硅是非金屬元素,呈灰色,有金屬色澤,性硬且脆。
硅的含量約占地殼質(zhì)量的26%,熔點(diǎn)為1410攝氏度,沸點(diǎn)為2355攝氏度,電阻率為2140歐姆每米。
硅資源是指水晶、脈石英、石英礫石(礫石型石英)、天然硅砂等,屬非金屬礦藏,主要化學(xué)成份為SiO2,在自然界蘊(yùn)藏豐富。
金屬硅是由石英和焦炭在電熱爐內(nèi)冶煉成的產(chǎn)品,主成分硅元素的含量在98%左右,其余雜質(zhì)為鐵、鋁、鈣等。
金屬硅(Si)是工業(yè)提純的單質(zhì)硅,主要用于生產(chǎn)有機(jī)硅、制取高純度的半導(dǎo)體材料以及配制有特殊用途的合金等。
附加產(chǎn)品包括硅微粉,邊皮硅,黑皮硅,金屬硅渣等,其中硅微粉也稱硅粉、微硅粉或硅灰,它廣泛應(yīng)用于耐火材料和混凝土行業(yè)。
1、生產(chǎn)硅橡膠、硅樹脂、硅油等有機(jī)硅
硅橡膠彈性好,耐高溫,用于制作醫(yī)療用品、耐高溫墊圈等。
硅樹脂用于生產(chǎn)絕緣漆、高溫涂料等。
微孔硅鈣保溫材料微孔硅鈣保溫材料是一種優(yōu)良的保溫材料,它具有熱容量小、機(jī)械強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)低、不燃燒、無毒無味、可切割、運(yùn)輸方便等特點(diǎn),可廣泛用于冶金、電力、化工、船舶等各種熱力設(shè)備及管道上,經(jīng)測試,節(jié)能效益優(yōu)于石棉、水泥、蛭石和水泥珍珠巖等保溫材料。
硅油是一種油狀物,其粘度受溫度的影響很小,用于生產(chǎn)高級潤滑劑、上光劑、流體彈簧、介電液體等,還可加工成無色透明的液體,作為高級防水劑噴涂在建筑物表面。
2、制造高純半導(dǎo)體
現(xiàn)代化大型集成電路幾乎都是用高純度金屬硅制成的,而且高純度金屬硅還是生產(chǎn)光纖的主要原料,可以說金屬硅已成為信息時(shí)代的基礎(chǔ)支柱產(chǎn)業(yè)。
硅是電子工業(yè)超純硅的原料,超純半導(dǎo)體單晶硅做的電子器件具有體積小、重量輕、可靠性好和壽命長等優(yōu)點(diǎn)。摻有特定微量雜質(zhì)的硅單晶制成的大功率晶體管、整流器及太陽能電池,比用鍺單晶制成的好,近年來非晶硅太陽能電池研究進(jìn)展很快,轉(zhuǎn)換率達(dá)到了8%以上。
3、配制合金
硅鋁合金是用量最大的硅合金,硅鋁合金是一種強(qiáng)復(fù)合脫氧劑,在煉鋼過程中代替純鋁可提高脫氧劑利用率,并可凈化鋼液,提高鋼材質(zhì)量。
硅鋁合金密度小,熱膨脹系數(shù)低,鑄造性能和抗磨性能好,用其鑄造的合金鑄件具有很高的抗擊沖擊能力和很好的高壓致密性,可大大提高使用壽命,常用其生產(chǎn)航天飛行器和汽車零部件。
硅銅合金具有良好的焊接性能,且在受到?jīng)_擊時(shí)不易產(chǎn)生火花,具有防爆功能,可用于制作儲罐。
鋼中加入硅制成硅鋼片,能大大改善鋼的導(dǎo)磁性,降低磁滯和渦流損失,可用其制造變壓器和電機(jī)的鐵芯,提高變壓器和電機(jī)的性能。
硅鉬棒電熱元件最高使用溫度可達(dá)1700攝氏度,具有電阻不易老化和良好的抗氧化性能。
用硅生產(chǎn)的三氯氫硅,可配制幾百種硅樹脂潤滑劑和防水化合物等。
此外,碳化硅可作磨料,高純氧化硅制作的石英管是高純金屬冶煉及照明燈具的重要材料。
特種硅鈣材料可用作催化劑載體,在石油煉制、汽車尾氣凈化等多方面廣泛應(yīng)用。
但世界硅資源(水晶、石英、天然硅砂等)分布極不平衡。
據(jù)資料的分析,巴西較為豐富,次之為馬達(dá)加斯加和危地馬拉。
美國、加拿大、蘇聯(lián)、法國、意大利、印度、澳大利亞、土耳其、緬甸等30多個(gè)國家和地區(qū)有少量資源。
巴西資源總量以及近幾十年來的產(chǎn)量和出口量均占世界首位,由于水晶、石英的深加工產(chǎn)品被用在軍事設(shè)備、半導(dǎo)體上,已成為一種戰(zhàn)略性物資,因此它的世界各國產(chǎn)量就難以統(tǒng)計(jì)。
所以,水晶、石英礦產(chǎn)的世界總儲量和年產(chǎn)量均是估算數(shù)或未知數(shù)。
我國硅質(zhì)原料礦地質(zhì)工作程度較深,已有探明儲量192處礦產(chǎn)地中,勘探63處(占30%),詳查81處(占42%),普查48處(占25%)。
已利用的80%以上的礦產(chǎn)地和可供近期利用的70%以上的礦產(chǎn)地,均已經(jīng)勘探或詳查,各地共計(jì)保有儲量中的B+C級儲量占近一半,已利用礦產(chǎn)地多數(shù)可達(dá)60%~80%。
總的來說,我國硅質(zhì)原料礦保有儲量不是特別充足,資源總量可以滿足30年前后一段時(shí)期內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)的需求。
加上保有儲量及其利用率存在分布不均衡狀況,有部分地區(qū)的保有儲量僅能維持滿足至10年左右的需求。
由于保有儲量中58%以上為破碎加工困難的石英巖和脈石英礦,且易產(chǎn)生過多的超細(xì)粉,石英砂巖和石英砂礦石中鐵含量一般較高,因而質(zhì)優(yōu)量大可供建設(shè)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)平板原料基地的礦山還是較少的。
摘自南華聯(lián)邦《國家資源報(bào)告》