Kísilmálmurí efnaiðnaði: Frá kvars til sílikon og siloxan

Kísilmálmur þjónar sem mikilvægur hráefni fyrir alþjóðlegan kísiliðnað. Í gegnum Müller-Rochow beina nýmyndunarferlið, fínmalaðmálmvinnslu-kísillhvarfast við metýlklóríð til að framleiða metýlklórsílan - byggingareiningar kísillvökva, elastómera, kvoða og sílantengiefna sem standa undir nútíma smíði, bíla, rafeindatækni og persónulega umhirðu.

Þó að álblendi sé áfram stærsti einstaki neytandinnsílikon málmurmiðað við tonn, er umbreyting kísils í efnaiðnaðinum í há-kísillefni ein flóknasta og efnahagslega mikilvægasta iðnaðarleiðin fyrir þetta frumefni. Ferðin frá hráu kvarsbergi yfir í silkimjúka sílikonþéttiefnið á baðherbergi, hita-þéttu þéttingunni í bílvél eða lífsamhæfu slöngunum í lækningatækjum nær yfir námuvinnslu, málmvinnslu, nákvæmni mölun, hvatamyndun og fjölliðaverkfræði. Þessi grein rekur þá ferð skref fyrir skref, útskýrir efnafræðina sem gerir það mögulegt og skoðar mikilvægan gæðamun á milli kísilmálmflokka sem notuð eru fyrir kemísk efni á móti þeim sem eru ætluð til málmvinnslu.

 

 

Frá hráefni til hráefnis: Kísilmálmundirbúningskeðjan

Áður en kísilmálmur kemst inn í efnamyndunarlykkjuna verður hann að vera framleiddur og skilyrtur samkvæmt nákvæmum forskriftum. Uppstreymiskeðjan byrjar með há-hreinleika kvarsíti eða kvarssandi, sem minnkar með kolefnisríkum afoxunarefnum -, venjulega viðarkolum, kolum eða jarðolíukoki - í kafi-bogarafmagnsofnum sem starfa við hitastig yfir 1.900 gráður á Celsíus. Hrá kísilmálmurinn sem myndast er tappaður úr ofninum, látinn kólna og kristallast og síðan mulinn í klumpform. Fyrir efnafræðilega notkun verður þetta klumpefni að gangast undir frekari undirbúning sem er óþarfi fyrir álblöndu.

Milling og kornastærðarstýring

Bein nýmyndunarhvörf milli kísils og metýlklóríðs er gas-ósamsett efnahvarf sem á sér stað á yfirborði kísilagna. Þar af leiðandi er sérstakt yfirborðsflatarmál kísilfóðurefnisins mikilvæg ferlibreytu. Kísill úr efnafræðilegri-gráðu er malaður í stýrða kornastærðardreifingu, venjulega á bilinu 10 til 200 míkrómetrar, með verulegum hluta undir 100 míkrómetrum. Of stórar agnir bregðast of hægt, draga úr afköst reactors og leiða til ófullkomins umbreytingar. Undirstærðar agnir - fínt ryk - geta vökvað og sloppið út úr reactor rúminu, sem veldur efnistapi og síunarvandamálum niðurstreymis. Nútíma kísillframleiðendur nota loftflokkunar- og sigtikerfi til að viðhalda þéttum kornastærðarforskriftum.

Yfirborðsundirbúningur og snerting við hvata

Nýmalaður kísill býr yfir þunnu innfæddu oxíðlagi sem gerir yfirborðið óvirkt og hindrar hvarf við metýlklóríð. Þetta oxíðlag verður að fjarlægja að hluta eða trufla það til að gera hvatavirkjun kleift. Koparhvati - sem venjulega er kynntur sem koparduft, koparoxíð eða koparklóríð - er blandað náið saman við malaða sílikonið. Í upphafshitunarfasa í vökvabeðsreactorinu dreifist kopar inn í kísilyfirborðið og myndar kopar-kísilsílíð millimálmfasa sem þjónar sem virki hvarfastaðurinn. Gæði kísils-hvata í snertingu, sem fer eftir formgerð agna og yfirborðshreinleika, hefur bein áhrif á hvarfval og afrakstur.

