Pourquoi la poudre de silicium métallique est importante
La poudre de silicium métallique, parfois décrite comme du silicium industriel sous forme finement divisée, est l'un des fondements discrets de la fabrication moderne. Il a un éclat métallique distinct, apparaît du gris argenté au gris foncé selon la taille des particules et l'état d'oxydation, résiste relativement bien à l'oxydation à température ambiante, possède un point de fusion élevé d'environ 1 414 °C et a une densité d'environ 2,33 g/cm3. Ces propriétés expliquent son apparition dans les revêtements réfractaires, les alliages d’aluminium, la chimie des silicones, la désoxydation de l’acier, les céramiques, les abrasifs et la chaîne d’approvisionnement photovoltaïque.
La valeur technique de la forme de poudre est la surface. Le broyage du silicium métallique jusqu'à obtenir un maillage fin augmente la réactivité et permet une dispersion uniforme dans les mélanges réfractaires, les systèmes liés à la résine-et l'aluminium fondu d'une manière que les grumeaux ne peuvent pas atteindre.
Qualités et composition chimique par bande de taille
La poudre de silicium chimique est classée selon la taille des mailles et sa composition se resserre à mesure que l'application cible devient plus exigeante. Le tableau ci-dessous présente les bandes de composition utilisées pour les grades standards.
| Taper | Taille (maille) | Si min (%) | Fe max (%) | Almax (%) | Ca max (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| Poudre de silicium chimique | 20-100 | 99.6 | 0.2 | 0.15 | 0.05 |
| Poudre de silicium chimique | 30-120 | 99.2 | 0.4 | 0.2 | 0.1 |
| Poudre de silicium chimique | 40-160 | 99.0 | 0.4 | 0.4 | 0.2 |
| Poudre de silicium chimique | 100-200 | 98.5 | 0.5 | 0.5 | 0.3 |
| Poudre de silicium chimique | 45-325 | 98.0 | 0.6 | 0.5 | 0.3 |
| Poudre de silicium réfractaire | moins 150 à moins 600 | 99,6 jusqu'à 98,0 | 0.2-0.6 | 0.15-0.5 | 0.05-0.3 |
| Poudre de faible qualité | moins 200, moins 325 | 95-97 | impuretés totales 3,0% max | ||
Les qualités réfractaires sont spécifiées par la même logique de composition mais sont classées dans des plages de tamisage telles que moins 150, moins 200, moins 325, moins 400 et moins 600 mesh, car la densité de tassement du mélange réfractaire dépend de la distribution granulométrique complète plutôt que d'une seule taille nominale.
Comment la poudre est fabriquée
La production commence à partir de silicium métallique, qui est fondu dans un four à arc submergé à partir d'un réducteur de quartz et de carbone et classé par qualité chimique. Le métal est ensuite broyé, broyé et classé. Le concassage grossier produit des morceaux, tandis que le broyage fin dans les broyeurs à boulets, les broyeurs vibrants ou les broyeurs à jet produit de la poudre dans la plage de mailles requise. La classification suit, généralement par séparation de l'air, et les matériaux surdimensionnés sont renvoyés au broyeur. Pour les qualités les plus fines, le broyage sous atmosphère inerte et la manipulation en boucle fermée-limitent l'oxydation et la capture du fer provenant des pièces d'usure. La poudre destinée aux réfractaires peut également être traitée en surface ou mélangée à des additifs pour contrôler l'hydratation et l'écoulement.
Principales utilisations industrielles
Dans les réfractaires, la fine poudre de silicium est utilisée comme antioxydant dans les briques contenant du carbone et du carbure de silicium, où elle réagit préférentiellement avec l'oxygène et protège la liaison carbone. Dans le secteur de l'aluminium, il soutient la production d'alliages aluminium-silicium pour les pièces moulées et pour les composants automobiles. Dans l'industrie chimique, la poudre de silicium est une matière première pour les chlorosilanes, les intermédiaires des polymères de silicone et, au plus haut niveau de pureté, pour le silicium semi-conducteur et photovoltaïque. Les aciéries utilisent de la poudre pour les ajouts de coupe et pour la désoxydation dans des qualités spéciales. Les applications céramiques et abrasives exploitent sa dureté et sa stabilité thermique, tandis que l'électronique utilise des fractions fines et ultrafines dans les revêtements et, dans certains processus, comme aide au frittage.
