धातु प्रोफाइल: सिलिकॉन एक धातु

सिलिकॉन धातु एक ग्रे और चमकदार अर्ध-प्रवाहकीय धातु है जिसका प्रयोग स्टील, सौर कोशिकाओं और माइक्रोचिप्स के निर्माण के लिए किया जाता है।

सिलिकॉन पृथ्वी की क्रस्ट (केवल ऑक्सीजन के पीछे) में दूसरा सबसे प्रचुर तत्व है और ब्रह्मांड में आठवां सबसे आम तत्व है वास्तव में, पृथ्वी की परत के वजन का लगभग 30 प्रतिशत सिलिकॉन को जिम्मेदार ठहराया जा सकता है।

परमाणु संख्या 14 के साथ तत्व सिलिका, फेल्डस्पार और मीका सहित सिलिकेट खनिजों में स्वाभाविक रूप से होता है, जो क्वार्ट्ज और बलुआ पत्थर जैसी आम चट्टानों के प्रमुख घटक हैं।

एक अर्ध धातु (या मेटलॉयड), सिलिकॉन में धातु और गैर-धातु दोनों के कुछ गुण होते हैं।

पानी की तरह - लेकिन अधिकांश धातुओं के विपरीत - इसके तरल राज्य में सिलिकॉन अनुबंध और विस्तार होता है क्योंकि यह ठोस होता है। यह अपेक्षाकृत उच्च पिघलने और उबलते बिंदु है, और जब क्रिस्टलीकृत रूप से एक हीरा क्यूबिक क्रिस्टल संरचना होती है।

एक अर्धचालक के रूप में सिलिकॉन की भूमिका के लिए महत्वपूर्ण है और इसका उपयोग इलेक्ट्रॉनिक्स में है तत्व का परमाणु ढांचा, जिसमें चार ध्रुवीय इलेक्ट्रॉन शामिल हैं जो सिलिकॉन को अन्य तत्वों के साथ बंधन को आसानी से अनुमति देते हैं।

गुण:

परमाणु प्रतीक: सी

• परमाणु संख्या: 14
• तत्व श्रेणी: मेटलॉइड
• घनत्व: 2. 32 9 ग्रा / सेमी 3
• पिघलने बिंदु: 2577 डिग्री फ़े (1414 डिग्री सेल्सियस)
• उबलते बिंदु: 590 9 ° फ (3265 डिग्री सेल्सियस)
• मोह की कठोरता: 7

इतिहास:

स्वीडिश केमिस्ट जेन्स जैकब बजरलियस को 1823 में पहली अलग-अलग सिलिकॉन का श्रेय दिया जाता है। बेर्जेरियस ने एक क्रूसिबल में मेटलिक पोटेशियम ताप (जो एक दशक पहले ही पृथक किया गया था) द्वारा इसे पूरा किया पोटेशियम फ्लोरोसिलेट के साथ

परिणाम अनाकार सिलिकॉन था।

क्रिस्टलीय सिलिकॉन बनाना, हालांकि, अधिक समय की आवश्यकता होती है क्रिस्टलीय सिलिकॉन का एक इलेक्ट्रोलाइटिक नमूना अन्य तीन दशकों के लिए नहीं बनाया जाएगा।

सिलिकॉन का पहला व्यावसायिक उपयोग फेरोसिइलिकॉन के रूप में किया गया था।

1 9वीं शताब्दी के अंत में हेनरी बेसेमर के इस्पात निर्माण उद्योग के आधुनिकीकरण के बाद, इस्पात धातु विज्ञान और इस्पात बनाने की तकनीक में शोध में बहुत रुचि थी।

1880 के दशक में फेरोसिइलिकॉन के पहले औद्योगिक उत्पादन के समय, पिग आयरन में लचीलापन में सुधार में सिलिकॉन के महत्व और स्टील का डॉक्सिडिंग काफी समझा गया था।

लोमो के साथ सिलिकॉन युक्त अयस्क को कम करने के द्वारा फेरोसिइलिकॉन का प्रारंभिक उत्पादन किया गया था, जिसके परिणामस्वरूप चांदी का पिग आयरन 20 प्रतिशत सिलिकॉन सामग्री के साथ एक फेरोसिइलिकॉन का उत्पादन हुआ।

20 वीं शताब्दी की शुरुआत में इलेक्ट्रिक आर्क भट्टियों का विकास न केवल अधिक स्टील उत्पादन, बल्कि अधिक फेरोसिलिल उत्पादन भी करता था।

