O que é silício metálico e de onde ele vem
O silício metálico, também chamado de silício de grau metalúrgico ou silício industrial, é a forma elementar do silício com o símbolo Si e número atômico 14. É um sólido duro, quebradiço e cristalino com um brilho metálico-cinza azulado. Quimicamente comporta-se como um metalóide com quatro elétrons de valência e é um semicondutor no estado puro. Seu peso atômico é 28,0855, seu ponto de fusão é de cerca de 1.414 graus Celsius e seu ponto de ebulição é de cerca de 3.265 graus Celsius. Comercialmente é fornecido como material granulado com superfície de fratura cinza-prata e é o ponto de partida para ferrossilício, ligas de alumínio-silício, silicones e toda a cadeia fotovoltaica e eletrônica.
A cadeia de suprimentos do quartzo à torneira do forno
A rota de produção começa com a sílica na forma de quartzo ou quartzito, que é extraída, triturada, lavada e classificada em tamanho controlado antes de ser carregada. A sílica graduada é então reduzida com um redutor contendo-carbono em um forno de arco submerso, onde a reação ocorre em temperaturas bem acima de 1.800 graus Celsius. O silício fundido é aproveitado, resfriado e fundido, depois triturado e peneirado nas faixas de dimensionamento exigidas pelo cliente. O controle de impurezas começa no pátio de matéria-prima: o teor de ferro, alumínio e cálcio da carga, a limpeza do redutor e a estabilidade da operação do forno decidem juntos qual grau de pureza pode ser aproveitado.
Matéria-prima: pedaço de sílica e redutor de carbono, ambos selecionados em uma faixa estreita de tamanho para permeabilidade do forno.
Fundição: forno de arco submerso, redução contínua de sílica em silício fundido.
Fundição e britagem: resfriamento controlado, depois britagem e peneiramento em faixas de dimensionamento comercial.
Acabamento: de-despoeiramento, separação magnética e embalagem, com amostragem para análise certificada.
Classes Comerciais e Seus Limites de Impureza
O silício metálico é comercializado por código de classificação, e o código indica os limites de impureza de ferro, alumínio e cálcio em décimos de por cento, nessa ordem. O grau 553 permite, portanto, até 0,5% de ferro, 0,5% de alumínio e 0,3% de cálcio, e um número menor sempre significa um produto mais puro e mais caro. A convenção de nomenclatura e os limites correspondentes são estabelecidos em GB/T 2881, e os compradores devem citar o padrão junto com a nota para que o requisito de análise seja inequívoco.
| Código da nota | Fe% máx. | Al% máx. | Ca% máx. | Uso típico |
|---|---|---|---|---|
| 553 | 0.5 | 0.5 | 0.3 | Uso metalúrgico geral, desoxidação |
| 441 | 0.4 | 0.4 | 0.1 | Ligas de alumínio, alimentação de ferrossilício |
| 3303 | 0.3 | 0.3 | 0.03 | Aplicações químicas e de silicone |
| 2202 | 0.2 | 0.2 | 0.02 | Uso de produtos químicos e ligas de alto grau |
| 1101 | 0.1 | 0.1 | 0.01 | Eletrônica e matérias-primas solares |
Dois pontos práticos decorrem da tabela. Primeiro, uma nota não pode ser avaliada apenas pelo teor de ferro; o alumínio e o cálcio movem-se de forma independente e dominam o comportamento do material no processo do cliente. Em segundo lugar, a amostragem deve representar o lote, porque o material granulado é heterogêneo e uma amostra retirada da superfície de um big bag não é evidência da análise média.
Propriedades físicas e aplicações em toda a indústria
O silício metálico tem alto ponto de fusão, boa estabilidade em temperaturas elevadas, condutividade elétrica moderada e baixa densidade para um material de aparência-metálica. Mecanicamente é duro e quebradiço, com baixo coeficiente de expansão térmica. Ele resiste à corrosão em muitos ambientes porque uma fina camada de óxido se forma naturalmente na superfície, razão pela qual também funciona bem como elemento de liga em alumínio e como aditivo de desoxidação em aço. Para manuseio e armazenamento, a mesma fragilidade significa que o material pode gerar finos se cair repetidamente de uma altura, portanto, os pontos de transferência em uma planta devem ser mantidos curtos.