Contrôle de qualité et contrôles d'admission
Trois propriétés déterminent la performance d'un envoi : la chimie, la distribution granulométrique et l'état d'oxydation. La chimie est couverte par les limites de silicium, de fer, d'aluminium et de calcium indiquées ci-dessus, et les qualités de métaux de base sont décrites dans des spécifications telles que GB/T 2881 pour le silicium métal sur le marché chinois. La taille des particules doit être vérifiée par analyse granulométrique et non par inspection visuelle, et le certificat doit indiquer le pourcentage retenu sur les tamis de contrôle. L'oxydation se manifeste par une teneur en oxygène plus élevée que prévu, une couleur plus foncée et une réactivité réduite en service réfractaire. L'humidité et la contamination par l'huile provenant des équipements de manutention sont également des défauts courants. Une routine d'admission judicieuse consiste à échantillonner chaque lot, à analyser la chimie, à tamiser l'échantillon et à vérifier le poids du sac, puis à conserver un échantillon de référence scellé pour l'enregistrement du lot.
Emballage, stockage et manutention
Les qualités les plus fines sont généralement emballées dans des sacs tissés de 25 kg avec une doublure intérieure à l'intérieur d'un big bag d'une tonne, et certaines sont fournies dans des fûts pour une utilisation électronique. Conserver sous abri sur un sol sec, garder les sacs scellés et empiler à une hauteur qui n'écrasera pas la doublure. La poudre de silicium n'est pas classée comme poussière combustible dans la gamme des tamis grossiers, mais les fractions fines doivent quand même être manipulées avec une extraction et un bon entretien car elles sont facilement en suspension dans l'air. Le personnel doit porter des masques anti-poussière et des lunettes de protection lors de l'ouverture des sacs ou du chargement des mélangeurs.
Foire aux questions
Q:A quoi sert la poudre de silicium métallique ?
R : Il est utilisé comme antioxydant et composant dans les réfractaires, comme base pour les alliages d'aluminium-silicium, comme matière première pour la chimie du silicone et du chlorosilane, dans le traitement de l'acier, dans les céramiques et les abrasifs, ainsi que dans les processus électroniques et photovoltaïques.
Q:Quelle taille de maille dois-je commander ?
R : Commande par application. Les mélanges réfractaires utilisent normalement des mailles de moins 150 à moins 600, tandis que les utilisations en fonderie, en alliage et en produits chimiques spécifient généralement des plages de maille de 20 à 100, 30 à 120 ou 45 à 325.
Q:Une poudre plus fine contient-elle toujours plus de silicium ?
R : Non. La teneur en silicium diminue à mesure que la plage de maille nominale devient plus fine dans le tableau des qualités standard, de 99,6 % dans la bande de 20 à 100 mailles à 98,0 % à 45-325 mailles, car un broyage et une classification plus fins accumulent davantage de contamination par le fer et l'aluminium.
Q:Comment la taille d’un envoi de poudre de silicium est-elle vérifiée ?
R : Par analyse granulométrique sur un échantillon prélevé sur le lot, avec le pourcentage retenu sur les tamis de contrôle par rapport à la spécification convenue, appuyé par un certificat d'analyse chimique.
Q:Qu’est-ce qui cause une faible réactivité lors de l’utilisation de réfractaires ?
R : Oxydation pendant le stockage ou le broyage, absorption d’humidité et contamination par l’huile ou la poussière. Une teneur plus élevée en oxygène et une couleur plus foncée sont les signes avant-coureurs habituels.
Q:Comment conserver la poudre ?
R : Sous abri sur sol sec dans des sacs scellés et doublés, sans écraser les doublures, et avec aspiration des poussières et protection individuelle lors de l'ouverture du sac et du mélange.