工(gong)业革命(ming)以来,传统(tong)能源(yuan)消耗剧增,生态环境(jing)不断恶(e)化,因此可再生能源(yuan)中的代表——光伏产业迅速成为了关注焦点,直接拉动了多晶硅需求的迅猛增长。不过在多晶硅产量暴增的背后,与它一共被生产出来的副产品“金属硅粉(fen)”也在默默地发光发热(re),在其他(ta)领(ling)域(yu)展现出了独特的优(you)势。
金属硅粉
不过只有部(bu)分的多(duo)晶(jing)硅生产场(chang)合才(cai)会出现金属硅粉副(fu)产品,比(bi)如说流(liu)化(hua)床法。流化(hua)床(chuang)法是目(mu)前制(zhi)备(bei)多晶硅(gui)的主要工(gong)艺(yi),它(ta)以(yi)硅(gui)烷或氯硅(gui)烷作(zuo)为硅(gui)源气、以(yi)氢气作(zuo)为载(zai)气,将硅(gui)烷通入以(yi)多晶硅(gui)晶种作(zuo)为流化(hua)颗粒(li)的流化(hua)床(chuang)中,使硅(gui)烷裂解并(bing)在(zai)晶种上沉积,从(cong)而得到(dao)颗粒(li)状多晶硅(gui)。
在反(fan)应过(guo)程(cheng)中,硅烷气进(jin)入流(liu)化床后(hou)迅速分解,一部(bu)分发(fa)生异相反(fan)应,沉积至(zhi)硅颗(ke)粒表面;另(ling)一部(bu)分发(fa)生均(jun)相反(fan)应,生成气相微核,该微核经过(guo)一系列(lie)聚合(he)长大过(guo)程(cheng)生成金属硅粉,在此聚合(he)过(guo)程(cheng)中还有(you)一定(ding)比例粘附到硅颗(ke)粒表面,成为颗(ke)粒硅产品的一部(bu)分。据(ju)悉(xi),江(jiang)苏(su)中能硅业就是采用了这种(zhong)工艺,同时销售颗(ke)粒硅及金属硅粉两(liang)种(zhong)产品。
江苏中能的金(jin)属硅(gui)粉(fen)产(chan)品
不过你别误(wu)以为“金属硅粉”就(jiu)是经常提(ti)到那(nei)个(ge)“硅粉”,其实这两者天差地别——一般来说,我们平时(shi)说的硅粉其(qi)实是指微硅粉,学名“硅灰”,是工业电炉在高温熔炼工业硅及硅铁的过程中,随废气逸出的,经特殊的捕集装置收集处理而成的烟尘,由于SiO2含量(liang)约占烟(yan)尘总(zong)量(liang)的90%,且颗粒度非常小,故称为硅粉。而金属硅粉的主要成分就是结晶(jing)硅(Si),化学(xue)成(cheng)分相差(cha)很大(da),价格也比硅粉高。
金属硅(gui)(gui)粉的(de)用(yong)途广(guang)泛(fan),可用(yong)于有机硅(gui)(gui)高分子材(cai)料、单晶(jing)硅(gui)(gui)、冶金铸(zhu)造、冶炼、化工产品、耐火材(cai)料、铝及铝合金等(deng)产品的(de)制造。尤其(qi)是向纳米(mi)尺(chi)度转变(bian)时,由于尺(chi)寸效应,将(jiang)赋(fu)予硅材料(liao)(liao)新的特性,使其(qi)在(zai)陶瓷材料(liao)(liao)、复(fu)合(he)材料(liao)(liao)、催化材料(liao)(liao)、光电池(chi)以及生物材料(liao)(liao)等领域都具有巨大的潜在(zai)应用前景。
金属(shu)硅粉的(de)SEM图
比如说将(jiang)纳米金属硅(gui)(gui)(gui)粉(fen)做成纳米硅(gui)(gui)(gui)线用(yong)在(zai)充(chong)电锂电池(chi)负(fu)极(ji)材(cai)料(liao)(liao)里,或者(zhe)在(zai)金属硅(gui)(gui)(gui)粉(fen)表面包覆石墨用(yong)作充(chong)电锂电池(chi)负(fu)极(ji)材(cai)料(liao)(liao),可(ke)提高锂电池(chi)的(de)电容量(liang)和充(chong)放电循(xun)环次数;此(ci)外,纳米硅(gui)(gui)(gui)粉(fen)还可(ke)用(yong)在(zai)耐高温涂层(ceng)和耐火材(cai)料(liao)(liao)里。目(mu)前,一般市(shi)售的(de)金属硅(gui)(gui)(gui)粉(fen)粒径在(zai)20~50μm之间,如果想将其转换为纳米尺寸,可参考一个研究人员曾做过的实验——在超高温度下使粗硅粉瞬间蒸发成为硅蒸汽,硅蒸汽在冷凝下来后成为纳米级别的金属硅粉。
虽然只是(shi)顺带的(de)副(fu)产(chan)品(pin),但万幸金属硅(gui)粉的(de)光彩(cai)并没有完全(quan)被(bei)主(zhu)产(chan)品(pin)(颗粒硅(gui))所遮盖(gai),比(bi)起其他(ta)副(fu)产(chan)品(pin)可能被(bei)抛弃的(de)命(ming)运(yun),金属硅(gui)粉凭借着自身(shen)本事谋得(de)了多个出路,不得(de)不说确(que)实是(shi)个成功的(de)“配角”啊。
粉体(ti)圈 小榆