Vad Silicon Metal egentligen är
Kiselmetall, även kallat industriellt kisel eller kisel av metallurgisk kvalitet, är ett silver-grå, halv-metalliskt fast material som framställs genom att reducera kvarts med kol i en nedsänkt ljusbågsugn vid temperaturer långt över 1800 grader. Det smälter vid cirka 1414 grader, har en densitet på 2,33 g/cm3 och levereras som klumpmaterial, vanligtvis i storleksintervallet 10 mm till 100 mm, i kvaliteter som definieras av deras föroreningsinnehåll.
Kvaliteterna klassificeras internationellt av den elektriska och kemiska industrin och nationellt, i Kina, under GB/T 2881. De välbekanta namnen som 553, 441, 3303, 2202 och 1101 är en förkortning för de maximala halterna av järn, aluminium och kalcium: 553 betyder Fe, 5 upp till 30 %, Ca % och % Ca. medan 1101 betyder Fe, Al och Ca vardera hålls vid 0,1 % eller lägre. Det mesta av detta material går till aluminiumlegeringar, silikoner och som tillsats vid ståltillverkning, med en mindre fraktion med hög{13}}renhet som raffineras ytterligare för solcells- och elektronisk användning.
Hälsoeffekter: Damm och respirable partiklar
Fast kiselmetall är inte ett giftigt ämne. Det absorberas inte genom intakt hud, det utgör ingen akut giftig fara när det hanteras som klumpmaterial och det är inte klassificerat som farligt gods för normal transport. Hälsorisken i denna bransch kommer nästan helt från damm, och det är en fråga om vad dammet innehåller och hur fint det är.
Krossning, siktning, påsar och ugnsladdning genererar fina partiklar. Där dammet innehåller respirabel kristallin kiseldioxid som överförs från kvartsråvaror, är långvarig hög-inandning associerad med silikos, en progressiv lungsjukdom och med en ökad risk för lungcancer; respirabel kristallin kiseldioxid klassificeras som cancerframkallande hos människor. Damm som till övervägande del består av elementärt kisel är mindre skadligt än kristallin kiseldioxid men verkar fortfarande irriterande i luftvägarna, och vid höga koncentrationer under många år kan det bidra till kroniska luftvägssymtom. Fint luftburet damm irriterar också ögonen och kan i kombination med svett skava huden.
Största exponeringen: kross- och sållningsanläggningar, säckstationer, ugnsavtappning och gjutgolv och all manuell hantering av finmaterial
Huvudkontroller: kapsling och lokal frånluftsventilation, dammdämpning vid överföringspunkter, vakuum i stället för tryckluft-
Personligt skydd: ögonskydd, handskar och andningsskydd klassade för fina partiklar där ventilation inte kan hålla luften ren
Hälsoövervakning: periodisk lungfunktionstestning för arbetare på dammexponerade uppgifter-med dammövervakning mot lokala gränsvärden för yrkesexponering enligt GBZ 2.1
Miljö- och processutsläpp
Kiselmetall är kemiskt inert under normala miljöförhållanden och läcker inte ut farliga ämnen på det sätt som tunga-metallhaltiga avfall gör. Produktens miljöbelastning ligger i smältsteget snarare än i den färdiga metallen. Att producera ett ton industriellt kisel förbrukar ungefär 11 till 14 MWh el tillsammans med kvarts och kolreduktionsmedel, så kraftkällan och ugnseffektiviteten dominerar materialets koldioxidavtryck.
Ugnens av-gas innehåller kolmonoxid och fin kiseldioxid. Moderna anläggningar fångar upp röken i påsfilter och säljer den kondenserade mikrokiseldioxiden som en-biprodukt för eldfasta och betongapplikationer, och de återvinner eller flammar upp kolmonoxiden för värme och kraft. Slagg, filterdamm som inte uppfyller specifikationerna och vått skurslam behöver kontrolleras omhändertagande eller återanvändning. På användarens anläggning är resterna som ska hanteras sållning av fina partiklar och utspillt material, som ska samlas upp, hållas torrt och återföras till ugnen istället för att sköljas i avloppet.
