锆镍锑三种金属那种值钱？

金属是否值钱，和纯度，状态也有关系，你不报纯度，我只能给你大约的参考纯度和参考价格。

锆： 海绵锆， 锆大于99 ，190元左右一公斤。

镍：电解镍 ，镍大于9995 137元左右一公斤。

锑：锑锭 ，锑大于9965 56元左右一公斤

价格参考今日主流有色市场整吨批发价格，零售会比这高。

如果涉及是高纯金属，那么价格是高很多的，这里只是介绍普通工业级别的金属原料，

还有问题可以在线百度Hi我获得帮助。

主要看第二个~

金属材料发展历史回顾

石器时代（公元五千年前）→青铜器时代（公元一千二百年前）→铁器时代

三星堆博物馆（Sanxingdui Museum）位于全国重点文物保护单位三星堆遗址东北角，地处历史文化名城四川省广汉市城西鸭子河畔，南距成都38公里，北距德阳26公里，是我国一座大型现代化的专题性遗址博物馆。博物馆于1992年8月奠基，1997年10月正式开放。

发掘历程

1初始时期（1929年-1934年）

1929年在三星堆遗址真武村燕家院子发现玉石器坑，出土玉石器三、四百件。

1931年英国神父董宜笃四处奔走，使1929年出土的玉石器大部分归华西大学博物馆。

1932年华西大学博物馆馆长葛维汉提出在广汉进行考古发掘的构想并获四川省政府教育厅的批准。

1934年3月1日葛维汉、林名均抵达广汉。

3月葛维汉、林名均等在真武村燕家院子附近清理玉石器坑， 并在燕家院子东、西两侧开探沟试掘。

2初步调查与发掘（1951年-1963年）

1951年四川省博物馆王家佑、江甸潮等调查三星堆、月亮湾，首次发现大 片古遗址。

1958年四川大学历史系考古教研组再次调查三星堆遗址。

1963年四川省博物馆和四川大学历史系联合发掘三星堆遗址。由著名考古学家、四川省博物馆馆长、四川大学历史系教授冯汉骥主持。

3两坑的发掘及古城再现（1980年-2005年）

1980年~1981年四川省文物管理委员会与广汉县联合首次发掘三星堆遗址，揭露出大面积的房屋基址。

1982年 11月~83年1月第二次发掘 三星堆遗址，首次在三星堆遗址发现陶窑。

1984年 3月~12月第三次发掘三星堆遗址，在西泉坎发掘出龙山时代至西周早期的文化堆积，确定了三星堆遗址的年代上、下限。

1984年12月~1985年10月 第四次发掘三星堆遗址，发现三星堆土埂为人工夯筑，首次提出三星堆遗址是蜀国都城的看法。

1986年3月~5月四川省文物管理委员会、四川省文物考古研究所、四川大学历史系与广汉县联合，第五次发掘三星堆遗址，发掘面积1200平方公尺，发现大量灰坑和房屋遗迹‘将三星堆遗址的代上限推至距今 5，000年前。

1986年7月18日当地砖厂在第二发掘区取土时发现祭祀坑，挖出玉石器。第六次发掘三星堆遗址。

1986年7月18日四川省文物管理委员会、四川省文物考古研究所与广汉县联合发掘祭祀坑，编号为一号祭祀坑。出土铜、金、玉、琥珀、石、 陶等器物共420件，象牙13根。

8月14日距一号祭祀坑东南约30公尺处发现二号祭祀坑。

8月20日发掘清理二号祭祀坑，出土铜、金、玉、石等珍贵文物1302件（包括残件和残片中可识别出的个体），象牙67根，海贝约4600枚。

1988年10月第七次发掘三星堆遗址，对三星堆土埂进行试掘，确定土 埂为内城墙的南墙。~1989年1月

1990年1月~5月 第八次联合发掘三星堆遗址，在东城墙发现土坯，首次了解三星堆古城城墙的结构、夯筑方法和年代。

3月举行三星堆遗址祭祀坑出土铜树修复方案论证会，并对铜树进行预合。

1991年12月四川省文物管理委员会、四川省文物考古研究所第九次联合发

~1992年5月发掘三星堆遗址，将西城墙进行试掘并得到确认。

1994年11月四川省文物管理委员会、四川省文物考古研究所第十次发掘三星堆遗址，调查发现了三星堆遗址南城墙，并进行了试掘。

1996年10月中日合作对三星堆遗址进行环境考古工作，主要项目有磁场

~11月 雷达探测、红外遥感探测与摄影、卫星图像解析、微地形调查、炭素年代测定、花粉分析、硅质体分析、硅藻分析等。

1997年11月四川省文物管理委员会、四川省文物考古研究所第十一次发掘三星堆遗址，对三星堆遗址仁胜砖厂墓地进行发掘。共发现墓葬28座，发现了大量玉石器，其中具有良渚文化风格的"玉锥形器"的发现，引起研究者对三星堆玉石器的文化渊源关系进行重新思考。

