Le silicium industriel (également appelé « silicium métallurgique » dans certaines régions) fait référence à un produit à base de silicium synthétique-fabriqué par fusion de silice (SiO₂) et de carbone dans un four à arc électrique. Il s'agit d'un terme général couvrant tous les produits en silicium utilisés dans les applications industrielles (à l'exclusion du silicium de qualité -semi-conducteur-de haute pureté). Sa principale caractéristique est une teneur en silicium allant de 98,0 % à 99,5 %, avec différents niveaux d'impuretés comme le fer (Fe), l'aluminium (Al) et le calcium (Ca) qui déterminent sa qualité.
Le silicium industriel sert de matière première de base pour les ferroalliages, les produits chimiques et les produits à base de silicium-à-de pureté moyenne-. Il est souvent classé en fonction de sa teneur en impuretés (par exemple, Fe-Al-Ca total inférieur ou égal à 0,5 % ou inférieur ou égal à 1,0 %) plutôt qu'un seuil de pureté fixe élevé-.
Silicium métalest un sous-ensemble-de silicium industriel de haute pureté, défini par une teneur en silicium de 99,5 % ou plus (généralement entre 99,5 % et 99,9 %) et des niveaux d'impuretés extrêmement faibles. Les principales impuretés (Fe, Al, Ca) sont strictement contrôlées-pour les grades premium, la teneur totale de ces trois éléments est souvent inférieure ou égale à 0,3% (ex : Fe inférieur ou égal à 0,2%, Al inférieur ou égal à 0,1%, Ca inférieur ou égal à 0,05%).
Le « métal » dans son nom souligne sa grande pureté et son éclat métallique (par rapport au silicium industriel de moindre pureté-, qui a un aspect plus terne). Il est conçu pour les applications nécessitant une stabilité chimique et des propriétés physiques supérieures, telles que les alliages de haute-qualité et les céramiques avancées.
Applications : adaptées aux exigences de pureté
La différence la plus significative entre le silicium métallique et le silicium industriel réside dans leurs scénarios d'application -la pureté dicte directement les industries qu'ils servent. Vous trouverez ci-dessous leurs principaux cas d'utilisation :
Applications industrielles du silicium (pureté de 98,0 % à 99,5 %)
La rentabilité-et la pureté modérée du silicium industriel le rendent idéal pour les applications-pilotées en volume, de faible-à-applications de précision moyenne :
Production de ferroalliages :
La plus grande application-utilisée pour fabriquerferro-silicium (FeSi), un désoxydant clé dans la fabrication de l'acier. Le silicium industriel réagit avec le fer pour former du FeSi, qui élimine l'oxygène de l'acier en fusion et améliore sa ténacité.
Alliage d'aluminium :
Ajouté à l'aluminium pour produire-des alliages d'aluminium à haute résistance pour les pièces automobiles (par exemple, les blocs moteurs), les matériaux de construction (par exemple, les profilés en aluminium) et les films d'emballage. Il améliore la résistance à l'usure et la conductivité thermique de l'aluminium.
Intermédiaires chimiques :
Utilisé pour produire des composés basiques de silicium comme le tétrachlorure de silicium (SiCl₄) et le silicate de sodium (verre soluble) pour les détergents, les adhésifs et les produits chimiques de traitement de l'eau.
Céramiques-de faible qualité :
Fabrication de briques réfractaires, de carreaux de céramique et d'abrasifs (par exemple, carbure de silicium) lorsqu'une grande pureté n'est pas requise.
Applications de silicium métallique (pureté supérieure ou égale à 99,5 %)
La grande pureté du silicium métallique le rend adapté aux industries haut de gamme-de précision-dans lesquelles les niveaux d'impuretés ont un impact direct sur les performances des produits :
Alliages-de haute qualité :
Production d'alliages d'aluminium spéciaux pour les applications aérospatiales (par exemple, fuselages d'avions), marines (par exemple, coques de navires) et militaires. La faible teneur en Fe/Al/Ca évite la fragilité des phases dans l'alliage.
Industrie des organosiliciés :
Matière première principale pour la production de silicones (polysiloxanes), qui sont utilisées dans les produits d'étanchéité, les lubrifiants, les cosmétiques (par exemple, les après-shampooings) et les dispositifs médicaux. La haute pureté garantit la stabilité chimique et la biocompatibilité du silicone.
Céramiques avancées :
Fabrication denitrure de silicium (Si₃N₄)etcarbure de silicium (SiC)céramiques pour composants à haute température (par exemple, aubes de turbine à gaz), outils de coupe et plaquettes semi-conductrices. La pureté empêche la formation de défauts dans les structures céramiques.
Industrie solaire photovoltaïque :
Le silicium métallique de faible-qualité (99,5 % à 99,7 %) est un précurseur de la qualité solaire-.polysilicium, utilisé dans les cellules des panneaux solaires. Le contrôle des impuretés garantit une efficacité de conversion photoélectrique élevée.
FAQ
- Q: Le silicium de qualité semi-conducteur-est-il identique au silicium métallique ?
R : Non. Le silicium de qualité semi-conducteur-a une pureté supérieure ou égale à 99,9999 % (6N+), bien supérieure à celle du silicium métallique de 99,5 % à 99,9 %. Il nécessite des étapes de raffinage supplémentaires (par exemple, fusion de zone) et constitue une catégorie distincte.
- Q:Le silicium industriel peut-il être transformé en silicium métal ?
R : Oui, mais le coût-est prohibitif. La valorisation du silicium industriel nécessite une refonte-et une purification intensive, ce qui est plus coûteux que la production de silicium métallique directement à partir de-matières premières de haute pureté.
- Q:Pourquoi le silicium métal est-il plus cher que le silicium industriel ?
R : Les matières premières de haute-pureté (par exemple, le sable de silice à 99 %) coûtent 2 à 3 fois plus cher que le sable de silice ordinaire, et les étapes de post-traitement (lixiviation acide, raffinage sous vide) ajoutent 20 à 30 % aux coûts de production.
