工业硅生产常识问答.doc

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1、专业.专注1、硅的主要物理化学性质有哪些答：硅的主要物理化学性质如下：原子量：28.086比重：2.34g/cm3熔点：1413℃沸点：3427℃比热：（25℃时）4.89卡/克分子·度比电阻：（25℃时）214000欧姆·厘米纯净结晶硅是一种深灰色、不透明、有金属光泽的晶体物质。它即不是金属，又不是非金属，介于两者之间的物质。它质硬而脆，是一种良好的半导体材料。硅在常温下很不活泼，但在高温下很容易和氧、硫、氮、卤素金属化合成相应的硅化物。硅与氧的化学亲合力很大，硅与氧作用产生大量的热，并形成Si

2、O2：Si+O2=SiO2ΔH298=-210.2千克/克分子二氧化硅在自然界中有两种存在形式：结晶态和无定形态。结晶态二氧化硅主要以简单氧化物及复杂氧化物（硅酸盐）的形式存在于自然界。冶炼硅所用硅石，就是以简单氧化物形式广泛存在的结晶态二氧化硅。结晶态二氧化硅根据其晶型不同，在自然界存在三种不同的形态：石英、鳞石英、方石英。这几种形态的二氧化硅又各有高温型和低温型两种变体。因而结晶态二氧化硅实际上有六种不同的晶体，各种不同的晶型存在范围、转化情况，随压力温度的变化二氧化硅的晶型转化不同，不仅晶型

3、发生变化，而且晶体体积也随着自发生变化。特别是从石英转化成鳞石英时，体积发生明显的膨胀，这就是硅石在冶炼过程中发生爆裂的主要原因。结晶的二氧化硅是一种硬、较脆，难熔的固体。二氧化硅的熔点为1713℃、沸点为2590℃。二氧化硅的化学性质很不活泼，是一种很稳定的氧化物。除氢氟酸外、二氧化硅.学习参考.专业.专注不溶于任何一种酸。在低温下比电阻很高（1.0×103Ω·cm），但温度升高时，二氧化硅的比电阻急剧下降，当温度升至2000℃时，二氧化硅的比电阻只有（100Ω·cm）。硅与氧在自然界中普片存在

4、的形式是二氧化硅。但是，在一定条件下，将硅和二氧化硅混合加热到1500℃以上时，或将炭各过量二氧化硅加热到2000℃左右时，可获得一种挥发性很强的气态物质-氧化硅。气态氧化硅只有在高于1500℃时才能稳定存在。低于1500℃时按下列反应分解：2SiO<1500℃Si+SiO2一氧化硅的挥发性很强，其蒸气压约在1890℃时，就达到一个大气压。一氧化硅的高挥发性硅石还原过程中起着十分重要的作用。硅与碳可以形成炭化硅（SiC）。纯炭化硅是种无色透明、即硬的晶体物质。工业硅生产中形成的碳化硅因含有硅、炭和

5、二氧化硅等杂志，形成黑色或绿色两种颜色不同的晶体。炭化硅化学活性很差，但在高温下，大于1500℃，炭化硅能与某些氧化物强的气体作用发生分解。如在高温下遇到二氧化硅时，就能产生以下分解反应：SiC+2SiO2>1500℃3SiO+CO总的来说：炭化硅的主要特性稳定、难分解、高温下比电阻小，不熔于合金。在硅中只能熔解少量炭：如1725℃时在液态硅中可熔解0.32%炭。硅与铁形成硅铁，硅与钙可形成一系列的硅化钙。硅是“工业之米，金属魔术”。2、硅冶炼化学反应进程的影响因素答：在硅冶炼二氧化硅还原成硅的化

6、学反应过程中如何平衡温度、压力、化学成分、气象成分。从热力学角度看，所有的反应都要在体系达到平衡状态下向正反应方向进行。当然在生产的实际过程中，受综合条件的影响，必然有不同程度的波动，甚至严重打乱和偏离平衡状态。我们在这里以反应平衡状态为起点来对生产实际过程偏离.学习参考.专业.专注原因进行分析，寻找影响有利反应的因素。在冶炼炉中，用C还原SiO2的反应如下：SiO2+C700-1200℃SiO+COSiO+2C1200-1500℃SiC+CO2SiO2+SiO1500-1800℃2Si+COSi

7、O+SiC1800-1980℃2Si+CO在冶炼硅时，炉料从炉口加入，随着反应的进行，炉料逐渐预热下沉，温度渐渐升高，炉料在多层中的反应逐步展开，现分层分析如下：a、SiO2-C层这一层是出于炉膛上部物料预热散料层。冶炼用炉料的配料比，每批料的C与SiO2的配比为2:1，此层温度小于1200℃，该层中主要凝聚相是SiO2与C共存。与其他梯阶层相比，最显著不同是有大量的C存在。低温时的主要反应以SiO形态存在。反应随着炉料下沉加热，温度升高大于1500℃生成SiC反应，反应随温度升高而加速。这一层反

8、应温度不是很高，在实际生产中都能满足，加上这一层里SiO2为过剩相。所以只要在散料层有一定厚度其反应就可充分进行，直到炉料中的C全部反应。b、SiO-SiC层这一层处于SiO2-C以下，其温度大于1500℃，又在层界交汇处，反应物层界交汇处，反应物SiO2是上层中末消解完而沉落下来的。其化学计量数为（C/SiO2=1/3）。主要参与反应物是上层的产物SiC，随着温度的升高，相比强化。在这一层中SiC是过剩相。有SiC存在时在该温度区SiO2是非稳定相，直到将SiO2全部反应。随温度