कच्चा माल: क्वार्ट्ज और कार्बन रिडक्टेंट
धात्विक सिलिकॉन के उत्पादन के लिए सिलिकॉन स्रोत के रूप में उच्च शुद्धता वाले क्वार्ट्ज और रिडक्टेंट के रूप में कार्बन सामग्री की आवश्यकता होती है। कार्बन रिडक्टेंट आम तौर पर पेट्रोलियम कोक, चारकोल और कोयले का मिश्रण होता है, जिसे प्रतिक्रियाशीलता, राख सामग्री और विद्युत चालकता को संतुलित करने के लिए चुना जाता है। कच्चे माल, विशेष रूप से लोहा, एल्यूमीनियम और कैल्शियम में अशुद्धियाँ, सीधे अंतिम उत्पाद का ग्रेड निर्धारित करती हैं।
जलमग्न आर्क भट्टी
गलाने का काम एक बड़े जलमग्न चाप भट्टी में किया जाता है जिसमें इलेक्ट्रोड टिप चार्ज में दबे होते हैं। विद्युत धारा आवेश और चाप क्षेत्र से होकर गुजरती है, जिससे लगभग 2000 से 3000 डिग्री सेल्सियस तापमान उत्पन्न होता है। भट्ठी को लगातार संचालित किया जाता है, ऊपर से कच्चा माल डाला जाता है और नीचे से समय-समय पर तरल सिलिकॉन का दोहन किया जाता है।
कार्बोथर्मिक न्यूनीकरण रसायन विज्ञान
प्रतिक्रिया क्षेत्र में, कार्बन सिलिकॉन डाइऑक्साइड को सिलिकॉन और कार्बन मोनोऑक्साइड गैस में बदल देता है, जिसे एकत्र किया जाता है और ईंधन के रूप में उपयोग किया जाता है। समग्र प्रतिक्रिया सिलिकॉन डाइऑक्साइड प्लस दो मोल कार्बन बनाने वाला सिलिकॉन प्लस दो मोल कार्बन मोनोऑक्साइड है। उच्च तापमान आवश्यक है क्योंकि प्रतिक्रिया दृढ़ता से एंडोथर्मिक होती है और केवल सिलिकॉन के पिघलने बिंदु के करीब तापमान पर ही आगे बढ़ती है।
टैपिंग और कास्टिंग
तरल सिलिकॉन को भट्ठी से करछुल में टैप किया जाता है और सिल्लियों में डाला जाता है, जिन्हें ठंडा किया जाता है और फिर आवश्यक आकार में कुचल दिया जाता है। कैल्शियम और एल्यूमीनियम को हटाने के लिए सिलिकॉन को नियंत्रित ऑक्सीकरण और स्लैग उपचार द्वारा परिष्कृत किया जा सकता है। अंतिम उत्पाद की जांच, निरीक्षण और 553, 441 और 3303 जैसे ग्रेड में पैक किया जाता है।
शोधन और ग्रेड नियंत्रण
रिफाइनिंग उन अशुद्धियों को दूर करती है जो डाउनस्ट्रीम अनुप्रयोगों को प्रभावित करती हैं: एल्यूमीनियम और कैल्शियम ऑक्सीकरण और स्लैगिंग द्वारा कम हो जाते हैं, जबकि लोहे को कच्चे माल के चयन द्वारा नियंत्रित किया जाता है। ग्रेड पदनाम, जैसे 553, 441 या 3303, एक प्रतिशत के सौवें हिस्से में अधिकतम लौह, एल्यूमीनियम और कैल्शियम सामग्री को इंगित करता है। लगातार कच्चे माल की गुणवत्ता और प्रक्रिया नियंत्रण ग्रेड विनिर्देशों को पूरा करने की कुंजी है।
ऊर्जा और पर्यावरणीय पहलू
धात्विक सिलिकॉन का उत्पादन ऊर्जा गहन है, जिसमें बिजली सबसे बड़ा लागत घटक है, इसलिए भट्टियां वहां स्थित हैं जहां बिजली उपलब्ध है और किफायती है। ऊर्जा पुनर्प्राप्ति के लिए कार्बन मोनोऑक्साइड गैस को एकत्र किया जाता है, और भट्ठी की धूल को एकत्र और पुनर्चक्रित किया जाता है। आधुनिक संयंत्र उच्च विद्युत दक्षता को व्यापक उत्सर्जन नियंत्रण के साथ जोड़ते हैं।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
Q1: धात्विक सिलिकॉन के लिए किस कच्चे माल का उपयोग किया जाता है?
उ: उच्च शुद्धता वाला क्वार्ट्ज सिलिकॉन स्रोत है, और पेट्रोलियम कोक, चारकोल और कोयला कार्बन रिडक्टेंट के रूप में काम करते हैं।
Q2: भट्ठी में सिलिकॉन का उत्पादन कैसे किया जाता है?
उत्तर: सिलिकॉन और कार्बन मोनोऑक्साइड बनाने के लिए कार्बन लगभग 2000 से 3000 डिग्री सेल्सियस पर सिलिकॉन डाइऑक्साइड को कम करता है।
Q3: ग्रेड नंबर का क्या मतलब है?
ए: अंक अधिकतम लौह, एल्यूमीनियम और कैल्शियम सामग्री को दर्शाते हैं, उदाहरण के लिए 553 का मतलब क्रमशः 0.5, 0.5 और 0.3 प्रतिशत है।
Q4: प्रक्रिया ऊर्जा गहन क्यों है?
ए: कार्बोथर्मिक कमी दृढ़ता से एंडोथर्मिक है और इसके लिए बहुत उच्च तापमान की आवश्यकता होती है, इसलिए बिजली सबसे बड़ी लागत है।
Q5: कौन सा मानक धात्विक सिलिकॉन ग्रेड को परिभाषित करता है?
ए: जीबी/टी 2881 धात्विक सिलिकॉन की संरचना सीमा और वितरण शर्तों को परिभाषित करता है।
