سیلیکون متال

با سلام خدمت دوستان و همراهان پارس بوته. آیا تا کنون برای شما هم سوال پیش آمده سیلیکون متال (silicon metal) چیست و چه کاربردی دارد؟ این عنصر، خالص‌ترین شکل سیلیکون است که از طریق فرآیندی پیچیده از سنگ سیلیس بدست می‌آید. سیلیکون متال به دلیل خواص منحصر به فرد خود، مانند رسانایی الکتریکی بالا، مقاومت در برابر حرارت و انعطاف‌پذیری، در طیف وسیعی از صنایع کاربرد دارد.

در این مطلب با پارس بوته همراه باشید تا بیشتر با این ماده شگفت انگیز آشنا شویم.

تاریخچه سیلیکون متال

• قرن 19:  اولین تلاش ها برای تولید سیلیکون خالص در اواخر قرن 19 میلادی آغاز شد.
• 1824: شیمیدان سوئدی، یونس یاکوب برزلیوس، برای اولین بار سیلیکون را به صورت خالص از طریق فرآیند الکترولیز جدا کرد.
• دهه 1950:  با ظهور صنعت نیمه رساناها، تقاضا برای آن ها به طور قابل توجهی افزایش یافت.
• امروزه:  سیلیکون متال به عنوان یک ماده اولیه حیاتی در صنایع مختلف، از جمله الکترونیک، انرژی خورشیدی و متالورژی، شناخته می شود.

فرآیند تولید سیلیکون متال

استخراج: سیلیکون به طور طبیعی به عنوان سیلیکات در سنگ ها و خاک ها یافت می شود. سنگ معدن سیلیس (کوارتز) رایج ترین منبع سیلیکون است.

فرآوری: سنگ معدن سیلیس خرد شده و با مواد شیمیایی مانند اسید هیدروکلریک یا سود سوزآور تصفیه می شود.

کاهش: سیلیکون دی اکسید حاصل از فرآوری با مواد کاهنده مانند کربن یا کک در کوره های الکتریکی یا قوس الکتریکی ذوب می شود.

تصفیه: سیلیکون مذاب تصفیه می شود تا ناخالصی ها از آن جدا شوند.

تبلور: سیلیکون خالص به صورت بلورهای تک کریستالی یا چند کریستالی رشد می کند.

برش و صیقل: بلورهای سیلیکون به ورقه های نازک برش داده می شوند و سپس صیقل داده می شوند تا برای استفاده در صنایع مختلف آماده شوند.

روش های مختلفی برای تولید سیلیکون متال وجود دارد، اما روش کوره قوس الکتریکی رایج ترین روش است.

انواع مختلف سیلیکون متال

سیلیکون متال بر اساس درصد عناصر موجود در آن، به دسته بندی های مختلفی تقسیم می شود. نام گذاری این دسته بندی ها رابطه مستقیم با میزان عناصر موجود در آن دارد.

رایج ترین انواع آن ها عبارتند از:

• 441: این نوع که پرکاربردترین نوع آن در ایران است، حدود 99% عنصر سیلیسیوم، 0.4% آهن و آلومینیوم و 0.1% کلسیم دارد.
• 553: این نوع حدود 99.5% عنصر سیلیسیوم، 0.3% آهن و آلومینیوم و 0.1% کلسیم دارد.
• 3303: این نوع حدود 98.5% عنصر سیلیسیوم، 0.7% آهن، 0.5% آلومینیوم و 0.1% کلسیم دارد.
• 2202: این نوع حدود 98% عنصر سیلیسیوم، 1.5% آهن، 0.3% آلومینیوم و 0.1% کلسیم دارد.
• 1101:  این نوع حدود 97% عنصر سیلیسیوم، 2.5% آهن، 0.3% آلومینیوم و 0.1% کلسیم دارد.

علاوه بر این موارد، سیلیکون متال در اشکال مختلفی مانند:

• پودر: پودری در ابعاد میکرون
• پوسته ای (فلیک):  سیلیکون پوست ای (فلیک)
• سنگ آهن: سرباره فلزی سیلیکون

نیز تولید و عرضه می شود.

