Teknologi Pengolahan Silikon Industri: Penghancuran, Penggilingan, Penyaringan dan Pencucian

Apa yang Dicakup dalam Pemrosesan Silikon Industri

Silikon industri meninggalkan tungku busur{0}}terendam sebagai blok cor kasar yang mengandung terak, partikel halus, dan kontaminasi permukaan yang terperangkap. Pemrosesan adalah rangkaian langkah mekanis dan kimia yang mengubah balok tersebut menjadi produk yang dapat dijual dengan distribusi ukuran tertentu dan kandungan kimia tertentu. Tahapan utamanya adalah penghancuran, penggilingan, penyaringan, pencucian asam, penghilangan debu dan pengemasan, dan setiap tahap dipilih berdasarkan aplikasi akhir daripada diterapkan secara seragam ke semua bahan.

Tujuan dari rangkaian ini dapat dinyatakan secara sederhana: penghancuran dan penggilingan menentukan ukuran, penyaringan mengklasifikasikan ukuran, pencucian asam menghilangkan sebagian permukaan besi dan aluminium, penghilangan debu menghilangkan partikel halus yang dapat mencemari produk bersih, dan pengemasan melindungi apa yang telah dicapai. Oleh karena itu, jalur pemrosesan dirancang mundur dari spesifikasi pelanggan.

Menghancurkan dan Menggiling

Pengurangan ukuran biasanya dilakukan secara bertahap, karena mereduksi blok cor menjadi bubuk halus dalam satu langkah akan membuang energi dan menghasilkan butiran halus berlebih yang tidak diinginkan.

Penghancuran primer akan mereduksi blok cor menjadi potongan-seukuran kepalan tangan, biasanya dengan jaw crusher. Tujuan tahap ini adalah untuk membebaskan inklusi terak yang terlihat sehingga dapat dihilangkan dengan penyortiran tangan atau pemisahan magnetik.

Penghancuran sekunder mengurangi potongan lebih lanjut, biasanya dengan penghancur kerucut atau palu, menghasilkan umpan yang cocok untuk disaring menjadi pecahan gumpalan.

Penggilingan menghasilkan pecahan halus. Ball mill atau pendulum mill digunakan, dan waktu tinggal mengontrol seberapa halus produk tersebut.

Penyaringan perantara antar tahap menghilangkan material yang telah memenuhi spesifikasi, sehingga tidak-terlalu di atas permukaan tanah. Langkah ini adalah satu-satunya cara paling efektif untuk mengontrol jumlah bubuk halus yang tidak diinginkan dalam produk gumpalan.

Pengendalian kontaminasi selama pengecilan ukuran sangatlah penting. Bagian-bagian yang aus di ruang penghancur akan melepaskan besi ke dalam produk seiring dengan keausannya, sehingga pilihan bahan pelapis dan frekuensi penggantian mempunyai pengaruh langsung terhadap kandungan besi pada silikon jadi.

Penyaringan dan Klasifikasi Ukuran

Logam silikon dijual dengan kisaran ukuran, bukan ukuran tunggal, dan kisaran tersebut biasanya dinyatakan dalam milimeter untuk bahan bongkahan dan dalam jaring untuk bahan bubuk.

Bentuk produk	Penunjukan ukuran khas	Penggunaan utama
Gumpalan	10-50mm, 10-100mm	Deoksidasi baja dan penambahan paduan
granular	1-3mm, 3-8mm	Inokulasi pengecoran dan penambahan terus menerus
Bubuk, kasar	16-60 jaring	Paduan aluminium, pengumpanan gravitasi
Bubuk, sedang	60-120 jaring	Deoksidasi dan paduan umum
Bedak, oke	120-200 jaring	Penambahan{0}}pelarutan cepat, bahan baku kimia

Layar getar dengan dua atau tiga dek menghasilkan beberapa potongan dalam satu lintasan. Bahan yang terlalu besar dikembalikan ke pabrik dan bahan yang terlalu kecil dijual sebagai bahan halus yang terpisah atau dicampur kembali jika spesifikasinya memungkinkan. Karena setiap langkah penyaringan menghabiskan energi dan menyebabkan hilangnya hasil, harga bubuk meningkat seiring dengan semakin halusnya potongan.

