硅粉的制取工艺

发布者: 发布时间:2009/5/14 10:53:02 阅读:次 【字体:
目前国内、国际市场上所需硅粉的细度规格如下:
规格(2mm-10mm) 筛余量(重量)
500um-180um(30目-80目) +500um≤3% -180um≤10%
425um-150um(40目-100目) +425um≤5% -150um≤15%
250um-140um(60目-110目) +250um≤3% -140um≤10%
125um-74um(120目-200目) +125um≤3% -74um≤10%
-74um(-200目) +74um≤5%
-45um(325目) +45um≤5%
5um-1um(2500目-12500目) +5um≤5%
由于金属硅是一种质硬易碎的物料,在粉磨过程中筛余物不能有效的控制,过粉磨现象严重,造成产品浪费大,生产成本高,产品粒径不达标,致使产品没有竞争力。多年来硅粉这一老大难的问题一直困扰着广大硅生产企业和经营硅的老板。
1. 硅粉的生产工艺
以硅块为原料制取硅粉的方法很多。其中效果较好、应用较多的是雷蒙法,对辊法、盘磨法和冲旋法。所用设备相应是雷蒙法、对辊机、盘磨机(也称立磨)和冲旋法。就制粉原理看,前三种是挤压粉碎,后一种是冲击粉碎,就其结构看,相异很大,各有特色,各有优缺点。为便于比较,将有关参数汇总于表1中。
2. 制粉工艺对硅粉反应活性的影响
硅粉的反应活性是硅粉参与化学反应,形成产品的能力。活性好的表现有两方面:一是反应迅速,稳定,且易于控制;二是反应完全,单耗低,即合成1t甲基氯硅烷的硅粉耗量低,为了获得高活性的硅粉,必须使高块的制取方法、硅块的化学成分、环境条件及硅硅粉的制取方法都达到最佳水平。事实上,制粉工艺对硅粉活性的影响也很大。判定硅粉活性的标准主要有:硅粉的微观结构、比表面积、粒径分布和生产使用效果,现分述如下:
2.1制粉工艺对硅粉微观结构的影响
化学成分符合要求的金属硅在炼制过程中已获得最佳微观结构,从而保证其拥有参与合成反应的最佳活性。制粉时一定尽量要降低对其微观结构的劣化作用,减少晶粒及晶粒群间的变形,使绝大部分硅粉保持原有的微观结构,以保持或提高其活性。表1中列举的四种方法中,以冲旋法最佳,因为该法是利用凌空击打的方式来使硅块自身循着体内最薄弱的环节碎裂,没有因挤压引起的结构变形。
2.2制粉工艺对硅粉比表面积的影响
  硅粉的比表面积是参与化学反应能力的重要指标。硅粉的比表面积越大,同氯甲烷接触的面积越大,反应活性越高,硅的利用率就越高、单耗就越低;因此,比表面积是判定硅粉活性的一个重要指标。从表1可以看出,采用冲旋法制得的硅粉的比表面积最大。
2.3制粉工艺对硅粉粒径的影响
  目前,工业上甲基氯硅烷的合成是通过硅粉和氯甲烷在流化态反应器中连续反应及完成的。硅粉的粒径及其分布对反应及其完全程度具有重要影响。硅粉的粒径要适度,且要求有一定的粒径分布;以获得最佳的效果。因此,制粉方法必须保持硅粉粒径可调,且得率高,加工成本低,从表1可以看出制粉工艺对硅粉的粒径及其分布的影响。
  当然,硅粉活性的高低最终还要靠生产实践,即甲基氯硅烷的质量和产量判定。
                              (表1)
项目雷蒙法 对辊法 盘磨法 冲旋法
比表面积(m2/g-1) 0.26 0.36 0.42 0.57
粒径(mm) ≤0.35 ≤0.35 ≤0.35 ≤0.35
-325目的比重(%) 〈30 〈18 〈20 〈20
颗粒形貌 扁平光滑,少裂纹扁平光滑,少裂纹 扁平光滑,少裂纹 蜂窝表面,多裂纹
硅粉的产量 1.5 0.5 2.5 2.0
电耗(KWt.h-1) 25/85 44/120 44/108 22.5/35
加工成本(元/t-1) 180 270 300 120
设备的可靠性好 较好 较好 好
环保性 噪音大 粉尘大 噪音大 环保达标
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