Ligas de alumínio: as adições de silício melhoram a fluidez, a resistência e a resistência ao desgaste dos componentes de alumínio fundido.
Siderurgia: o silício é usado para desoxidação e o silício industrial é matéria-prima para a produção de ferrossilício.
Silicones: o silício metálico é a base para fluidos de silicone, selantes, adesivos, lubrificantes e muitos produtos médicos e de cuidados pessoais.
Fotovoltaica: o silício de alta pureza é o material base das células solares.
Eletrônicos: o silício-de grau semicondutor é usado em circuitos integrados e dispositivos discretos.
Produtos químicos: o silício é consumido na produção de clorossilanos e outros produtos químicos intermediários.
Manuseio, Segurança e Contexto de Mercado
O silício metálico não é uma poeira benigna. As frações finas podem apresentar problemas respiratórios e de inflamabilidade, e o material fundido ou quente apresenta risco de queimadura na área do forno. Um conjunto de controle funcional inclui extração de poeira e ventilação nas estações de britagem, triagem e embalagem, proteção respiratória e proteção ocular para operadores expostos, regras de luvas e roupas em torno de material quente, limpeza para evitar acúmulo de poeira e treinamento documentado para todos que manuseiam o material. A conformidade com as regras aplicáveis de exposição ocupacional e transporte deve ser verificada localmente, porque os requisitos diferem entre as jurisdições e entre o mercado metalúrgico e o de maior pureza.
Do lado do mercado, a China é o maior produtor de silício metálico e o consumo está concentrado em alumínio, aplicações químicas e fotovoltaicas. A procura de energias renováveis, de veículos eléctricos e da cadeia electrónica tem sido a principal fonte de crescimento nos últimos anos, enquanto a oferta responde à disponibilidade de energia e aos controlos de produção nas regiões de fundição. Para um comprador, essa combinação defende um volume contratado com uma classificação declarada, uma faixa de tamanho declarada e uma análise documentada, em vez de apenas uma compra pontual oportunista.
Perguntas frequentes
P: Qual é a diferença entre silício metálico e ferrossilício?
O silício metálico é o silício elementar, enquanto o ferrossilício é uma liga de ferro-silício produzida a partir de quartzo com uma carga de ferro-. Eles cumprem funções diferentes e são produtos diferentes tanto na composição quanto no preço.
P: O que significa o número da série?
Os três ou quatro dígitos indicam os limites de impureza em décimos de percentual para ferro, alumínio e cálcio em ordem, de modo que o grau 553 permite 0,5% de Fe, 0,5% de Al e 0,3% de Ca como máximos.
P: Qual classe uma fundição deve comprar?
Os graus 553 ou 441 cobrem a maior parte do uso metalúrgico geral e ligas de alumínio. Um grau mais elevado é justificado quando o teor de alumínio ou cálcio é crítico no processo do cliente.
P: Como a faixa de tamanho é especificada?
Por uma faixa declarada com uma fração máxima permitida de multas, acordada por escrito. Termos vagos, como granulado ou granulado, deixam a análise e o rendimento abertos à interpretação.
P: Qual embalagem é usada para encomendas de exportação?
Big bags de uma tonelada são padrão, com tambores de aço ou sacos menores disponíveis onde o processo do cliente precisa de um controle mais rígido da unidade. A embalagem deverá ser indicada no contrato juntamente com seu custo.
P: Por que o preço da mesma qualidade varia entre fornecedores?
A nota é um teto, não uma química fixa. Dois lotes podem atender a 553, embora diferindo nos níveis reais de impurezas, distribuição de dimensionamento e conteúdo de finos, e essas diferenças alteram o valor em uso.