1999年1月~四川省文物管理委员会、四川省文物考古研究所第十二次发掘三星堆遗址，对三星堆遗址月亮湾城墙进行发掘，在城墙下发现大量龙山至商代早期的文化堆积，同时城墙又被殷墟时期的堆积叠压叠压，从而可以确定月亮湾内城墙的年代为殷墟早期。

2000年12月~2001年7月四川省文物管理委员会、四川省文物考古研究所 第十三次发掘三星堆遗址。在燕家院子发现大量三星堆第四期的文化堆积，使人们对三星堆遗址第四期的文化面貌和年代下限有较为清楚的认识。

2005年3月四川省文物管理委员会、四川省文物考古研究院第十四次发掘三星遗址。在青关山发现大型夯土建筑台基。

后续整理工作（2005年至今）

目前，三星堆遗址考古工作站正在全力以赴地整理三星堆遗址综合报告，

此项工作预计2008年初结束。

问题:能把"贱金属"变成"贵金属"吗？

金与银出现，色泽美丽和稀少而称为"贵金属"，其它金属则相应地被称为"贱金属"

炼金术,希望用某种工艺把贱金属转变为贵金属,客观上起到了促进材料科学发展的作用，在随后一千多年的时间里，使人类积累了一定的材料制备方面的经验，这对十九世纪以后材料科学的形成与发展奠定了基础。

几个著名的"炼金术士"摩耳、玻意耳、牛顿。

1711年英国出现了高六米，边长二点五米见方的高炉，日产铁六吨。1856年英国人亨利•贝赛尔首先用铁炼成了钢 。

炼金术偏重于实际操作，在这方面的技术也的确造福于后代子孙，现代化学中使用的很多设备和技术是由此发展的，制药技术中的一些精炼技术、净水技术、合成橡胶和一些现代材料的制造都与其密切相关。

十九世纪末到二十世纪中叶

低合金高强度钢→超高强度钢→合金工具钢→高速钢

不锈钢→耐热钢→耐磨钢→电工用钢

铝合金→铜合金→钛合金→钨合金→钼合金

金属材料依然在材料家族中占有统治地位

主要优势：

1、金属材料的力学性能全面，可靠性高，使用安全；

2、具有良好的温度使用范围；良好的工艺性能；

3、储量丰富，适合大规模应用

钢铁材料

自工业革命以来，钢铁一直是人类使用的最重要的材料，是国家工业化的基础，钢铁的生产能力是一个国家综合实力的重要标志。目前世界钢铁产量仍然在逐年增长。

中国钢铁工业协会秘书长戚向东说：在2005年钢铁行业还是要把严格控制固定资产的投资作为一项首要的任务，同时进一步提高钢铁行业运行的质量和效益。

钢铁工业发展的趋势

产品结构在变化：板材、管材、带材等高附加值产品的比重大幅增长

产业集中度进一步提高：产钢500万吨以上的企业由13家增加到15家，占全国钢产量的45%

主要应用领域：作为工业中最重要的材料，在未来很长的一段时期内，钢铁材料的主导地位仍将难以动摇。

电力系统：工业锅炉、热交换管道、大型转子和叶轮等

汽车工业：主要结构件、车床与机械工业

铁路与桥梁、船舶与海上钻井平台、兵器工业：坦克、大炮、枪械

石油开采机械及输油管道、化工压力容器、建筑钢筋和构架、

有色金属材料

有色金属材料是金属材料中的重要一员，虽然其产量只是钢铁材料的6%，然而它却以其独有的性能有时占有不可替代的作用。

铝合金：最重要的轻金属合金，具有低密度（27g/cm3）、抗大气腐蚀、良好的导电性、高比强度和良好的加工性。是航空工业及多种工业领域中的重要结构材料。

钛合金：密度小（45g/cm3）、强度高、耐高温和腐蚀，在航空航天及其它工业领域有重要用途。

镁合金：密度仅有17g/cm3，比强度高，减振能力强，在航空航天领域有重要作用。

铍合金：密度18g/cm3，比刚度很高，尺寸稳定，惯性低，用于惯性导航和航天低重量刚性件，比热大，可用于散热片和飞行器头部；中子反射截面高，用于原子能反应堆反射层等。