Pencucian Asam dan Penyesuaian Kemurnian

Jika diperlukan kandungan besi dan aluminium yang rendah, silikon yang dihancurkan diolah dengan asam encer dan kemudian dicuci dengan air bersih sampai sisa asamnya hilang. Perlakuan ini menyerang-fase kaya besi yang berada pada batas butiran dan melarutkan sebagian permukaan logam, sehingga material yang dicuci melaporkan kandungan besi dan aluminium yang lebih rendah dibandingkan material yang sama yang tidak dicuci. Pengaruhnya paling besar pada fraksi halus, karena luas permukaan yang tersedia untuk asam lebih besar.

Tiga kondisi praktis menentukan hasilnya. Konsentrasi asam dan suhu menentukan seberapa agresif permukaan diserang. Waktu pelindian menentukan seberapa dalam penetrasi serangan. Tahap pencucian dan pengeringan menentukan apakah sisa asam atau kelembapan tertinggal, yang keduanya memengaruhi penggunaan hilir. Bahan yang kurang-dicuci dapat menimbulkan korosi pada kemasan dan menimbulkan bahaya penanganan, jadi pengeringan dan netralisasi adalah bagian dari proses, bukan hanya sekedar renungan.

Dedusting, Pengemasan dan Kontrol Kualitas

Dedusting menghilangkan partikel halus yang dihasilkan selama penghancuran dan penyaringan. Filter kantong dan pemisah siklon adalah peralatan yang biasa digunakan, dan debu yang diperoleh biasanya dijual terpisah dalam kualitas yang baik daripada dibuang.

Deteksi logam dan pemisahan magnetik menghilangkan pecahan peralatan penghancur yang mungkin tampak sebagai kontaminasi besi pada produk akhir.

Persiapan dan analisis sampel memastikan kandungan silikon, besi, aluminium dan kalsium dari setiap batch sebelum dilepaskan. Nilai adalah sebuah janji dalam bidang kimia, jadi hasil analisislah yang menentukan label nilai, bukan pengaturan proses.

Kemasan dipilih berdasarkan bentuk produk: bahan bongkahan dalam kantong curah atau drum, bubuk dalam kantong penghalang kelembapan-tertutup untuk mencegah debu dan-penyerapan kelembapan.

Catatan ketertelusuran menghubungkan batch yang dikirim ke tempat tungku dan ke catatan penyaringan dan pencuciannya, yang memungkinkan pelanggan menyelesaikan perselisihan dengan data, bukan dengan argumen.

Kelas Kimia dan Target Pengolahan

Rute pemrosesan dipilih untuk mencapai kadar tertentu, dan kadar tersebut ditentukan oleh kandungan besi, aluminium, dan kalsium maksimum yang diperbolehkan. Tabel di bawah ini menguraikan kimia yang dibutuhkan oleh nilai-nilai utama.

Nilai	Si (persen menit)	Fe (persen maks)	Al (persen maks)	Ca (persen maks)
Logam silikon 2202	99.58	0.2	0.2	0.02
Logam silikon 3303	99.37	0.3	0.3	0.03
Logam silikon 411	99.4	0.4	0.1	0.1
Logam silikon 421	99.3	0.4	0.2	0.1
Logam silikon 441	99.1	0.4	0.4	0.1
Logam silikon 551	98.9	0.5	0.5	0.1
Logam silikon 553	98.7	0.5	0.5	0.3