Müller-Rochow beina myndun ferlið

Müller-Rochow ferlið, sem fyrst var þróað á fjórða áratugnum af Eugene Rochow og Richard Müller óháð, er áfram ríkjandi iðnaðarleiðin til að breyta kísilmálmi í kísillífræn efnasambönd. Þetta eru villandi einföld viðbrögð sem hafa djúpstæðar iðnaðarafleiðingar.

Viðbragðsefnafræði og valhæfisáskoranir

Hin fullkomna Müller-Rochow hvarf framleiðir dímetýldíklórsílan sem markafurð:

Viðbragðsvalhæfni fer eftir mörgum breytum: kísilagnastærð og formgerð, hleðslu og dreifingu koparhvata, hvarfhitastig og þrýstingur, hreinleika metýlklóríðs og - sem skiptir sköpum - óhreinindasniði kísilefnisins. Járn, ál og kalsíum óhreinindi í kísilmálmi geta eitrað hvarfastaði, dregið úr sértækni dímetýldíklórsílans og flýtt fyrir gróðursetningu kjarnaofna. Fosfór og bór, þó að það sé til staðar í pörtum-á-milljón, eru sérstaklega erfið vegna þess að þau geta borið í gegnum alla niðurstreymiskeðjuna og mengað fjölkísil ef sílanstraumnum er beint til hálfleiðara.

Efnafræðileg-Gráða vs málmvinnslu-Kísill: Gæðaskipting

Munurinn á efna-gæða og málmvinnslu-kísils er ekki bara merkingarfræðilegur - hann endurspeglar raunverulegan mun á óhreinindaþoli, framleiðsluaðferðum og -endanlegri notkun.

Í reynd eru mörkin milli efna-stigs og málmvinnslu-einkunnar nokkuð gljúp. Kísilmálmur framleiddur úr hráefnum með mikla-hreinleika með þéttri ferlistýringu getur samtímis uppfyllt efnafræðilega-kröfur fyrir álblöndu. Á hinn bóginn tilgreina sumar álsteypustöðvar kísilflokka sem nálgast efnafræðilega -hreinleika fyrir hágæða steypunotkun. Mikilvægi greinarmunurinn liggur í samkvæmni óhreinindaeftirlits og getu framleiðandans til að votta þétt forskriftarbönd lotu eftir lotu - getu sem fer eftir hráefnisvali, aga ofnsins og gæðastjórnunarkerfum.

Rekja óhreinindi og afleiðingar þeirra

Fyrir utan helstu óhreinindi járns, áls og kalsíums, verðskulda nokkur snefilefni í kísilmálmi athygli til efnafræðilegra nota. Títan og vanadíum, jafnvel við lágan styrk, geta hvatt óæskileg aukaverkanir við myndun metýlklórsílans. Kolefnisinnihald, sem stafar af ófullkominni afoxun kísils eða innleiðingu kolefnisbundinna afoxunarefna, getur myndað kísilkarbíðinnfellingar sem eru slípiefni og skemma fyrir mölunarbúnað. Þungmálmar eins og blý, arsen og kadmíum -, þó sjaldan séu tilgreindir sérstaklega -, falla undir eftirlitsmörk í vörum eftir strauminn, sérstaklega þær sem ætlaðar eru í snertingu við matvæli, lækningatæki eða snyrtivörur.

Downstream umsóknir: Silicones vistkerfið

Metýlklórsílanin sem framleidd eru úr kísilmálmi fæða framleiðslu á fjórum helstu fjölskyldum kísilefna, sem hver þjónar sérstökum markaðshlutum.