铜合金：用于机械、仪表、电机、轴承、汽车等工业。

锌合金：用于电池锌板，照相和胶印制版，模具和仪表零件。

镍合金：工作温度可达1050℃，用于航空、火箭发动机和反应堆中的高温部件。

锰合金：减振性好，用于潜艇螺旋浆、钻杆等。

铅合金、锡合金：用于保险丝、熔断器、焊料等

钨合金：熔点高3407℃、密度大（193g/cm3），可用于大威力穿甲弹等。

钼合金：熔点2610℃、在1100-1650℃下有较高的比强度。

铌合金：熔点2477℃，用于飞机和宇宙飞船推进系统中的高温材料。

金、银、铂、钯、铑、铱等：具有良好的化学惰性、艳丽的色泽、长期不褪色，可做装饰品、电子线路引线、精密电阻、热电偶等。

金属学的发展历史

金属材料在人类社会中的使用历史虽然很长，然而，在相当长的一段时间内关于金属材料方面的相关技术都只是停留在手工艺阶段，而对掌握相关技术的人也只能称为工匠，其原因在于其所掌握的只是经验而没有对金属材料本质的理解。

1861年，英国人肖比首先使用光学显微镜研究了金属的显微结构，对金属的组织结构有了初步的了解，从而开创了一门新的学科--金相学。

1905年X射线用于金属研究，发现了金属原子排列的规律性。

金属学诞生

人类对金属内部微观结构的认识又深入了一步，发现了许多科学规律，解释了大量过去不理解的现象。

电子显微镜的出现使人们能够更加细致地了解金属内部的结构，对其微观世界的认识又前进了一大步。

近20年来，各种电子显微分析设备不断被研制成功，人们已经可以看到原子在材料中的排列，这一切都使金属材料的研究进入了一个崭新的阶段。

不断开拓新的功能：高温合金、钛合金、金属间化合物、阻尼合金、超导合金、形状记忆合金、储氢合金、纳米金属材料、非晶态金属材料。

非晶态金属

1960年美国加洲大学Duwez小组用快冷技术首次获得了非晶态合金(Amorphous alloys) Au70Si30，发现非晶态合金具有很多常规合金不可比拟的优越性。

强度最高、韧性最好、最耐腐蚀、最易磁化

非晶的结构：晶体和非晶体都是真实的固体。晶体是长程有序，在晶体中原子的平衡位置为一个平移的周期阵列。非晶体是长程无序，短程有序，原子排列无周期性，又称金属玻璃。

玻璃化转变动力学性质和冷却速度有关，冷却速度提高，玻璃转变温度降低。

要使原子冻结成保持非晶固体的位移，必须满足原子弛豫时间（t)大于实验冷却时间。

相对于处于能量最低的热力学平衡态的晶体相来说,非晶态固体是处于亚稳态。

金属玻璃一旦形成,就能保持实际上无限长的时间。

结晶的基本过程：形核、长大

C曲线中开始结晶时间的长短决定了生成物的状态

两个方向：降低临界冷却速度、发展快速冷却技术。

非晶的结构特点：

（1）非晶态是一种亚稳态，是在特定条件下形成的，因此在一定条件下将向晶态转变，在向晶态转变的过程中形核率高，因此可以得到十分细小的晶体，在许多条件下还可以 形成一些过度结构。

（2）非晶态合金中没有位错，没有相界和晶界，没有第二相，因此可以说是无晶体缺陷的固体。

（3）原则上可以得到任意成分的确均质合金相，因此大大开阔了合金材料的范围，并且可以获得晶态合金所不能得到的优越性能。

非晶合金的性能：

（1）特殊的物理性能：优异的磁学性能是许多非晶态合金的突出特点，具有软磁性能的合金很容易磁化，一些非晶态永磁合金经过部分晶化后，性能还有大幅度的提高。非晶合金还有较高的电阻率，密度比晶体合金低1-2%，原子的扩散系数大一个数量级，热膨胀系数为晶体的一半左右

（2）优良的耐腐蚀性能：由于其结构更加均匀，使腐蚀过程中不易形成微电池，因而具有更强的抗腐蚀能力。例如，在FeCl3溶液中，钢完全不耐腐蚀，而Fe-Cr非晶合金基本不腐蚀，在H2SO4中，Fe-Cr非晶的腐蚀率是不锈钢的千分之一。其中Cr的主要作用是形成富Cr的钝化膜。

（3）优异的力学性能：非晶合金中原子之间的键合比一般的晶体中的键强，而且无位错等晶体缺陷，因此具有极高的强度。例如，4340超强度钢的断裂强度为16GPa，而非晶Fe80B20合金为363GPa，Fe60Cr6Mo6B28则达到45GPa。在具有高强度的同时，非晶态合金还有良好的韧性和良好的延展性，较高的硬度和耐磨性。

非晶的应用

新一代变压器铁芯，不仅易磁化、矫顽力低，且有很高的电阻，可以大为降低涡流，如Fe81B135Si35C2和Fe82B10Si8等铁基软磁材料的磁损是常用硅钢片的1/3-1/5，能耗可以因此降低2/3，此外还可做磁记录装置、记忆元件材料等。