1 9 03 में, जर्मनी, फ्रांस और ऑस्ट्रिया में फेरोअलॉयल (कॉम्पैग्नी जेनरेट डी इलेक्ट्रोचिमी) बनाने में विशेषज्ञता वाला एक समूह, और 1 9 07 में, अमेरिका में पहला वाणिज्यिक सिलिकॉन संयंत्र स्थापित किया गया था।

1 9वीं शताब्दी के अंत से पहले सिलिकॉन यौगिकों के लिए स्टीलमेकिंग केवल एकमात्र आवेदन नहीं था

कृत्रिम हीरे का निर्माण करने के लिए 1890 में, एडवर्ड गुडरिक एचसन पाउडर कोक के साथ गर्म एल्यूमीनियम सिलिकेट और संयोग से निर्मित सिलिकॉन कार्बाइड (एसआईसी)।

तीन साल बाद एचसन ने अपनी उत्पादन पद्धति का पेटेंट कराया और घर्षण उत्पादों को बनाने और बेचने के लिए कार्बोर्डाम कंपनी (कारबोरंडम को समय पर सिलिकॉन कार्बाइड के लिए सामान्य नाम दिया गया) की स्थापना की।

20 वीं शताब्दी की शुरुआत से, सिलिकॉन कार्बाइड के प्रवाहकीय गुणों को भी महसूस किया गया था, और परिसर प्रारंभिक जहाज रेडियो में एक डिटेक्टर के रूप में इस्तेमाल किया गया था। 1 99 6 में जीडब्ल्यू पिकार्ड को सिलिकॉन क्रिस्टल डिटेक्टरों के लिए पेटेंट दिया गया था।

1 9 07 में, पहला प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एलईडी) को सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल में वोल्टेज लगाने के द्वारा बनाया गया था।

1 9 30 के सिलिकॉन के माध्यम से सिलैन्स और सिलिकॉन सहित नए रासायनिक उत्पादों के विकास के साथ बढ़ी।

पिछली शताब्दी में इलेक्ट्रॉनिक्स का विकास भी सिलिकॉन और इसके अनूठे गुणों से जुड़ा हुआ है।

जबकि पहली ट्रांजिस्टर - आधुनिक माइक्रोचिप्स के पूर्ववर्ती - 1 9 40 में जर्मेनियम पर भरोसा करते समय, सिलिकॉन ने अपने धातुकर्म चचेरे भाई को अधिक टिकाऊ सब्सट्रेट अर्धचालक सामग्री के रूप में मुहैया कराए जाने से पहले यह नहीं था।

बेल लैब्स और टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स ने 1 9 54 में व्यावसायिक रूप से सिलिकॉन-आधारित ट्रांजिस्टर का उत्पादन शुरू किया।

1 9 60 के दशक में पहले सिलिकॉन एकीकृत सर्किट बनाए गए थे और 1 9 70 के दशक में सिलिकॉन युक्त प्रोसेसर विकसित किए गए थे।

यह देखते हुए कि सिलिकॉन आधारित अर्धचालक प्रौद्योगिकी आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स और कंप्यूटिंग की रीढ़ की हड्डी बनाता है, यह कोई आश्चर्य नहीं होना चाहिए कि हम इस उद्योग के लिए गतिविधि के केंद्र 'सिलिकॉन वैली' '

(सिलिकॉन वैली और माइक्रोचिप टेक्नोलॉजी के इतिहास और विकास पर एक विस्तृत रूप से देखने के लिए, मैं अत्यधिक अमेरिकी अनुभव वृत्तचित्र की घोषणा सिलिकॉन वैली) करता हूं।

पहले ट्रांजिस्टर का अनावरण करने के कुछ समय बाद, सिलिकॉन के साथ काम करने वाले बेल लैब्स 'ने 1 9 54 में दूसरी बड़ी सफलता का नेतृत्व किया: पहला सिलिकॉन फोटोवोल्टिक (सौर) सेल

इससे पहले, पृथ्वी पर ऊर्जा बनाने के लिए सूरज से ऊर्जा का इस्तेमाल करने का विचार सबसे ज्यादा असंभव था। लेकिन सिर्फ चार साल बाद, 1 9 58 में, सिलिकॉन सौर कोशिकाओं द्वारा संचालित पहला उपग्रह पृथ्वी की परिक्रमा कर रहा था।

