ייצור אבקת סיליקון מתכתי כולל סדרה של שלבים תעשייתיים מבוקרים כדי להבטיח טוהר גבוה ואיכות עקבית. להלן תיאור מפורט של התהליך:
1. הכנת חומרי גלם
חומרי גלם ראשוניים:
קוורציט (SiO₂): עפרות קוורץ בטוהר גבוה (גדול או שווה ל-98.5% SiO₂).
חומרים מפחיתים פחמימות: קולה נפט, פחם או פחם, הפועלים כחומרי צמצום.
טיפול מקדים:
קוורציט נמעך ונשטף כדי להסיר זיהומים (למשל חימר, חומר אורגני).
חומרי הפחתה מדודים כדי להפחית חומרים נדיפים ולשפר תגובתיות.
2. הפחתה קרבותרמית בכבשן קשת חשמלי
תגובת מפתח:
SiO₂ + 2C → Si + 2CO↑ (טמפרטורה: 2000 מעלות ).
שלבי תהליך:
מַטעֵן: קוורציט וחומרים להפחתת פחמן ממוקמים בכבשן קשת שקוע.
חימום של אלקטרודות: אלקטרודות גרפיט מייצרות חום עז כדי להמיס ולשחזר את התערובת.
היווצרות סלג: זיהומים (Fe, Al, Ca) יוצרים סיגים ומוסרים מעת לעת.
פִּלוּחַסיליקון מותך (97-99% טוהר) נלקח מתחתית הכבשן ושופך לתוך מטילי.
3. זיקוק (אופציונלי)
מַטָרָההפחתה נוספת של זיהומים כדי לייצר סיליקון באיכות גבוהה יותר (למשל 99.5%+ טוהר).
שיטות:
זיקוק סלגים: הוספת שטפים (למשל CaO) לקשירת זיהומים שיוריים.
ניקוי גז: נשיפה עם חמצן או כלור להסרת זיהומים מתכתיים.
4. ריסוק והקרנה
גְרִיסָה: מטילי סיליקון נמחצים מכנית לגרגירים גדולים.
שְׁחִיקָה: הגרגירים נטחנים לאבקה באמצעות טחנות כדוריות או טחנות סילון.
סְרִיקָה: חלקיקים מסווגים לפי גודל (למשל 80-325 mesh) באמצעות מסננות רוטטות.
5. ניקוי (עבור יישומים בטוהר גבוה)
שטיפה כימית: שטיפת חומצה (HCl/HF) להמסת שכבות תחמוצת שיוריות.
התגבשות כיוונית: הסרת זיהומים על ידי התגבשות מבוקרת (עבור סיליקון סולארי/אלקטרוני).
6. בקרת איכות ואריזה
מבחנים
ספקטרומטריה: מודד את הרכב היסודות (תוכן Fe, Al, Ca).
ניתוח גודל החלקיקים: מבטיח עמידה בטווחי גודל החלקיקים שצוינו.
בקרת לחות: ייבוש לתכולת לחות פחות או שווה ל-0.1%.
חֲבִילָה:
אטום בשקיות חסינות לחות (25 ק"ג או 1 טון) למניעת חמצון.
תיוג המציין את הציון (לדוגמה, 553, 441), מספר מגרש ותעודות בטיחות.