由于制造大块非晶困难，因此其应用也受到限制，但可作为复合材料的增强体，高强度、抗海水腐蚀的铜基非晶合金可作为制造潜水艇的材料，某些铁基非晶合金可作为快中子反应堆的化学过滤器。

高纯金属是现代许多高、新技术的综合产物，虽然20 世纪30 年代便已出现“高纯物质”这一名称，但把高纯金属的研究和生产提高到重要日程，是在二次世界大战后，首先是原子能研究需要一系列高纯金属，而后随着半导体技术、宇航、无线电电子学等的发展，对金属纯度要求越来越高，大大促进了高纯金属生产的发展。

纯度对金属有着三方面的意义。第一，金属的一些性质和纯度关系密切。纯铁质软，含杂质的铸铁才是坚硬的。另一方面，杂质又是非常有害的，大多数金属因含杂质而发脆，对于半导体，极微量的杂质就会引起材料性能非常明显的变化。锗、硅甲含有微量的m 、V 族元素、重金属、碱金属等有害杂质，可使半导体器件的电性能受到严重影响。第二，纯度研究有助阐明金属材料的结构敏感性、杂质对缺陷的影响等因素，并由此为开发预先给定材料性质的新材料设计创造条件。第三，随着金属纯度的不断提高，将进一步揭示出金属的潜在性能，如普通金属被是所有金属中最脆的金属。而在高纯时被便出现低温塑性，超高纯时更具有高温超塑性。超高纯金属的潜在性能的发现，有可能开阔新的应用领域，在材料学方面打开新的突破口，为高技术的延伸铺平道路。

金属的纯度是相对于杂质而言的，广义上杂质包括化学杂质（元素）和物理杂质（晶体缺陷）。但是，只有当金属纯度极高时，物理杂质的概念才是有意义的，因此生产上一般仍以化学杂质的含量作为评价金属纯度的标准，即以主金属减去杂质总含量的百分数表示，常用N ( nine的第一字母）代表。如999999 ％写为6N , 9999999 ％写为7N 。此外，半导体材料还用载流子浓度和低温迁移率表示纯度。金属用剩余电阻率RRR和纯度级R表示纯度。国际上关于纯度的定义尚无统一标准。一般讲，理论的纯金属应是纯净完全不含杂质的，并有恒定的熔点和晶体结构。但技术上任何金属都达不到不含杂质的绝对纯度，故纯金属只有相对含义，它只是表明目前技术上能达到的标准。随着提纯水平的提高，金属的纯度在不断提高。例如，过去高纯金属的杂质为10-6级（百万分之几），而超纯半导体材料的杂质达10一9 级（十亿分之几），并逐步发展到10 一12 级（一万亿分之几）。同时各个金属的提纯难度不尽相同，如半导体材料中称9N 以上为高纯，而难熔金属钨等达6N 已属超高纯。

高纯金属制取通常分两个步骤进行，即纯化（初步提纯），和超纯化（最终提纯）。生产法大致分为化学提纯和物理提姓两类。为获高纯金属，有效除去难以分离的杂质，往往需要将化学提纯和物理提纯配合使用，即在物理提纯的同时，还进行化学提纯，如硅在无坩埚区熔融时可用氢作保护气，如果在氢气中加入少量水蒸气，则水与硅中的硼起化学反应，可除去物理提纯不能除去的硼。又如采用真空烧结法提纯高熔点金属钽、铌等时，为了脱碳，有时需要配人比化学计量稍过量的氧，或为脱氧配人一定数量的碳，这种方法又称为化学物理提纯。

一、化学提纯

化学提纯是制取高纯金属的基础。金属中的杂质主要靠化学方法清除，除直接用化学方法获得高纯金属外，常常是把被提纯金属先制成中间化合物（氧化物、卤化物等）, 通过对中间化合物的蒸馏、精馏、吸附、络合、结晶、歧化、氧化、还原等方法将化合物提纯到很高纯度，然后再还原成金属，如锗、硅选择四氯化锗、三氧氢硅、硅烷( SiH4）作为中间化合物，经提纯后再还原成锗和硅。化学提纯方法很多，常用的列于表一

表一：常用化学提纯方法

二、物理提纯

物理提纯主要利用蒸发、凝固、结晶、扩散、电迁移等物理过程除去杂质。物理提纯方法主要有真空蒸馏、真空脱气、区域熔炼、单晶法（参见半导体材料章）、电磁场提纯等，此外还有空间无重力熔炼提纯方法。

物理提纯时，真空条件非常重要。高纯金属精炼提纯一般都要在高真空和超高真空(10一6 一10-8Pa ）中进行，真空对冶金过程的重要作用主要是：① 为有气态生成物的冶金反应创造有利的化学热力学和动力学条件，从而使在常压下难以从主金属中分离出杂质的冶金过程在真空条件下得以实现；② 降低气体杂质及易挥发性杂质在金属中的溶解度，相应降低其在主金属中的含量；③ 降低金属或杂质挥发所需温度，提高金属与杂质问的分离系数；④ 减轻或避免金属或其他反应剂与空气的作用，避免气相杂质对金属或合金的。污染。因此许多提纯方法，如真空熔炼（真空感应熔炼、真空电弧熔炼、真空电子束熔炼）、真空蒸馏、真空脱气等必须在真空条件下进行。