1 9 70 के दशक तक, सौर प्रौद्योगिकियों के लिए व्यावसायिक अनुप्रयोगों में स्थलीय अनुप्रयोगों जैसे कि अपतटीय तेल-रिसाव और रेल क्रॉसिंग पर बिजली की रोशनी को बढ़ाना था।

पिछले दो दशकों में, सौर ऊर्जा के उपयोग में तेजी से वृद्धि हुई है आज, सिलिकॉन-आधारित फोटोवोल्टेइक प्रौद्योगिकियों का वैश्विक सौर ऊर्जा बाजार का लगभग 9 0 प्रतिशत हिस्सा है।

उत्पादन: प्रत्येक वर्ष परिष्कृत सिलिकॉन के अधिकांश - लगभग 80 प्रतिशत - लोहे और स्टील बनाने में उपयोग के लिए फेरोसिइलिकॉन के रूप में तैयार किया जाता है फेरोसिइलिकॉन स्मेल्टर की आवश्यकताओं के आधार पर 15 से 9 0 प्रतिशत सिलिकॉन के बीच कहीं भी हो सकता है।

लोहे और सिलिकॉन के मिश्र धातु को जलती हुई विद्युत चाप भट्ठी का उपयोग करके कमी के गलाने के जरिये उत्पादन किया जाता है। सिलिका अमीर अयस्क और कोकिंग कोल (धातुकर्म कोयले) जैसे कार्बन स्रोत को कुचल दिया जाता है और भट्ठी में स्क्रैप लोहा के साथ भरी हुई जाती है।

1 9 00 डिग्री सेल्सियस सी (3450 डिग्री एफ) तापमान पर, कार्बन कार्बन मोनोऑक्साइड गैस बनाने वाली अयस्क में मौजूद ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करता है। शेष लोहा और सिलिकॉन, तब तक, पिघला हुआ फेरोसिलिकॉन बनाने के लिए गठजोड़ करते हैं, जो भट्ठी के आधार पर टैप करके एकत्र किया जा सकता है।

एक बार ठंडा और कठोर हो जाने पर, फेरोसिइलिकॉन को फिर से लोड किया जा सकता है और लोहे और स्टील के निर्माण में सीधे इस्तेमाल किया जा सकता है।

लोहा के शामिल किए बिना वही पद्धति, धातुकर्म ग्रेड सिलिकॉन का उत्पादन करने के लिए प्रयोग किया जाता है जो कि 99 प्रतिशत से अधिक शुद्ध है। धातु के सिलिकॉन का उपयोग स्टील के गलाने में भी किया जाता है, साथ ही साथ एल्यूमीनियम कास्ट मिश्र और सिलेन के रसायनों का निर्माण होता है। मैटलर्जिकल सिलिकॉन को मिश्र धातु में मौजूद लोहा, एल्यूमीनियम, और कैल्शियम के अशुद्धता के स्तर से वर्गीकृत किया गया है। उदाहरण के लिए, 553 सिलिकॉन धातु में प्रत्येक लोहे और एल्यूमीनियम का 0. 5 प्रतिशत से कम है, और 0 से भी कम। 3 प्रतिशत कैल्शियम विश्वभर में हर साल 8 मिलियन मीट्रिक टन फेरोसिइलिकॉन का उत्पादन होता है, जबकि चीन में इस कुल का लगभग 70 प्रतिशत हिस्सा होता है। बड़े उत्पादकों में एर्डोस धातुकर्म समूह, निंग्ज़िया रोंग्सग फेरोलॉय, समूह ओएम सामग्री और एल्कम शामिल हैं। अतिरिक्त 2. 6 मिलियन मीट्रिक टन मेटलर्जिकल सिलिकॉन - या कुल परिष्कृत सिलिकॉन धातु का 20 प्रतिशत - सालाना उत्पादन होता है। चीन, फिर, इस उत्पादन का लगभग 80 प्रतिशत हिस्सा है। कई लोगों के लिए आश्चर्य है कि सिलिकॉन के सभी सौर और इलेक्ट्रानिक ग्रेड सभी परिष्कृत सिलिकॉन उत्पादन की एक छोटी राशि (कम से कम दो प्रतिशत) के लिए खाते हैं।

