Perusprosessi metallisen piin valmistamiseksi mikropiijauheella1. Raaka-aineen valmistelu
- Valitse pääraaka-aineeksi erittäin puhdas mikropiidioksidijauhe (piidioksidituhka). Mikrosilikajauhe sisältää yleensä noin 85-98 % piidioksidia (SiO₂) ja pienen määrän epäpuhtauksia.
- Valitse oikea määrä pelkistysainetta, kuten koksia, maaöljykoksia tai jauhettua kivihiiliä. Nämä materiaalit voivat reagoida piidioksidin kanssa korkeissa lämpötiloissa pelkistyksen tuottamiseksi.
Perusprosessi metallisen piin valmistamiseksi mikropiijauheella2. Reaktioperiaate
Perusprosessi metallisen piin valmistamiseksi mikropiijauheella3. Reaktorin valinta ja valmistelu
- Käytä reaktioon sähköuunia tai korkean lämpötilan pelkistysuunia (kuten valokaariuunia tai induktiouunia). Valokaariuunit tuottavat yleensä korkeita lämpötiloja sähkövirtojen kautta ja tarjoavat korkean lämpötilan ympäristön, jota tarvitaan pelkistysreaktioihin hiilielektrodien kautta.
- Reaktorin tulee kestää korkeita lämpötiloja ja tarjota asianmukainen ilmakehän säätö, yleensä typellä tai argonilla suojatulla hapettumisen estämiseksi.
- Mikropiidioksidijauhe ja pelkistysaine (kuten maaöljykoksi) sekoitetaan tasaisesti tietyssä suhteessa ja ladataan reaktoriin.
- Pelkistysreaktiossa korkeissa lämpötiloissa mikropiijauheessa oleva piidioksidi (SiO2) reagoi pelkistimessä olevan hiilen kanssa, jolloin muodostuu piimetalli- (Si) ja hiilidioksidi (CO) -kaasuja.
- Reaktion aikana muodostunut metallinen pii kerrostuu pohjalle, kun taas hiilidioksidikaasu poistuu uunin katon läpi.
Perusprosessi metallisen piin valmistamiseksi mikropiijauheella5. Jäähdytys metallipiiuutolla
- Reaktion päätyttyä uunissa oleva metallipii on jäähdytettävä, mikä kestää yleensä muutamasta tunnista vuorokauteen riippuen reaktion koosta ja uunin rungosta.
- Jäähtyneet metallipiin kiinteät aineet poistetaan ja rikotaan mekaanisesti ja seulotaan puhtaamman metallipiin erottamiseksi.
- Jalostus (esim. peittaus tai fyysinen lajittelu) poistaa pieniä määriä epäpuhtauksia (esim. alumiinia, rautaa, kalsiumia jne.) parantaakseen metallisen piin puhtautta.
Perusprosessi metallisen piin valmistamiseksi mikropiijauheella6. Sivutuotteiden hävittäminen
- Reaktion aikana syntyvä hiilidioksidikaasu poistetaan kaasunkeräysjärjestelmän kautta. Tässä prosessissa tuotettu CO₂ voidaan käsitellä kaasunpuhdistuksella tai kierrätyksellä ympäristön saastumisen vähentämiseksi.
- Sivutuotteet, kuten kivihiilen tuhka ja kuona, on myös hävitettävä tai kierrätettävä asianmukaisesti.