1 ．真空蒸馏

真空蒸馏是在真空条件下，利用主金属和杂质从同一温度下蒸气压和蒸发速度的不同，控制适当的温度，使某种物质选择性地挥发和选择性地冷凝来使金属纯化的方法，这种方法以前主要用来提纯某些低沸点的金属（或化合物），如锌、钙、镁、镓、硅、锂、硒、碲等，随着真空和超高真空技术的发展，特别是冶金高温高真空技术的发展，真空蒸馏也用于稀有金属和熔点较高的金属如铍、铬、钇、钒、铁、镍、钴等的提纯。

蒸馏的主要过程是蒸发和冷凝，在一定温度下，物质都有一定的饱和蒸气压，当气压中物质分压低于它在该温度下的饱和蒸，气压的蒸气压时，该物质便不断蒸发。蒸发的条件是不断供给被蒸发物质热量，并排出产生的气体；冷凝是蒸发的逆过程，气态物质的饱和蒸气压随温度下降而降低，当气态组分的分压大于它在冷凝温度下的饱和蒸气压时，这种物质便冷凝成液相（或固相），为使冷凝过程进行到底，必须及时排出冷凝放出的热量。影响真空蒸馏提纯效果的主要因素是：① 各组分的蒸气分压，分压差越大，分离效果越好；② 蒸发和冷凝的温度和动力学条件，一般温度降低可增大金属与杂质蒸气压的差距，提高分离效果；③ 待提纯金属的成分，原金属中杂质含量越低，分离效果越好；④ 金属和蒸发和冷凝材料间的作用，要求蒸发冷凝材料本身有最低的饱和蒸气压；⑤ 金属残余气体的相互作用；⑥ 蒸馏装置的结构；⑦ 真空蒸馏有增锅式和弟增锅式两种，无增锅蒸馏一般通过电磁场作用将金属熔体悬浮起来（见图一 ) ，有关蒸馏工艺请参见上述元素的精制过程。

图一: 无坩埚蒸馏装置

1—绐料机构；2—待提纯金属；3—挡板；4—阴极；5—冷凝器；

6—遮热板；7—金属收集器；8—真空；9—抽真空装置

2 真空脱气

真空脱气是指在真空条件下脱除金属中气体杂质的过程。实际上是降低气体杂质在金属中的溶解度。根据西韦茨定律，恒温下双原子气体在金属中的溶解度和气体分压的平方根成正比。因此提高系统的真空度，便相当于降低气体的分压，亦即能降低气体在金属中的溶解度，而超过溶解度的部分气体杂质便会从金属中逸出而脱除。以担粉真空热处理为例，在高真空（25 一6μPa）条件下，担的水分在100 一200℃ 急剧挥发，600 - 700℃ 氢化物分解逸出，碱金属及其化合物在1100 一1600℃ 温度下挥发，大部分铁、镍、铬等以低熔点氧化物形态挥发，2300℃ 时氮挥发逸出，对比氢、氮对金属亲和势大的氧，则以加碳脱氧（「C] ＋「O] = CO↑）和以上杂质金属低价氧化物MeON 的方式除去。真空脱气广泛用于高熔点金属钨、钼、钒、铌、钽、铼等的纯化。

3 ．区域熔炼

区域熔炼是一种深度提纯金属的方法，其实质是通过局部加热狭长料锭形成一个狭窄的熔融区，并移动加热使此狭窄熔融区按一定方向沿料锭缓慢移动，利用杂质在固相与液相同平衡浓度差异，在反复熔化和凝固的过程中，杂质便偏析到固相或液相中而得以除去或重新分布；熔区一般采用电阻加热，感应加热或电子束加热，下图为锗区域熔炼示意图。

图二：锗的区域熔炼提纯示意图

区域熔炼广泛用于半导体材料煌高熔点金属钨、钼、钽、铌的提纯，更用于高纯铝、镓、锑、铜、铁、银等金属的提纯。对含杂质约1x10-3 ％的锗，在区域提纯6 次后，高纯锗部分的杂质浓度可降到1x 10一8 ％。钨单晶经5 次区熔后可由40 提高到2000。

4 ．电迁移提纯

电迁移是指金属和杂质离于在电场的作用下往一定方向迁移或扩散速度的差别来达到分离杂质的目的。是新近发展起来的用于深度提纯金属的方法，其特点是分离间隙杂质（特别是氧、氮、碳等）的效果好，但目前仅应用于小量金属的提纯。将其和其他提纯方法结合使用，可获超高纯度的金属。