सौर-ग्रेड सिलिकॉन धातु (पॉलिसिलिकॉन) में अपग्रेड करने के लिए, पवित्रता को 99 तक बढ़ाना चाहिए। 99 99% (6 एन) शुद्ध सिलिकॉन यह तीन तरीकों में से एक के माध्यम से किया जाता है, सबसे आम सीमेंस प्रक्रिया है

सीमेंस प्रक्रिया में एक वाष्पशील गैस की रासायनिक वाष्प जमा होती है जिसे ट्रिक्लोरोसिलने कहा जाता है। 1150

°

सी (2102

°

F) ट्रूक्लोरोसिलन पर एक छड़ी के अंत में घुड़सवार एक उच्च शुद्धता सिलिकॉन बीज पर उड़ा दिया गया है। जैसा कि यह खत्म हो जाता है, गैस से उच्च शुद्धता सिलिकॉन बीज पर जमा होता है

द्रव बिस्तर रिएक्टर (एफबीआर) और उन्नत मेटलर्जिकल ग्रेड (यूएमजी) सिलिकॉन तकनीक का उपयोग फोटोवोल्टेइक उद्योग के लिए उपयुक्त पोलिसिलिन के लिए धातु को बढ़ाने के लिए भी किया जाता है।

पॉलिसिलिन के 230, 000 मीट्रिक टन का उत्पादन 2013 में किया गया था। प्रमुख उत्पादकों में जीसीएल पॉली, डब्ल्यूकेयर-केमी और ओसीआई शामिल हैं। अंत में, सेमीकंडक्टर उद्योग और कुछ फोटोवोल्टिक प्रौद्योगिकियों के लिए इलेक्ट्रॉनिक्स ग्रेड सिलिकॉन उपयुक्त बनाने के लिए, पॉलीसिलिकॉन को ज़ोप्रलस्की प्रक्रिया के माध्यम से एक अल्ट्रा-शुद्ध मोनोक्रिस्टल सिलिकॉन में परिवर्तित किया जाना चाहिए। ऐसा करने के लिए, पोलिसिलॉन 1425 ° सी (2597

°

F) पर एक निष्क्रिय वातावरण में एक क्रूसिबल में पिघल जाता है। एक रॉड घुड़सवार बीज क्रिस्टल तो पिघला हुआ धातु में डूबा हुआ है और धीरे-धीरे घुमाया जाता है और हटाया जाता है, जिससे बीज सामग्री पर सिलिकॉन बढ़ता है।

परिणामस्वरूप उत्पाद एकल क्रिस्टल सिलिकॉन धातु का एक रॉ (या बुल) है जो 99 के रूप में उच्च हो सकता है। 99 99 99 99 99 (11 एन) प्रतिशत शुद्ध। आवश्यकता के अनुसार क्वांटम मैकेनिकल गुणों को ज़ूम करने के लिए इस रॉड को बोरान या फास्फोरस के साथ ढक दिया जा सकता है।

मोनोक्रिस्टल रॉड को ग्राहकों के लिए भेज दिया जा सकता है, या विशिष्ट उपयोगकर्ताओं के लिए वेफर्स में कटा हुआ या पॉलिश या बनावट। एप्लीकेशन: जबकि हर साल मोटे तौर पर दस लाख मीट्रिक टन फेरोसिइलिकॉन और सिलिकॉन धातु परिष्कृत होते हैं, ज्यादातर वाणिज्यिक इस्तेमाल सिलिकॉन वास्तव में सिलिकॉन खनिजों के रूप में होते हैं, जिनका उपयोग सीमेंट से सब कुछ के निर्माण में किया जाता है, मोर्टार, और मिट्टी के बरतन, कांच और पॉलिमर के लिए। फेरोसिलीकॉन, जैसा कि उल्लेख किया गया है, धातु सिलिकॉन का सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला रूप है। लगभग 150 साल पहले इसका पहला उपयोग होने के बाद से कार्बन और स्टेनलेस स्टील के उत्पादन में फेरोसिइलिकॉन एक महत्वपूर्ण डीओनाइसीजिंग एजेंट बना रहा है। आज, स्टील गलफान फेरोसिसिलिकॉन का सबसे बड़ा उपभोक्ता बनी हुई है। फ़ेरोसिलीकॉन में स्टील मेकिंग से परे कई उपयोग हैं, हालांकि। यह मैग्नीशियम फेरोसिलीकॉन के उत्पादन में एक पूर्व मिश्र धातु है, एक नोडिलेटर जो नमनीय लोहे का उत्पादन करता था, साथ ही उच्च शुद्धता मैग्नीशियम को शुद्ध करने के लिए Pidgeon प्रक्रिया के दौरान। इलेक्ट्रो-मोटर्स और ट्रांसफार्मर कोर के निर्माण में इस्तेमाल होने वाले ऊष्मा और जंग प्रतिरोधी लौह सिलिकॉन मिश्र धातुओं और सिलिकॉन स्टील बनाने के लिए फेरोसिलिन भी इस्तेमाल किया जा सकता है।