Typiska betyg och specifikationer
| Kvalitet | Si (min, typisk) | Fe (max) | Al (max) | Ca (max) |
|---|---|---|---|---|
| 553 | 98.5 % | 0.5 % | 0.5 % | 0.3 % |
| 441 | 99.0 % | 0.4 % | 0.4 % | 0.1 % |
| 3303 | 99.3 % | 0.3 % | 0.3 % | 0.03 % |
| 2202 | 99.5 % | 0.2 % | 0.2 % | 0.02 % |
| 1101 | 99.6 % | 0.1 % | 0.1 % | 0.01 % |
Värden ovan är typiska kommersiella siffror och de exakta gränserna fastställs i kontraktet eller i analyscertifikatet för varje parti. Klumpstorlek, finhalt, ytrenhet och packning avtalas separat, eftersom en ståltillverkare och en aluminiumsmältare kan önska mycket olika storleksfördelningar från samma kvalitet.
Säker hantering i produktion och användning
I ugnen och gjuteriet är finkornig kisel brännbar och kan bilda ett dammmoln, så fint material bör inte tillåtas samlas; antändningskällor och starka oxidationsmedel bör hållas borta. Kisel reagerar med starka alkalier och med fluorvätesyra, och våta fina partiklar i kontakt med alkali kan generera väte, varför tvättvatten och rengöringsmedel måste väljas med omsorg och slutna utrymmen måste ventileras och gas-testas före inträde.
Vid nedströms användning laddas materialet i stål, aluminium eller kemiska processer i kontrollerade mängder, vanligtvis som en del av en vägd laddning snarare än för hand. Metallkisel är inte ett-mat- eller konsumentmaterial och bör förvaras torrt i slutna förpackningar eller täckta bunkrar, på en först-in först-basis, separerad från syror, alkalier och oxidationsmedel. För kunder inom ståltillverkning och eldfasta material väljs vanligtvis låga-aluminiumkvaliteter som 3303 och finare när den kvarvarande kemin i den slutliga legeringen har större betydelse än kostnaden per ton kisel.
Vanliga frågor
F: Är kiselmetall giftigt för människor?
Nej. Som fast klumpmaterial har det låg toxicitet och absorberas inte genom huden; den verkliga faran är att andas in fint damm, särskilt damm som innehåller respirabel kristallin kiseldioxid.
F: Är silikonmetall detsamma som silikon?
Nej. Kiselmetall är det råa elementet som används för att tillverka silikoner, som är syntetiska polymerer. De två namnen beskriver olika material och kan inte ersättas i en specifikation.
F: Orsakar hantering av kiselmetall silikos?
Silikos orsakas av inandning av respirabel kristallin kiseldioxid, som huvudsakligen finns i kvartsråmaterialdamm. Sluten hantering, extraktion och övervakning mot exponeringsgränserna enligt GBZ 2.1 håller denna risk under kontroll.
F: Kan kiselmetalldamm fatta eld eller explodera?
Fint kiselpulver kan brinna och ett dispergerat dammmoln kan vara explosivt under rätt förhållanden. God städning, dammuppsamling och kontroll av antändningskällor är standardförebyggande åtgärder.
F: Är silikonmetall skadligt för miljön?
Metallen i sig är inert och släpper inte ut giftiga ämnen. Den betydande miljöpåverkan är elektricitets- och kolförbrukningen vid smältning, tillsammans med rök- och slaggströmmarna, som hanteras genom avskiljning,-produktåtervinning och kontrollerat bortskaffande.
F: Vilken skyddsutrustning behövs vid hantering av silikonmetall?
Ögonskydd och handskar är grundläggande för all hantering, och andningsskydd klassificerat för fina partiklar behövs där ventilation inte kan hålla damm under yrkesexponeringsgränsen.