将棒状样品通过流电，母体金属和杂质离子便向一定方向移动，这时离子的漂移速度为：V = UF

式中，V 为离子漂移速度；U 为离子迁移率；F 为作用于离子的外力，它由电场作用力。和导电电子散射作用于离子的力组成。这些作用力和离子有效电荷数有关。依母体离子和杂质离子的电荷数不同租扩散、漂移速度不同而达到分离目的。

5 ．电磁场提纯

在电磁场作用下深度提纯高熔点金属的技术越来越多地被采用。电磁场不限于对熔融金属的搅拌作用，更主要的是电磁场下可使熔融金属在结晶过程中获得结构缺陷的均匀分布，并细化晶粒结构。在半导体材料拉制单晶时，在定向结晶时熔体中存在温度波动，这种温度波动会导致杂质的层状分布，而一个很小的恒定磁场就足以消除这种温度波动。在多相系统结晶时，利用电磁场可使第二相定向析出，生成类似磁性复合材料的各向异性的组织结构，电磁场还用于悬浮熔炼，这时电磁场起能源支撑作用和搅拌作用，利用杂质的蒸发和漂走第二相（氧化物、碳化物等）来纯化金属。由于不存在和容器接触对提纯金属造成的污染问题，被普遍用于几乎所有高熔点金属的提纯，如钨、钼、钽、铌、钒、铼、锇、钌、锆等。

6 ．提纯方法的综合应用

各个提纯方法都是利用金属的某个物理性质或化学性质和杂质元素间的差异而进行分离达到提纯目的的，如真空蒸馏是利用金属和杂质的饱和蒸气压和挥发速度的差异。区域熔炼是利用杂质在固相和液相间的溶解度差异而进行提纯分离的，因而各个方法都有一定的长处（对某些杂质分离效果好）和短处（对另一些杂质分离效果差）。即使是同一个提纯方法，也因金属性质的不同，提纯效果差别很大，如区域熔炼对高熔点金属的提纯效果好，但对某些稀土金属的提纯效果则不理想。欲获深度提纯金属的效果，一般需要综合应用多种提纯手段。在这方面，各个方法的合理结合应用和先后顺序使用十分重要，通常是将电子束熔炼或蒸馏和区域熔炼或电迁移法相结合，即先进行电子束熔炼或蒸馏提纯，再以区域熔炼或电迁移提纯作为终极提纯手段，以被为例，为获超高纯铍，最好先多次蒸馏提纯，再真空熔炼，最后进行区域熔炼或电迁移提纯，经这样提纯后所得铍单晶纯度达99 999 % ，残余电阻率R＞1 000 。在制取超纯锗时，一般先用化学法除去磷、砷、铝、硅、硼等杂质，再用区熔法提纯得到电子级纯锗；最后多次拉晶和切割才能达到13N 的纯度要求。下表为各种方法结合使用提纯金属铼的效果。

表二：各种提纯方法提纯金属铼的效果

7 ．宇宙空间条件下提纯金属

宇宙空间的开发为提纯金屑制造了新的机会。宇宙空间的超高真空（约10-1OPa）、超低温和基本上的无重力，为金属提纯提供了优越条件。在这种条件下，液态金属中将不会有对流的问题，结晶时杂质的分布将只具有纯扩散性质，熔化金属毋需坩埚，超高真空尤其有利于杂质的挥发和脱气。这些对于采用熔炼、蒸发、区域熔炼等方法提纯化学活性大的金属和半导体材料来说更是非常理想的条件。以提纯锗为例，在地球上锗垂熔时杂质稼的分离系数为01/015，而在宇宙空间时则达023/017 。在无重力条件拉制的晶体的完整性较在重力条件下的完整性好很多。以锑化铟为例，其位错密度比只是在重力条件下的位错密度的1/6 。由于宇宙中液态金属表面张力系数值很大，故在宇宙间用无坩埚区域熔炼法必定能制备出极高纯度和完整性的单晶来。此外，超低“宇宙”温度也具有良好的应用前景。

此文附图，参考：http://wwwchineseminecn/zy/2008/0706/article_202html

制造钢丝绳使用中高碳钢丝，低碳钢丝一般指3号钢或Q195盘条拉拔而成的铁丝，一般都为退火状态，非常柔软易于变形，用于捆扎之类使用。

中国年产钢绳180万吨居世界第一，磷化钢丝绳是世界钢丝绳领域革命性创新，使用寿命（疲劳寿命）超大幅度跃升，光面钢丝绳历史使命已完成，全面进入磷化涂层钢丝绳时代：

1磷化涂层钢丝绳，钢丝经锰系或锌锰系磷化处理，磷化膜与润滑脂的复合作用，钢丝耐磨、耐蚀防锈能力全面跃升，疲劳寿命是同结构光面钢丝绳3倍左右，可以通过疲劳试验验证疲劳寿命，是光面钢丝绳的升级换代产品，也可以替代先镀后拔薄锌层镀锌钢丝绳使用，目前仍然货源紧张，供不应求。