धातुकर्म सिलिकॉन का उपयोग इस्पात निर्माण और एल्यूमीनियम कास्टिंग में एक मिश्र धातु एजेंट के रूप में किया जा सकता है। एल्यूमिनियम-सिलिकॉन (अल सी) कार भागों हल्के और शुद्ध एल्यूमीनियम से घटकों की तुलना में मजबूत हैं। ऑटोमोटिव पार्ट्स जैसे इंजन ब्लॉकों और टायर रिम्स कुछ सबसे अधिक कास्ट एल्यूमीनियम सिलिकॉन पार्ट्स हैं।

सभी धातुकर्म सिलिकॉन के लगभग आधे का उपयोग रासायनिक उद्योग द्वारा फ्यूड सिलिका (एक मोटा होना एजेंट और देसीकैंट), सिलेनेंस (एक युग्मन एजेंट) और सिलिकॉन (सीलेंट्स, चिपकने वाले और स्नेहक) करने के लिए किया जाता है।

पॉलीसिलिकॉन सौर कोशिकाओं के निर्माण में फोटोवोल्टिक ग्रेड पॉलिसिलिकॉन का मुख्य रूप से उपयोग किया जाता है। एक मेगावाट सौर मॉड्यूल बनाने के लिए लगभग 5 टन पॉलीसिलिकॉन की आवश्यकता होती है।

वर्तमान में, पॉलीसिलिकॉन सौर प्रौद्योगिकी दुनिया भर में उत्पादन की तुलना में आधे से अधिक सौर ऊर्जा का उत्पादन करती है, जबकि मॉन्सिलिकॉन प्रौद्योगिकी लगभग 35 प्रतिशत का योगदान करती है। कुल में, मनुष्यों द्वारा इस्तेमाल किए गए 90 प्रतिशत सौर ऊर्जा सिलिकॉन-आधारित तकनीक द्वारा एकत्रित की जाती है।

मोनोक्रिस्टल सिलिकॉन आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स में पाया गया एक महत्वपूर्ण अर्धचालक पदार्थ भी है। फ़ील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर (एफईटी), एलईड और एकीकृत सर्किट के उत्पादन में उपयोग किए जाने वाले सब्सट्रेट सामग्री के रूप में, लगभग सभी कंप्यूटर, मोबाइल फोन, टैबलेट, टीवी, रेडियो और अन्य आधुनिक संचार उपकरणों में सिलिकॉन पाया जा सकता है।

यह अनुमान लगाया गया है कि सभी इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के एक तिहाई से अधिक सिलिकॉन-आधारित अर्धचालक प्रौद्योगिकी होते हैं

अंत में, हार्ड मिश्र धातु सिलिकॉन कार्बाइड विभिन्न प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक और गैर-इलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है, जिसमें सिंथेटिक गहने, उच्च तापमान अर्धचालक, हार्ड सिरेमिक, काटने के उपकरण, ब्रेक डिस्क, अप्राव्य, बुलेटप्रूफ वास्ट और हीटिंग तत्व शामिल हैं।

सूत्रों का कहना है:

इस्पात मिश्र धातु और फेरोलॉय उत्पादन का संक्षिप्त इतिहास

यूआरएल: // www। URM-कंपनी। कॉम / images / डॉक्स / इस्पात मिश्रधातु-इतिहास। पीडीएफ

होलप्पा, लौरी और सीपोपो लोहेनकिलपी

स्टील मैकिंग में लौह अयस्क की भूमिका पर

9-9-13, 2013. तेरहवें अंतर्राष्ट्रीय फेरोअलॉयस कांग्रेस यूआरएल: // www। pyrometallurgy। सह। ZA / InfaconXIII / 1083-Holappa। पीडीएफ

Google+ पर टेरेंस का पालन करें