Πώς ταξινομείται το μεταλλικό πυρίτιο
Το "Silicon metal" (γνωστό και ως βιομηχανικό πυρίτιο στην Κίνα) είναι μια εμπορική ονομασία που εμφανίστηκε στα μέσα-1960. Η εμφάνισή του συνδέθηκε με την άνοδο της βιομηχανίας ημιαγωγών. Η κοινή διεθνής πρακτική είναι να διαιρείται το εμπορικό πυρίτιο σε μέταλλο πυριτίου και σε πυρίτιο για ημιαγωγούς. Το μέταλλο πυριτίου είναι ένα προϊόν που κατασκευάζεται από χαλαζία και οπτάνθρακα που τήκονται σε ηλεκτρικά θερμαινόμενο κλίβανο, με την περιεκτικότητα του κύριου συστατικού σε πυρίτιο σε περίπου 98 τοις εκατό (99,99 τοις εκατό Si περιλαμβάνεται επίσης στο μέταλλο πυριτίου), και οι υπόλοιπες ακαθαρσίες είναι σίδηρος, αλουμίνιο, ασβέστιο, κ.λπ. Το πυρίτιο ημιαγωγών χρησιμοποιείται για την κατασκευή μετάλλου πυριτίου υψηλής καθαρότητας για συσκευές ημιαγωγών. Πωλείται σε πολυκρυσταλλικές και μονοκρυσταλλικές μορφές, με την πρώτη να είναι φθηνή και τη δεύτερη ακριβή. Χωρίζεται σε διάφορες προδιαγραφές ανάλογα με τη χρήση του. Σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία, ο κόσμος κατανάλωσε περίπου 500,000 τόνους μετάλλου πυριτίου το 1985, εκ των οποίων περίπου το 60 τοις εκατό χρησιμοποιήθηκε για κράματα αλουμινίου, λιγότερο από 30 τοις εκατό χρησιμοποιήθηκε για οργανικό πυρίτιο, περίπου το 3 τοις εκατό χρησιμοποιήθηκε για ημιαγωγούς , και το υπόλοιπο χρησιμοποιήθηκε για την τήξη χάλυβα και τα κεραμικά ακριβείας κ.λπ.
Η ταξινόμηση του μετάλλου πυριτίου βασίζεται συνήθως στην περιεκτικότητα των τριών κύριων ακαθαρσιών σιδήρου, αλουμινίου και ασβεστίου που περιέχονται στη σύνθεση μετάλλου πυριτίου. Σύμφωνα με την περιεκτικότητα σε σίδηρο, αλουμίνιο και ασβέστιο στο μέταλλο πυριτίου, το μέταλλο πυριτίου μπορεί να ταξινομηθεί σε διαφορετικές ποιότητες όπως 553, 441, 411, 421, 3303, 3305, 2202, 2502, 1501 και 1101.
Βιομηχανικά, το μέταλλο πυριτίου παράγεται συνήθως με τη μείωση του διοξειδίου του πυριτίου από τον άνθρακα σε έναν ηλεκτρικό κλίβανο. Η εξίσωση της χημικής αντίδρασης: SiO2 συν 2C → Si συν 2CO Το πυρίτιο που παράγεται με αυτόν τον τρόπο είναι 97-98 τοις εκατό καθαρό και ονομάζεται μεταλλικό πυρίτιο. Στη συνέχεια τήκεται και ανακρυσταλλώνεται και οι ακαθαρσίες αφαιρούνται με οξύ για να ληφθεί μέταλλο πυριτίου με καθαρότητα 99,7~99,8 τοις εκατό.
Το μέταλλο πυρίτιο αποτελείται κυρίως από πυρίτιο, επομένως έχει παρόμοιες ιδιότητες με το πυρίτιο. Υπάρχουν δύο ισομερή πυριτίου, το άμορφο πυρίτιο και το κρυσταλλικό πυρίτιο. Το άμορφο πυρίτιο είναι μια γκριζόμαυρη σκόνη και στην πραγματικότητα είναι ένας μικροκρύσταλλος. Το κρυσταλλικό πυρίτιο έχει την κρυσταλλική δομή και τις ημιαγωγικές ιδιότητες του διαμαντιού, με σημείο τήξης 1410 μοίρες, σημείο βρασμού 2355 μοίρες, σκληρότητα Mohs 7 και εύθραυστη φύση. Το άμορφο πυρίτιο είναι χημικά ενεργό και μπορεί να καεί βίαια στο οξυγόνο. Αντιδρά με αλογόνα, άζωτο, άνθρακα και άλλα μη μέταλλα σε υψηλές θερμοκρασίες και μπορεί επίσης να αλληλεπιδράσει με μαγνήσιο, ασβέστιο, σίδηρο και άλλα μέταλλα για την παραγωγή πυριτιδίων. Το άμορφο πυρίτιο είναι αδιάλυτο σε όλα σχεδόν τα ανόργανα και οργανικά οξέα, συμπεριλαμβανομένου του υδροφθορικού οξέος, αλλά μπορεί να διαλυθεί σε ένα μείγμα νιτρικού οξέος και υδροφθορικού οξέος. Το συμπυκνωμένο διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου μπορεί να διαλύσει άμορφο πυρίτιο και να απελευθερώσει αέριο υδρογόνο. Το κρυσταλλικό πυρίτιο είναι σχετικά ανενεργό και δεν συνδυάζεται χημικά με το οξυγόνο ακόμη και σε υψηλές θερμοκρασίες. Είναι επίσης αδιάλυτο σε κάθε είδους ανόργανο και οργανικό οξύ, αλλά είναι διαλυτό σε μείγμα νιτρικού οξέος και υδροφθορικού οξέος καθώς και σε πυκνά διαλύματα υδροξειδίου του νατρίου.