2镀锌钢丝绳，热镀锌和电镀锌

3不锈钢丝绳，304或316不锈钢，防腐蚀效果好但是价格昂贵

4涂塑钢丝绳，钢丝绳基础上，外层涂覆聚乙烯或聚丙烯

5光面钢丝绳，将被磷化涂层钢丝绳全面取代。

大气环境优选锰系磷化涂层钢丝绳，重腐蚀环境优选热镀锌—磷化双涂层钢丝绳。采购时，请在发票注明磷化涂层钢丝绳，钢丝绳外包装上面应有专利号标注，防止被光面钢丝绳冒充欺骗，仅供参考

1调整优化产业布局

统筹规划，坚持上大与压小相结合、新增产能与淘汰落后相结合，优化有色金属生产力布局。以满足内需为主，严格控制资源、能源、环境容量不具备条件地区的有色金属冶炼产能。积极引导能源短缺地区电解铝及镁冶炼产能向能源资源丰富的西部地区有序转移。逐步推进部分城市有色企业转型或环保搬迁。在沿海地区，利用进口原料有序布局建设若干铜、镍基地。选择条件合适的区域，依托拆解园区，充分利用国内外废杂铜、铝资源建设若干规模化的再生金属基地。提升企业国际化经营水平，鼓励在境外建设氧化铝、电解铝、铜、铅、锌、镍等产业园区。

按照循环经济发展模式，支持建设若干资源基础雄厚、产业链完整、特色鲜明、资源高效利用、环境友好的有色金属新型工业化示范基地。支持建设优势互补、合作双赢的东、中、西部产业转移合作示范区。

2大力发展精深加工产品

以发展精深加工、提升品种质量为重点，以轻质、高强、大规格、耐高温、耐腐蚀、低成本为发展方向，大力发展铝、镁、钛等高强轻合金材料，以提高性能、降低成本为方向，加快发展高性能铜合金材料、铅锌镍各种合金及其他功能材料，满足战略性新兴产业以及国家重大工程的需求，形成若干布局合理、特色鲜明、产业聚集的有色金属精深加工产业生产基地。

铝：开展航空用高抗损伤容限合金、高强度铝合金品种开发，以及铝合金薄板、厚板、型材和锻件的工程化技术开发，满足航空及国防科技工业对高性能铝合金材料的要求。开发具有自主知识产权的轨道交通用大型铝合金型材、具有较好成形性能的汽车车身用6016类及6022类合金，以及液化天然气船（LNG）船用5083-O态合金板材生产技术。大力发展高纯高压电子铝箔，满足特高压铝电解电容器的需求。

镁：以开发生产汽车、高速列车及轨道交通车辆、电子信息、国防科技工业、电动工具等领域应用的大截面型材、板材、大型压铸件为重点，采用产学研用相结合，通过增强创新能力及示范工程建设，加快高性能、低成本镁合金及深加工技术及产品研发，实现重大关键共性技术突破，建设以镁合金铸件、型材、锻件、板材为主体，终端产品相配套的完整产业化体系。

钛：针对国家航空航天等重大工程需求，着力发展大规格棒材和锻件、紧固件用丝材、宽幅板材和钛—钢复合板、大直径管材、大型铸件和粉末冶金件。积极发展钛带材、焊接钛管及挤压型材等，并进一步延伸产业链，提高产品附加值。

其他有色金属：重点发展镍及镍合金板带材、高性能锌合金，高强高导引线框架材料、水箱铜带、变截面带材、高精度异型铜合金材、超细毛细管、高速列车及铁路电气化高性能专用铜材、5ppm（百万分之一）以下高纯无氧铜、小于18微米压延铜箔等高性能铜合金,锡锑精细深加工产品、高性能稀有金属材料等。

