يحتل السيليكون المركز الثاني بعد الأكسجين في بعض الصناعات المهمة، فهو العنصر الأكثر وفرة في القشرة الأرضية، ويوجد أيضًا في الصخور والرمل والطين والتربة. نقدم لكم اليوم في موقعنا معلومات عن السيليكون وأبرز استخداماته من خلال موضوعنا عن طريقة تصنيع السيليكون. واستخداماته في الصناعة .
وأقدم لك أيضًا: كيفية صناعة الصابون في المصنع وفي المنزل
محتويات المقالة
:: ما هو السيليكون ؟::
- السيليكون هو العنصر الرابع عشر في الجدول الدوري وهو من عناصر المجموعة IVA، إلى جانب كربون الجرمانيوم والقصدير والرصاص. السيليكون النقي عبارة عن مادة صلبة ذات لون رمادي داكن ولها نفس التركيب البلوري للألماس. خواصها الكيميائية والفيزيائية تشبه هذه المواد.
- يحتوي السيليكون على نقطة انصهار تبلغ 2570 درجة فهرنهايت (1410 درجة مئوية)، ونقطة غليان تبلغ 4271 درجة فهرنهايت (2355 درجة مئوية)، وكثافته 2.33 جم / سم 3.
- عندما يتم تسخين السيليكون فإنه يتفاعل مع الهالوجينات (الفلور والكلور والبروم واليود) لتكوين الهاليدات، ويتفاعل مع معادن معينة لتكوين المبيدات الحشرية، وعند تسخينه في فرن كهربائي مع الكربون يتم إنتاج سيراميك مقاوم للتآكل.
- حمض الهيدروفلوريك هو الحمض الوحيد الذي يؤثر على السيليكون. عند درجات الحرارة المرتفعة، يتعرض السيليكون للهجوم ببخار الماء أو الأكسجين لتكوين طبقة سطحية من ثاني أكسيد السيليكون.
- عندما يتم تنقية السيليكون وتطعيمه بعناصر مثل البورون والفوسفور والزرنيخ، يتم استخدام أشباه الموصلات في تطبيقات مختلفة. لتحقيق أقصى قدر من النقاء، يتم استخدام عملية كيميائية تقلل من رابع كلوريد السيليكون أو ثلاثي كلوروسيلان إلى السيليكون.
:: كيف يتم تصنيع السيليكون واستخداماته في الصناعة ::
- يستخدم السيليكون منخفض النقاء في علم المعادن كعامل اختزال وكعنصر صناعة السبائك في الفولاذ والنحاس والألومنيوم والبرونز.
- عندما تتم إضافة كميات صغيرة من السيليكون إلى الألومنيوم، يصبح الألومنيوم أسهل في الصب ويحسن أيضًا القوة والصلابة وخصائص أخرى. وفي شكل أكسيد أو سيليكات، يستخدم السيليكون في صناعة الخرسانة والطوب والزجاج والسيراميك والصابون.
- يعتبر معدن السيليكون أيضًا المادة الأساسية لصنع السيليكون المستخدم في منتجات مثل الزيوت الاصطناعية، والمواد العازلة، والمواد المانعة للتسرب، والعوامل المضادة للرغوة.
- يعد السيليكون أحد أكثر العناصر فائدة للإنسانية ويستخدم في الغالب في صناعة السبائك بما في ذلك السيليكون والألومنيوم والفيروسيليكون.
:: إنتاج السيليكون ::
- في عام 1999، بلغ الإنتاج العالمي حوالي 640.000 طن (باستثناء الصين)، وكان المنتجون الرئيسيون هم البرازيل وفرنسا والنرويج والولايات المتحدة.
- وهذا انخفاض مستمر مقارنة بالسنوات القليلة الماضية (000 653 طن في عام 1998 و000 664 طن في عام 1997)، على الرغم من عدم توافر البيانات، يُعتقد أن الصين هي أكبر منتج، تليها الولايات المتحدة.
- ويقدر أحد التقديرات أن الطاقة الإنتاجية للصين تبلغ 400 ألف طن سنويا، مع أكثر من 400 منتج، مع زيادة الصادرات من هذا البلد في السنوات الأخيرة.
