Por qué es importante el polvo de silicio metálico
El polvo de silicio metálico, a veces descrito como silicio industrial en forma finamente dividida, es una de las bases silenciosas de la fabricación moderna. Tiene un brillo metálico distintivo, aparece de color gris plateado a gris oscuro según el tamaño de las partículas y el estado de oxidación, resiste comparativamente bien la oxidación a temperatura ambiente, mantiene un alto punto de fusión de aproximadamente 1.414 grados C y tiene una densidad de aproximadamente 2,33 g/cm3. Esas propiedades son la razón por la que aparece en revestimientos refractarios, aleaciones de aluminio, química de silicona, desoxidación del acero, cerámica, abrasivos y la cadena de suministro fotovoltaica.
El valor técnico de la forma en polvo es el área de superficie. Moler silicio metálico hasta obtener una malla fina aumenta la reactividad y permite una dispersión uniforme en mezclas refractarias, sistemas unidos con resina-y aluminio fundido de maneras que los grumos no pueden lograr.
Grados y composición química por banda de tamaño
El polvo de silicio químico se clasifica según el tamaño de la malla y la composición se ajusta a medida que la aplicación objetivo se vuelve más exigente. La siguiente tabla muestra las bandas de composición utilizadas para los grados estándar.
| Tipo | Tamaño (malla) | Si mín (%) | Fe máx (%) | Al máx (%) | Ca máx (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| Polvo de silicio químico | 20-100 | 99.6 | 0.2 | 0.15 | 0.05 |
| Polvo de silicio químico | 30-120 | 99.2 | 0.4 | 0.2 | 0.1 |
| Polvo de silicio químico | 40-160 | 99.0 | 0.4 | 0.4 | 0.2 |
| Polvo de silicio químico | 100-200 | 98.5 | 0.5 | 0.5 | 0.3 |
| Polvo de silicio químico | 45-325 | 98.0 | 0.6 | 0.5 | 0.3 |
| Polvo de silicio refractario | menos 150 a menos 600 | 99,6 hasta 98,0 | 0.2-0.6 | 0.15-0.5 | 0.05-0.3 |
| Polvo de baja calidad | menos 200, menos 325 | 95-97 | impurezas totales 3,0% máx. | ||
Los grados refractarios se especifican mediante la misma lógica de composición, pero se ordenan en rangos de cribado como malla menos 150, menos 200, menos 325, menos 400 y menos 600, porque la densidad de empaquetamiento de la mezcla refractaria depende de la distribución completa del tamaño de las partículas en lugar de un único tamaño nominal.
Cómo se hace el polvo
La producción comienza con silicio metálico, que se funde en un horno de arco sumergido a partir de cuarzo y un reductor de carbono y se clasifica por grado químico. A continuación, el metal se tritura, se muele y se clasifica. La trituración gruesa produce piezas, mientras que la molienda fina en molinos de bolas, molinos vibratorios o molinos de chorro produce polvo en el rango de malla requerido. A continuación se realiza la clasificación, generalmente mediante separación por aire, y el material de gran tamaño se devuelve al molino. Para los grados más finos, el rectificado en atmósfera inerte y el manejo en circuito cerrado-limitan la oxidación y la captación de hierro de las piezas de desgaste. El polvo destinado a refractarios también puede tratarse la superficie o mezclarse con aditivos para controlar la hidratación y el flujo.
Principales usos industriales
En los refractarios, el polvo fino de silicio se utiliza como antioxidante en ladrillos que contienen carbono-y carburo de silicio, donde reacciona preferentemente con el oxígeno y protege el enlace del carbono. En aluminio, apoya la producción de aleaciones de aluminio-silicio para piezas fundidas y componentes de automoción. En la industria química, el polvo de silicio es una materia prima para los clorosilanos, los intermediarios de los polímeros de silicona y, en el nivel más alto de pureza, del silicio semiconductor y fotovoltaico. Los talleres de acero utilizan polvo para recortar adiciones y para desoxidar en grados especiales. Las aplicaciones cerámicas y abrasivas aprovechan su dureza y estabilidad térmica, mientras que la electrónica utiliza fracciones finas y ultra-finas en recubrimientos y, en algunos procesos, como ayuda para la sinterización.
Control de calidad y controles de admisión
Tres propiedades deciden si un envío funciona: química, distribución del tamaño de partículas y estado de oxidación. La química está cubierta por los límites de silicio, hierro, aluminio y calcio que se muestran arriba, y los grados de los metales base se describen en especificaciones como GB/T 2881 para el silicio metálico en el mercado chino. El tamaño de las partículas debe verificarse mediante análisis de tamiz, no mediante inspección visual, y el certificado debe indicar el porcentaje retenido en las pantallas de control. La oxidación se manifiesta como un contenido de oxígeno superior al esperado, un color más oscuro y una reactividad reducida en el servicio refractario. La humedad y la contaminación por aceite del equipo de manipulación también son fallas comunes. Una rutina de admisión sensata es tomar muestras de cada lote, analizar la química, tamizar la muestra y verificar el peso de la bolsa, luego conservar una muestra de referencia sellada para el registro del lote.
Embalaje, almacenamiento y manipulación
Las mejores calidades suelen empaquetarse en sacos tejidos de 25 kg con un revestimiento interior dentro de un big bag de una tonelada, y algunos se suministran en tambores para uso electrónico. Almacene bajo techo sobre un piso seco, mantenga las bolsas selladas y apílelas a una altura que no aplaste el revestimiento. El polvo de silicio no está clasificado como polvo combustible en el rango de cribado grueso, pero las fracciones finas aún deben manipularse mediante extracción y buenas prácticas de limpieza porque se transportan fácilmente por el aire. El personal debe usar máscaras contra el polvo y protección para los ojos al abrir bolsas o cargar mezcladores.
Preguntas frecuentes
Q:¿Para qué se utiliza el polvo de silicio metálico?
R: Se utiliza como antioxidante-y componente en refractarios, como base para aleaciones de aluminio-silicio, como materia prima para la química de silicona y clorosilano, en el tratamiento de acero, en cerámica y abrasivos, y en procesos electrónicos y fotovoltaicos.
Q:¿Qué tamaño de malla debo pedir?
R: Ordene por aplicación. Las mezclas refractarias normalmente usan mallas de menos 150 a menos 600, mientras que los usos químicos, de fundición y de aleaciones comúnmente especifican rangos de malla de 20-100, 30-120 o 45-325.
Q:¿Un polvo más fino siempre contiene más silicio?
R: No. El contenido de silicio disminuye a medida que el rango de malla nominal se vuelve más fino en la tabla de grados estándar, del 99,6% en la banda de malla 20-100 al 98,0% en la malla 45-325, porque una molienda y clasificación más finas acumulan más contaminación de hierro y aluminio.
Q:¿Cómo se verifica el tamaño de un envío de polvo de silicio?
R: Mediante análisis de tamiz en una muestra extraída del lote, con el porcentaje retenido en las pantallas de control en comparación con la especificación acordada, respaldado por un certificado de análisis químico.
Q:¿Qué causa la baja reactividad en el uso de refractarios?
R: Oxidación durante el almacenamiento o molienda, captación de humedad y contaminación por aceite o polvo. Un mayor contenido de oxígeno y un color más oscuro son las señales de advertencia habituales.
Q:¿Cómo se debe almacenar el polvo?
R: Bajo cubierta sobre piso seco en bolsas forradas selladas, sin aplastar los liners, y con extracción de polvo y protección personal durante la apertura de la bolsa y el mezclado.