La production de poudre de silicium métallurgique implique une série d’étapes industrielles contrôlées pour garantir une pureté élevée et une qualité constante. Vous trouverez ci-dessous une description détaillée du processus :
1. Préparation des matières premières
Matières premières primaires:
Quartzite (SiO₂): Minerai de quartz de haute pureté (Supérieur ou égal à 98,5% SiO₂).
Agents réducteurs carbonés: Coke de pétrole, charbon de bois ou charbon, qui agissent comme agents réducteurs.
Prétraitement:
Le quartzite est broyé et lavé pour éliminer les impuretés (ex : argile, matière organique).
Les agents réducteurs sont calcinés pour réduire les substances volatiles et améliorer la réactivité.
2. Réduction carbothermique dans un four à arc électrique
Réaction clé:
SiO₂ + 2C → Si + 2CO↑ (température : 2000 degrés).
Étapes du processus:
Chargeur: Le quartzite et les réducteurs de carbone sont placés dans un four à arc immergé.
Chauffage des électrodes: Les électrodes en graphite génèrent une chaleur intense pour faire fondre et reconstituer le mélange.
Formation de scories: Les impuretés (Fe, Al, Ca) forment des scories et sont périodiquement éliminées.
TranchageLe silicium fondu (pureté de 97 à 99 %) est extrait du fond du four et versé dans des lingots.
3. Raffinage (facultatif)
ButRéduction supplémentaire des impuretés pour produire du silicium de meilleure qualité (par exemple, pureté de 99,5 %+).
Méthodes:
Affinage des scories: Ajout de fondants (par exemple CaO) pour lier les impuretés résiduelles.
Épuration des gaz: Souffler avec de l'oxygène ou du chlore pour éliminer les impuretés métalliques.
4. Concassage et criblage
Écrasement: Les lingots de silicium sont broyés mécaniquement en gros granulés.
Affûtage: Les granulés sont broyés en poudre à l'aide de broyeurs à boulets ou de broyeurs à jet.
Dépistage: Les particules sont classées par taille (par exemple 80-325 mesh) à l'aide de tamis vibrants.
5. Nettoyage (pour les applications de haute pureté)
Lessivage chimique: Lavage acide (HCl/HF) pour dissoudre les couches d’oxyde résiduelles.
Cristallisation directionnelle: Élimination des impuretés par cristallisation contrôlée (pour silicium de qualité solaire/électronique).
6. Contrôle qualité et emballage
Essais
Spectrométrie: Mesure la composition élémentaire (teneur en Fe, Al, Ca).
Analyse granulométrique: Garantit le respect des plages granulométriques spécifiées.
Contrôle de l'humidité: Séchage jusqu'à teneur en humidité inférieure ou égale à 0,1%.
Emballer:
Scellé dans des sacs étanches à l'humidité (25 kg ou 1 tonne) pour éviter l'oxydation.
Étiquetage indiquant le grade (par exemple 553, 441), le numéro de lot et les certificats de sécurité.