Un materiale, due forme fisiche
Il silicio metallico e la polvere di silicio metallico non sono due leghe diverse. Sono lo stesso prodotto fuso, distinto per la dimensione delle particelle e le conseguenze di manipolazione che ne conseguono. Il silicio metallico sfuso viene fornito sotto forma di lingotti, pezzi o granuli fino a pochi millimetri. La polvere di silicio metallico è lo stesso materiale macinato, fresato o classificato in un taglio fine, convenzionalmente qualsiasi cosa inferiore a circa 1 mm e spesso molto più fine quando viene specificata la dimensione della maglia.
Poiché la chimica è invariata, la distinzione utile non è chimica ma fisica: area superficiale per unità di massa, comportamento del flusso, tendenza all'ossidazione durante lo stoccaggio e il modo in cui il materiale viene dosato in un processo a valle.
Il percorso di produzione e il punto in cui i due flussi divergono
Entrambe le forme iniziano con la quarzite ridotta dal carbonio in un forno ad arco sommerso a circa 1800-2000 C. Il silicio prelevato viene colato, raffreddato e frantumato. A quel punto il flusso si divide. Il materiale inteso come prodotto sfuso viene vagliato in pezzi in pezzi o granulari e imballato. Il materiale inteso come polvere viene fatto passare attraverso la frantumazione a mascelle, quindi una macinazione a rulli o sfere e infine la classificazione o setacciatura ad aria in modo da soddisfare la distribuzione granulometrica dichiarata.
La fase molitoria aggiunge due realtà commerciali. In primo luogo, il costo energetico e di usura per tonnellata aumenta notevolmente al diminuire delle dimensioni target, quindi i tagli fini comportano un vero e proprio premio di conversione. In secondo luogo, la fresatura aumenta l'area superficiale e con essa l'esposizione del metallo all'aria e all'umidità, motivo per cui le specifiche delle polveri di solito includono requisiti di imballaggio e durata di conservazione-che le specifiche in pezzi non includono.
Comportamento fisico e manipolazione
| Attributo | Silicio metallico (sfuso) | Polvere di silicio metallico |
|---|---|---|
| Forma tipica | Lingotto, grumo 10-100 mm, granuli 3-10 mm | Inferiore a 1 mm, fornito come tagli di rete-classificati |
| Densità apparente | Alto, fluido-in pezzi discreti | Bassa, tendenza alla compattazione e alla spolveratura |
| Superficie | Basso rispetto alla massa | Elevato rischio di accumulo di ossidazione e umidità |
| Dosaggio | Caricato in base al peso, spesso con una gru o una cintura | Alimentato tramite alimentatore a perdita-in-peso, iniezione o liquame |
| Confezione | Jumbo bags da una-tonnellata, foderati se necessario | Sacchi foderati da 25 kg o fusti sigillati, barriera antiumidità |
| Necessità di screening | Indennità fuori taglia e sotto taglia | Distribuzione granulometrica e taglio superiore |
La questione dell’ossidazione è spesso sopravvalutata in termini generali e sottovalutata in quelli specifici. Il grumo compatto forma una sottile pellicola di ossido superficiale che è in gran parte innocua per la successiva fusione. La polvere fine ha una superficie sufficiente per reagire in modo misurabile in condizioni di stoccaggio umido, quindi il controllo rilevante non è la chimica del lotto ma la sigillatura e l'età della confezione all'arrivo.
Applicazioni e scelta delle specifiche
Il silicio sfuso è l'impostazione predefinita per i processi che caricano metalli solidi: disossidazione e lega in acciaio e ghisa, lega di alluminio dove è conveniente un grumo disciolto e alimentazione per ulteriore fusione. Il grado scelto segue ancora GB/T 2881, con Si553 e Si441 che coprono usi metallurgici generali e i gradi di ferro inferiori-Si3303, Si2202 e Si1101 selezionati dove la chimica a valle è sensibile a ferro, alluminio o calcio.
La polvere serve processi in cui dominano la dispersione, la velocità di reazione o il controllo della formulazione. Questi includono miscele refrattarie e ceramiche, miscele di metallurgia delle polveri, formulazioni di materiali di consumo per saldatura e percorsi chimici in cui la velocità di dissoluzione determina il tempo di ciclo. In questi casi la specifica di acquisto passa da una finestra dimensionale in pezzi ad una distribuzione granulometrica con un taglio superiore definito, più limiti sull'umidità e sulla frazione fine che il processo non può tollerare.
Un errore di specifica solitamente si manifesta in due modi: polvere specificata dove il processo richiedeva grumi, producendo spolveramento in eccesso e perdite per ossidazione, o grumi specificati dove il processo necessitava di dispersione, producendo una dissoluzione lenta e incompleta. Abbinare il modulo all'attrezzatura di alimentazione è più importante che abbinarlo alla tabella dei voti.
Domande frequenti
Q:La polvere di silicio metallico è chimicamente diversa dal pezzo di silicio metallico?
R: No. La chimica è la stessa del silicio fuso. La differenza sta nella distribuzione delle dimensioni delle particelle e nei requisiti di movimentazione e stoccaggio che ne conseguono.
Q:Quale dimensione delle particelle conta come polvere metallica di silicio?
R: La pratica commerciale tratta il materiale inferiore a circa 1 mm come polvere, con tagli commerciali quindi definiti da mesh o da una distribuzione granulometrica dichiarata con un taglio superiore.
Q:Perché la polvere di silicio costa di più per tonnellata rispetto al pezzo in pezzi?
R: La fresatura e la classificazione consumano energia e generano usura e perdite di resa, inoltre i tagli fini spesso richiedono un imballaggio foderato e con barriera contro l'umidità. Il premio riflette il costo di conversione, non un contenuto di silicio più elevato.
Q:La polvere si ossida durante lo stoccaggio?
R: La polvere fine ha un'elevata area superficiale e assorbe ossigeno e umidità in condizioni umide. I controlli pratici sono l'imballaggio sigillato, un magazzino asciutto e la rotazione first-in-first-out.
Q:È possibile frantumare il grumo sul posto invece di acquistare la polvere?
R: Può succedere dove sono disponibili un mulino e una classificazione adeguati, ma la frantumazione incontrollata dà una distribuzione granulometrica instabile e un'elevata frazione di fini, che di solito è peggiore rispetto all'acquisto di un taglio classificato.
Q:Quale grado viene utilizzato per le leghe di alluminio?
R: I gradi metallurgici generali sono comuni per le leghe, mentre i gradi di ferro inferiori-come Si3303 e inferiori vengono scelti laddove il riporto di ferro-nella lega deve essere ridotto al minimo.
