementado medidas para capturar y utilizar estos subproductos para reducir el impacto ambiental.

• El consumo de energía en la producción de silicio metálico es sustancial, lo que lleva a los productores a explorar tecnologías y procesos energéticamente eficientes.

Aplicaciones:

• El silicio metálico es un material fundamental utilizado en diversas industrias, incluida la producción de aleaciones de aluminio, la industria química (para siliconas), la electrónica (como material base para semiconductores) y la energía solar (en la producción de células fotovoltaicas).

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