Применение в тяжелой промышленности

" На слуху" применение кремния как основы целой гаммы полупроводников — от солнечных батарей до компьютерных процессоров, поэтому этот материал — основа большинства «высоких технологий». Тоннаж мирового производства высокочистого полупроводникового кремния растет уже несколько десятилетий со средними темпами до 20% в год и аналогов среди других редких металлов не имеет.

Кремний высокой чистоты используется в полупроводниковой технике, а технической чистоты (96−99% Si) — в черной и цветной металлургии для получения сплавов на нежелезной основе (силумина и др.), легирования (кремнистые стали и сплавы, применяемые в электрооборудовании) и раскисления стали и сплавов (удаления кислорода), производства силицидов и.т.д.

В промышленности кремний технической чистоты получают, восстанавливая расплав SiO2 коксом при температуре около 1800 градусов цельсия в руднотермических печах шахтного типа. Чистота полученного таким образом кремния может достигать 99,9% (основные примеси — углерод, металлы).

Опережающими темпами (около 8% прироста в год) растет применение чистого кремния и его соединений в химической промышленности. В последние десятилетия развитые страны быстро развивают технологии производства гаммы силиконовых (кремнийорганических) материалов, применяемых в производстве пластмасс, лакокрасочной продукции, смазок и т. п.

Однако большая часть применений кремния в мире (почти 80%) остается традиционной — это лигатура при производстве гаммы специальных сталей (электротехнических, жаростойких) и различных сплавов (силумины и т. д.). Значительная часть кремния и его сплавов применяется в черной металлургии, как весьма эффективный раскислитель сталей.

В черной металлургии преимущественно применяются ферросплавы и прочие сплавы кремния. Они дешевле и технологичнее в применении, а содержание железа (а в ряде случаев и алюминия) при этом не столь критично. В состав электротехнических сталей, как правило, входит 3,8−4,2% кремния, поэтому только эти сталелитейные производства в мире потребляют в качестве лигатуры более 0,5 млн. тонн кремния в год. Другое значительное применение феррокремния (включая также силикомарганец и сложные композиции) — это эффективные и сравнительно недорогие раскислители сталей.

В цветной металлургии (и химической промышленности) шире применяется металлический магний. Наибольшее применение он находит в качестве лигатуры упрочненных алюминиевых (силумины) и магниевых сплавов.

Некоторое применение находит кремний (как карбид кремния и сложные композиции) в производстве абразивных и твердосплавных изделий и инструментов.