Kísillvökvar (olíur)

Línulegir pólýdímetýlsíloxan vökvar, framleiddir með jafnvægisfjölliðun hringlaga síoxana með keðjulokum, sýna ótrúlegan hitastöðugleika, lága yfirborðsspennu og ónæmi fyrir seigjubreytingum af völdum hitastigs-. Þessir eiginleikar gera sílikonvökva ómissandi sem hitaflutningsmiðla, vökvavökva, dempuvökva, snyrtivörur og textílmýkingarefni. Seigju kísilvökva er hægt að stjórna nákvæmlega frá vatns-eins og þéttleika undir 10 sentistokes til gum-líkra efna sem fara yfir 1.000.000 sentistokes, sem gerir samsetningu yfir óvenju breitt notkunarsvið.

Kísillgúmmí (teygjur)

Kísilteygjur eru framleiddar úr há-sameinda-pólýdímetýlsíloxangúmmíi, styrkjandi fylliefnum eins og kísilreyg, kross-tengiefnum og herðingarhvata. Við herðingu - annað hvort við stofuhita (RTV kerfi) eða hærra hitastig (HTV kerfi) - mynda þessar samsetningar teygjanlegt net með framúrskarandi viðnám gegn hita, oxun, ósoni og útfjólubláum geislum. Bifreiðaþéttingar, kertastígvél, lækningaslöngur, bökunarmót og innsigli fyrir neytenda rafeindatækni reiða sig allt á kísilteygjur sem unnar eru úr hráefni úr kísilmálmi.

Kísill kvoða

Mjög krosstengd kísilkvoða, framleidd úr metýltríklórsílani og fenýltríklórsílan forverum, mynda harða, hitastöðuga húðun og mótunarsambönd. Þegar það er blandað saman við litarefni úr áli, mynda sílikonresín hitaþolna-silfurmálningu sem notuð er á útblásturskerfi, iðnaðarofna og geimfar. Í rafmagnsnotkun gegndreypir kísill plastefni mótorvinda og spennispólur og veitir einangrun sem þolir hitastig sem fer yfir 200 gráður á Celsíus.

Sílan tengiefni

Lífrænar sílan - sameindir sem innihalda bæði sílikon-hvarfgjarna hópa og lífræna-hvarfgjarna hópa - þjóna sem sameindabrýr milli ólífrænna hvarfefna og lífrænna fjölliða. Í gler-styrktu plasti, tengja sílan tengiefni glertrefjar við fjölliða fylkið, sem bætir verulega vélrænan styrk og rakaþol. Í dekkjaiðnaðinum sameina silanes kísilstyrkjandi fylliefni við gúmmíblöndur, sem gerir „grænum dekkjum“ með lága-veltu-viðnám sem bæta eldsneytissparnað.

Aðfangakeðja og innkaupasjónarmið

Kísillframleiðendur kaupa venjulega kísilmálm samkvæmt -langtímasamningum með skilgreindum forskriftarsviðum, afhendingaráætlunum og verðlagsaðferðum. Innkaupaákvörðunin felur í sér að jafna kísilmálmkostnað á móti ferlihagkvæmni beinnar nýmyndunar. Kísill með lægri -hreinleika getur verið ódýrari á hvert tonn en getur dregið úr sértækni dímetýldíklórsílans, aukið neyslu hvata, flýtt fyrir viðhaldsferlum reactors og hækkað hreinsunarkostnað niðurstreymis. Háþróaðir framleiðendur móta heildarkostnað við eignarhald og viðurkenna að kísilmálmur er aðeins hluti af heildarframleiðslukostnaði kísils - orka, metýlklóríð, hvati og endurheimtur fjármagns ráða sameiginlega.

ZhenAn International Co., Takmarkaðar birgðirefnafræðilegur-kísilmálmurmeð stýrðu óhreinindasniði sem henta fyrir kísilmyndun og tengda efnafræðilega notkun. Framleiðsluaðstaða okkar, sem nær yfir 30.000 fermetra með yfir 200 starfsmönnum, starfar undir SGS-vottaðri gæðastjórnun með GB og ASTM prófunargetu. Með meira en þriggja áratuga reynslu af járnblendi og málmvinnsluefnum styðjum við innkaupateymi efnaiðnaðar með stöðugri efnafræði, áreiðanlegri afhendingu og skjalfestum rekjanleika.