- وبلغ استهلاك معدن السيليكون في الولايات المتحدة نحو 262 ألف طن بتكلفة 57 سنتا للرطل الواحد. وبلغ معدل النمو السنوي خلال الفترة 1980-1995 حوالي 3.5% للطلب على السيليكون من صناعة الألمنيوم وحوالي 8% من الصناعة الكيميائية.
- تأثر الطلب من الصناعة الكيميائية (السيليكون بشكل رئيسي) بالأزمة الاقتصادية الآسيوية في أواخر التسعينيات.
:: المواد الخام لإنتاج السيليكون ::
- يتكون معدن السيليكون من تفاعل السيليكا (ثاني أكسيد السيليكون، SiO2) والمواد الكربونية مثل فحم الكوك ورقائق الخشب والفحم.
- حيث يتم استقبال السيليكا عادة على شكل حصى معدني، فإن هذا الحصى يتكون من 99.5٪ سيليكا، ويبلغ حجمه 3 × 1 أو 6 × 1 بوصة (8 × 3 سم أو 15 × 3 سم).
- يتكون الفحم عادة من نسبة منخفضة من الرماد (1-3% لتقليل شوائب الكالسيوم والألمنيوم والحديد)، ويحتوي على حوالي 60% من الكربون، وحجمه مطابق لحجم الحصى.
- رقائق الخشب عادة ما تكون من الخشب الصلب بحجم 1/2 × 1/8 بوصة (1 × 3 سم)، ويتم استلام جميع المواد على النحو المحدد من قبل الشركة المصنعة.
:: استخدامات مخلفات السيليكون ::
ومن خلال التحكم الإحصائي في العملية، يتم تقليل النفايات إلى الحد الأدنى، حيث يتم بيع منتج ثانوي لهذه العملية، وهو دخان السيليكا، إلى صناعات الحراريات والأسمنت لتحسين قوة منتجاتها.
يستخدم دخان السيليكا أيضًا في العزل الحراري، وحشوات المطاط والبوليمر، وغيرها من التطبيقات.
:: مستقبل السيليكون ::
على الرغم من أن محللي الصناعة يتوقعون أن يزداد الطلب على السيليكون من الدرجة الكيميائية من قبل الدول الغربية بمعدل سنوي يبلغ حوالي 7٪ حتى عام 2003، إلا أن هذا النمو قد يكون أبطأ بسبب الانخفاضات الاقتصادية الأخيرة في آسيا واليابان.
وإذا استمرت الإمدادات في تجاوز الطلب، فقد تستمر الأسعار في الانخفاض. إن النظرة المستقبلية لسوق السيارات إيجابية، حيث يتجه المزيد من صانعي السيارات إلى سبائك الألومنيوم والسيليكون لمختلف المكونات.
:: بديل السيليكون ::
ويجري حاليًا دراسة طرق أخرى لصنع السيليكون، بما في ذلك التبريد الفائق السائل لتكوين السيليكون غير المتبلور السائب والطريقة الحرارية المائية لصنع مسحوق السيليكون المسامي للتطبيقات البصرية.
إقرأ أيضاً: طريقة صنع قالب السيليكون بالصور
:: كيفية استخدام السيليكون في مراقبة الجودة ::
- يتم استخدام التحكم في العمليات الإحصائية لضمان الجودة، حيث يتم استخدام الأنظمة التي يتم التحكم فيها بواسطة الكمبيوتر لإدارة العملية الشاملة وتقييم البيانات الإحصائية.
- العمليتان الرئيسيتان اللتان يجب التحكم فيهما هما كميات المواد الخام المستخدمة ودرجات حرارة الفرن. تُستخدم الاختبارات المعملية لمراقبة التركيب الكيميائي للمنتج النهائي والبحث عن طرق لتحسين التركيب عن طريق ضبط عملية التصنيع.
- كما تضمن عمليات التدقيق والتقييم الدورية للجودة للموردين الحفاظ على الجودة بدءًا من استخراج المواد الخام وحتى شحن المنتج النهائي.
وفي نهاية المقال عن طريقة تصنيع السيليكون واستخداماته في الصناعة، يجب أن نشير إلى أهمية السيليكون في الطبيعة، وكيف يدخل في العديد من الاستخدامات من حولنا، ولكن يجب استخدامه بالطريقة التي لا تضر البيئة.