冶金用シリコン粉末の製造には、高純度で安定した品質を確保するための一連の制御された工業的ステップが含まれます。以下にプロセスの詳細を説明します。
1. 原料の準備
主な原材料:
珪岩（SiO₂）：高純度石英鉱石（SiO₂ 98.5％以上）。
炭素質還元剤: 還元剤として作用する石油コークス、木炭または石炭。
前処理:
珪岩は破砕され、洗浄されて不純物（粘土、有機物など）が除去されます。
還元剤を焼成して揮発分を減らし、反応性を向上させます。
2. 電気アーク炉における炭素熱還元
キーリアクション:
SiO₂ + 2C → Si + 2CO↑ (温度: 2000 度 )。
プロセスのステップ:
充電器: 珪岩と炭素還元剤を浸漬アーク炉に入れます。
電極の加熱：グラファイト電極が激しい熱を発生させ、混合物を溶かして復元します。
スラグ形成：不純物（Fe、Al、Ca）はスラグを形成し、定期的に除去されます。
スライス溶融シリコン（純度97～99％）が炉の底から採取され、インゴットに注がれます。
3. 精製（オプション）
目的不純物をさらに削減して、より高品質のシリコン（純度 99.5% 以上）を製造します。
メソッド:
スラグ精製: フラックス (例: CaO) を添加して残留不純物を結合します。
ガス洗浄：酸素または塩素を吹き付けて金属不純物を除去します。
4. 粉砕とふるい分け
粉砕: シリコンインゴットを機械的に粉砕して大きな粒子にします。
研削: 顆粒をボールミルまたはジェットミルを使用して粉砕して粉末にします。
スクリーニング: 粒子は振動ふるいを使用してサイズごとに分類されます (例: 80 ～ 325 メッシュ)。
5. 洗浄（高純度用途向け）
化学浸出: 酸洗浄 (HCl/HF) で残留酸化物層を溶解します。
方向性結晶化: 制御された結晶化による不純物の除去 (太陽光/電子グレードのシリコンの場合)。
6. 品質管理と梱包
テスト
分光分析：元素組成（Fe、Al、Ca含有量）を測定します。
粒子径分析: 指定された粒子サイズ範囲への準拠を保証します。
湿度管理：含水率０．１％以下まで乾燥。
パッケージ:
酸化を防ぐため防湿袋（25kgまたは1トン）に密封します。
グレード (553、441 など)、ロット番号、安全証明書を示すラベル。