Jika dibaca bersama-sama, nilai menunjukkan mengapa kedalaman pemrosesan mengikuti spesifikasi. Peralihan dari 553 ke 441 memerlukan batasan aluminium dan kalsium yang lebih ketat dan dapat dicapai dengan pemilihan dan penyaringan bahan mentah yang cermat. Mencapai 411 atau 421 memerlukan kontrol aluminium yang lebih ketat, yang pada gilirannya memerlukan peralatan penyaringan yang bersih dan reduktor aluminium yang rendah. Mencapai 2202 memerlukan pengendalian simultan terhadap ketiga pengotor dan biasanya didukung oleh pencucian asam, penyortiran tambahan, dan praktik peleburan khusus. Komposisi kimia dan rentang ukuran lainnya dapat diproduksi sesuai pesanan ketika spesifikasi pelanggan berbeda dari nilai standar.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

T: Apa langkah utama dalam pemrosesan silikon industri?
Urutannya adalah penghancuran primer dan sekunder, penggilingan, penyaringan antara dan akhir, pencucian asam yang memerlukan kandungan besi atau aluminium rendah, penghilangan debu, deteksi logam, pengambilan sampel dan analisis, dan terakhir pengemasan. Rute spesifik dipilih agar sesuai dengan kelas dan ukuran yang ditentukan pelanggan.

Q: Mengapa penggilingan dan penyaringan dilakukan lebih dari satu tahap?
Satu langkah pengurangan akan membuang-buang energi dan menimbulkan denda yang berlebihan. Penyaringan antar tahap menghilangkan material yang telah memenuhi spesifikasi, sehingga tidak-di atas permukaan tanah, dan material yang berukuran terlalu besar dikembalikan ke pabrik. Hal ini menjaga distribusi ukuran tetap terkendali dan mengurangi hilangnya produk bongkahan yang dapat dijual.

T: Apa yang dicapai oleh pencucian asam?
Pencucian asam encer menyerang-fase kaya besi pada permukaan dan sepanjang batas butir silikon yang dihancurkan, kemudian bahan tersebut dicuci dan dikeringkan. Hasilnya adalah kandungan besi dan aluminium pada permukaan lebih rendah, dengan efek terbesar pada fraksi halus karena memiliki luas permukaan lebih besar.

T: Bagaimana ukuran logam silikon dinyatakan?
Bahan gumpalan dinyatakan dalam milimeter, misalnya 10-50 mm, sedangkan bahan serbuk dinyatakan dalam mesh, misalnya 16-200 mesh. Bahan butiran berada di antara keduanya dan biasanya dinyatakan dalam milimeter, misalnya 1-3 mm atau 3-8 mm untuk penggunaan pengecoran.

T: Apakah pemrosesan mengubah kandungan silikon?
Pemrosesan terutama mengubah distribusi ukuran dan kimia permukaan. Kandungan silikon suatu grade sebagian besar ditentukan oleh muatan tungku dan kualitas reduktor, sedangkan penghancuran, penyaringan dan pencucian digunakan untuk menjaga kadar besi dan aluminium dalam batas yang diperbolehkan oleh grade tersebut.

Q: Grade manakah yang membutuhkan proses paling dalam?
Kelas seperti 2202, yang membatasi zat besi, aluminium, dan kalsium pada saat yang sama, memerlukan praktik yang paling hati-hati: memilih bahan mentah dengan-pengotor rendah, peralatan penghancur dan penyaringan yang bersih, dan biasanya pencucian asam dan penyortiran tambahan. Nilai standar seperti 553 hanya perlu penghancuran, penyaringan, dan penghilangan debu.

T: Bagaimana kualitas produk diverifikasi sebelum pengiriman?
Setiap batch diambil sampelnya dan dianalisis kandungan silikon, besi, aluminium, dan kalsiumnya, dan pemisahan magnetik serta deteksi logam digunakan untuk menghilangkan pecahan besi yang disebabkan oleh keausan peralatan penghancur. Hasil analisis, bukan pengaturan proses, yang menentukan nilai yang dinyatakan.