انتخاب نوع سیلیکون متال به کاربرد آن بستگی دارد.  برای مثال، نوع 441 به دلیل خلوص بالا، در صنعت الکترونیک و برای تولید سلول های خورشیدی استفاده می شود.

کاربرد های سیلیکون متال

برخی از مهمترین کاربردهای آن عبارتند از:

صنعت الکترونیک

• سیلیکون پایه و اساس تراشه های کامپیوتری، دیودها، ترانزیستورها و سایر اجزای الکترونیکی است.
• دیودها: سیلیکون برای ساخت دیودها، که جریان الکتریکی را در یک جهت هدایت می کنند، استفاده می شود.
• ترانزیستورها: سیلیکون برای ساخت ترانزیستورها، که تقویت کننده و سوئیچ های الکتریکی هستند، استفاده می شود.

صنعت انرژی خورشیدی

• سلول های خورشیدی از سیلیکون متال برای تبدیل نور خورشید به برق استفاده می کنند.
• پنل های خورشیدی: سیلیکون برای ساخت پنل های خورشیدی، که از سلول های خورشیدی تشکیل شده اند، استفاده می شود.

صنعت متالورژی

• سیلیکون به عنوان آلیاژ در فولاد، آلومینیوم و سایر فلزات استفاده می شود.
  • فولاد:  سیلیکون به عنوان آلیاژ در فولاد برای افزایش استحکام و سختی آن استفاده می شود.
  • آلومینیوم:  سیلیکون به عنوان آلیاژ در آلومینیوم برای افزایش استحکام و مقاومت آن در برابر خوردگی استفاده می شود.
  • چدن:  سیلیکون به عنوان آلیاژ در چدن برای افزایش مقاومت آن در برابر حرارت استفاده می شود.

همچنین برای ترکیب این ماده با مواد معدنی دیگر و ساخت ترکیبات مختلف از بوته ذوب استفاده می کنند تا فرآیند ذوب را بسیار راحت تر انجام دهند.

صنایع دیگر

• در صنایع سرامیک، شیشه، نساجی و پزشکی نیز کاربرد دارد.

• • سرامیک:  به عنوان ماده اولیه برای ساخت سرامیک های با تکنولوژی بالا استفاده می شود.
  • شیشه:  به عنوان ماده اولیه برای ساخت شیشه های خاص مانند شیشه های ضد گلوله استفاده می شود.
  • نساجی:برای تولید پارچه های ضد آب و نسوز استفاده می شود.
  • پزشکی:برای ساخت ایمپلنت های پزشکی و پروتزها استفاده می شود.

خرید و فروش سیلیکون متال

سیلیکون متال یک کالای جهانی است که در بورس های مختلف از جمله بورس فلزات لندن (LME) و بورس کالای شانگهای (SHFE) معامله می شود. قیمت این ماده به عوامل مختلفی از جمله عرضه و تقاضا، کیفیت و هزینه تولید بستگی دارد.

در اینجا چند نکته برای خرید و فروش سیلیکون متال آورده شده است:

• کیفیت:  هنگام خرید، مهم است که کیفیت محصول را در نظر بگیرید زیرا باید از خلوص بالایی برخوردار باشد و از ناخالصی ها عاری باشد.
• قیمت:  قیمت می تواند به طور قابل توجهی در نوسان باشد. مهم است که قبل از خرید قیمت ها و نوسانات بازار را مورد بررسی قرار دهید.
• برند تولیدکننده:  مهم است که از تولیدکنندگان و برندهای معتبری که محصولاتشان را با کیفیت بالا و قیمت پایین عرضه می کنند خرید کنید.

جمع بندی

سیلیکون متال یک ماده جامد سخت به رنگ خاکستری تیره و همانند الماس است که کاربردهای زیادی در صنایع مختلف دارد. این ماده در ترکیب با عناصر مختلف دامنه کاربردی بیشتری را هم پیدا می کند. داشتن گریدها و مدل های مختلف باعث شده تا خریداران با کسب اطلاعات بهترین نوع مورد نظر را انتخاب کنند.