Výroba metalurgického kremíkového prášku zahŕňa sériu kontrolovaných priemyselných krokov na zabezpečenie vysokej čistoty a konzistentnej kvality. Nižšie je uvedený podrobný popis procesu:
1. Príprava surovín
Primárne suroviny:
Kremeň (SiO₂): Kremenná ruda vysokej čistoty (Vyššia alebo rovná 98,5 % SiO₂).
Uhlíkaté redukčné činidlá: Ropný koks, drevené uhlie alebo uhlie, ktoré pôsobia ako redukčné činidlá.
Predúprava:
Kremeň sa drví a premýva, aby sa odstránili nečistoty (napr. íl, organické látky).
Redukčné činidlá sú kalcinované na zníženie prchavých látok a zlepšenie reaktivity.
2. Karbotermická redukcia v elektrickej oblúkovej peci
Kľúčová reakcia:
SiO₂ + 2C → Si + 2CO↑ (teplota: 2000 stupňov ).
Kroky procesu:
Nabíjačka: Kvarcit a uhlíkové redukčné činidlá sú umiestnené v ponornej oblúkovej peci.
Ohrev elektród: Grafitové elektródy generujú intenzívne teplo na roztavenie a obnovenie zmesi.
Tvorba trosky: Nečistoty (Fe, Al, Ca) tvoria trosku a sú periodicky odstraňované.
KrájanieRoztavený kremík (čistota 97-99%) sa odoberá zo spodnej časti pece a naleje sa do ingotov.
3. Rafinácia (voliteľné)
ÚčelĎalšie zníženie nečistôt na výrobu kremíka vyššej kvality (napr. čistota 99,5 %+).
Metódy:
Rafinácia trosky: Pridávanie tavív (napr. CaO) na viazanie zvyškových nečistôt.
Čistenie plynu: Fúkanie kyslíkom alebo chlórom na odstránenie kovových nečistôt.
4. Drvenie a preosievanie
Drvenie: Kremíkové ingoty sa mechanicky rozdrvia na veľké granule.
Brúsenie: Granule sa melú na prášok pomocou guľových alebo prúdových mlynov.
Skríning: Častice sa triedia podľa veľkosti (napr. 80-325 mesh) pomocou vibračných sít.
5. Čistenie (pre aplikácie s vysokou čistotou)
Chemické lúhovanie: kyslé premytie (HCl/HF) na rozpustenie zvyškov oxidových vrstiev.
Smerová kryštalizácia: Odstránenie nečistôt riadenou kryštalizáciou (pre kremík solárnej/elektronickej kvality).
6. Kontrola kvality a balenie
Testy
Spektrometria: Meria elementárne zloženie (obsah Fe, Al, Ca).
Analýza veľkosti častíc: Zabezpečuje súlad so špecifikovanými rozsahmi veľkosti častíc.
Regulácia vlhkosti: Sušenie na obsah vlhkosti menší alebo rovný 0,1 %.
Balíček:
Uzavreté vo vreciach odolných voči vlhkosti (25 kg alebo 1 tona), aby sa zabránilo oxidácii.
Označenie označujúce triedu (napríklad 553, 441), číslo šarže a bezpečnostné certifikáty.