Aplicações industriais de material de silício de alta pureza

O silício, também conhecido como silício metálico, é um dos materiais estratégicos da atualidade. É um elemento químico com o símbolo Si e número atômico 14. É um sólido cristalino duro e quebradiço com um brilho metálico azul-acinzentado e é um metalóide tetravalente e semicondutor.

É um membro do grupo 14 da tabela periódica: o carbono está acima dele; e germânio, estanho e chumbo estão abaixo dela.

Os produtos à base de silício abrangem uma gama versátil de aplicações na indústria de manufatura. Como o silício é facilmente manipulado e adaptado, com estabilidade de alta temperatura e resistência ao envelhecimento, o silício geralmente opera em conjunto com outros materiais para isolar, purificar, amaciar, aderir, condicionar ou proteger um produto. Materiais à base de silício também são usados ​​para melhorar a aparência, transferir energia e auxiliar na reconstrução.

Vamos discutir os diferentes tipos de estados de silício e suas aplicações na indústria.

Silício de Grau Metalúrgico

Para que o silício seja considerado de grau metalúrgico, ele deve apresentar um grau de pureza de pelo menos 98%. O silício de grau metalúrgico é a principal matéria-prima usada para produzir silício de grau solar e é um trampolim crucial no processo de refino do silício metálico.

As indústrias de aço e alumínio são bons exemplos da indústria metalúrgica.

A produção de silício de grau metalúrgico é obtida pela reação de silício altamente puro com madeira ou carvão em um forno de arco elétrico. É amplamente utilizado nas indústrias metalúrgicas, que trabalham com ligas metálicas. As indústrias de aço e alumínio são bons exemplos da indústria metalúrgica.

Predominantemente, o silício de grau metalúrgico é usado para fundição de alumínio para desenvolver produtos de liga de alumínio.

O uso mais abundante de silício de grau metalúrgico é para a indústria automobilística, que representa uma pequena maioria, ou 55% de todo o silício metalúrgico usado industrialmente. O alumínio é um metal de escolha, pois é durável, confiável e leve. Quando combinado com silício de grau metalúrgico, as propriedades positivas do alumínio são ainda mais aprimoradas, produzindo uma liga altamente eficiente.

Os veículos elétricos estão posicionados para aproveitar essas ligas de alumínio altamente eficientes, pois sua carroceria, motores, rodas e parafusos podem ser produzidos com esses materiais.

A demanda crescente por veículos elétricos impactou positivamente a força do mercado de indústrias relacionadas, como alumínio e silício metálico. À medida que as economias avançam em direção à eletrificação global, a demanda por tais ligas continuará a aumentar devido à sua consistência e durabilidade comprovadas.

Silício de Grau Químico

O silício de grau químico, quando comparado ao silício de grau metalúrgico, representa um avanço no processo de refino. A pureza do silício de grau químico varia de 99 a 99,99%. A produção de silício metálico de grau químico começa com o processo de refino da sílica dentro da rocha ou areia de quartzo.

Isto é seguido por uma redução carbotérmica de sílica que ocorre em um forno a arco para produzir silício de grau metalúrgico. Este é então refinado através de um processo hidrometalúrgico para produzir silício de grau químico.

Os usos industriais do silício de grau químico são vastos. A maioria das aplicações para silício de grau químico gira em torno da produção de polímeros de silicone. Esses polímeros incluem borrachas de silicone, óleos à base de silicone e graxas, selantes, lubrificantes e silicones.

Polímeros são macromoléculas compostas de subunidades repetidas. A repetição de subunidades produz força e flexibilidade significativas dentro da molécula, o que significa que os polímeros têm usos industriais altamente adaptáveis. A flexibilidade dos polímeros é ainda mais aprimorada porque eles podem existir tanto na forma natural quanto na sintética.

Os silicones são um exemplo de polímero sintético formado por siloxano, que é um composto químico derivado do silício. São frequentemente utilizados na construção, nomeadamente para vedantes, adesivos e lubrificantes. As indústrias de saúde, cosméticos, eletrônicos, embalagens e fotovoltaica também utilizam produtos de silicone para diversos fins. Os silicones não são reativos com a maioria dos produtos químicos, permitindo que sejam usados ​​interna e externamente no campo da medicina.