专栏4：精深加工产品发展重点 铝：高性能铝合金半固态坯料及零件，涡轮发动机压叶轮材料，汽车铝合金板，航空航天用2系、7系列铝合金及材料，铝锂合金，深冷设备用铝合金板材，大型、超大型及微型铝合金工业型材，可焊铝合金薄板，超高纯铝，高压阳极铝箔等。 镁：耐热铸造镁合金，低成本挤压型材，高性能镁合金挤压型材，大截面镁合金中空型材，宽幅镁合金板材，镁合金铸轧板材，镁合金热轧板材，镁合金薄带材，镁合金精轧薄板材，镁合金锻造汽车轮毂，镁合金锻件等。 钛：优质宽幅冷轧纯钛板材，高性能宽幅钛及钛合金厚板，钛合金型材，钛及钛合金带材，大规格宽厚钛合金板材，高精度、宽幅钛合金薄板材，大规格钛合金棒材及特征锻件，紧固件用丝材、大型钛铸锭及锻件，新型钛合金结构材料，专用钛合金材料，钛及钛合金模锻件，钛基多孔材料等。 铜：铜合金引线框架，高强高导新型铜合金接触导线，无铅新型环保铜合金，高性能无铍弹性铜合金，高性能耐蚀镍铜合金，铜包铝，低松比雾化铜粉，高纯铜合金溅射靶材，压延铜箔等。 其他有色金属：镍基高温合金、镍基合金无缝管，镍基金属多孔材料，高性能球形氢氧化镍，高性能锌合金,无铅锡焊料、锡化合物，先进锑阻燃材料，纳米晶及特粗晶粒等高性能硬质合金、ITO靶材、大规格钨钼靶材、核级锆材等高性能稀有金属材料等。 3积极推进企业重组

按政府引导、企业为主体、市场化运作的原则，结合优化布局，大力支持优势大型骨干企业开展跨地区、跨所有制兼并重组，提高产业集中度。积极推进上下游企业联合重组，提高产业竞争力。充分发挥大型企业集团的带动作用，形成若干家具有核心竞争力和国际影响力的企业集团。

4发展有色金属生产服务业

大力支持科技实力雄厚的有色金属企业从生产型制造向服务型制造转变，鼓励有色金属企业开展技术研发、工业设计、信息咨询、现代物流等生产性服务。建立和完善有色金属的电子商务、期货交易等市场手段。支持发展工程咨询、设计、装备集成、安装调试、运营服务一体化的工程承包服务。鼓励发展有色金属工业检测认证、科技成果推广等中介服务，扶持壮大节能服务产业。 1加快资源基地建设

以加快境外铜、铝、铅、锌、镍、钛等原料供应基地建设为重点，积极推动境外资源勘探，在资源丰富的国家和地区，依托具有国际化经营能力的骨干企业，建立与资源所在国利益共享的对外资源开发机制，加快境外资源开发项目建设，形成一批境外矿产资源基地。进一步加强国内重点成矿地带的普查与勘探，增加资源储量，提高查明资源储量利用率，积极开展现有矿山深部边部找矿，延长矿山服务年限。以云南、新疆、甘肃、青海、西藏、内蒙古、黑龙江等省（区）有色金属成矿带资源开发为重点，加快建设西部矿产资源基地。在广西、贵州、山西适度发展具有资源保障的氧化铝产能。

2大力发展循环经济

鼓励低品位矿、共伴生矿、难选冶矿、尾矿和熔炼渣等资源开发利用。促进铜、铅、锌等冶炼企业原料中各种有价元素的回收，冶炼渣综合利用，以及冶炼余热利用。建立完善铜、铝再生资源利用体系，规范回收、拆解，建设一批规模化再生利用示范工程。完善废旧铅酸电池回收利用体系，鼓励将废旧铅酸电池回收利用纳入矿铅生产体系，最大限度地降低重金属污染。支持改扩建形成一批锌、钴、镍、锡、锑、锗、铟、贵金属等回收利用及冶炼废渣综合利用示范工程。依托内蒙古等高铝煤炭资源，有序推进高铝粉煤灰资源开发利用，大力推进《赤泥综合利用指导意见》的组织实施工作。 1增强创新能力

围绕有色金属工业发展重点和难点，在矿产资源勘查、节能减排、提高资源利用率、先进材料制备等领域，加快建立以企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术创新体系，大力培育企业的应用技术研发与创新能力，创新投入机制，强化共性技术研究平台建设，推动企业、科研院所和高校共同开展前沿共性技术攻关，着力突破核心关键技术和共性基础技术，充分发挥科技对产业升级的支撑作用，提高产业核心竞争能力。

专栏5：科技开发重点 重点开发技术。氧气底吹及侧吹连续炼铜技术、闪速炉短流程一步炼铜技术、高温高浓度溶出浆液高效分离技术、底吹电热熔融还原炼铅技术、闪速炼铅新工艺、红土镍矿绿色湿法冶金技术、镍锍连续吹炼技术、新法炼钛技术、等温熔炼炉关键技术及配套设备、赤泥分选用超导磁选机和赤泥综合利用技术等。 重大节能技术。氧化铝节能技术、铝电解节能技术、多热源内热式电热法生产镁技术与装备、低品位红土镍矿生产镍铁节能技术、海绵钛节能降耗技术、镁电解多极槽技术、大型充气机械搅拌式浮选机、烟气制酸低温位热回收技术等。 精深加工技术。高洁净、高均匀性合金冶炼和凝固技术，中厚板固溶及预拉伸技术，高性能铸造镁合金及变形镁合金制备及深加工技术，镁合金腐蚀控制及防护技术，18微米及以下压延铜箔压延及表面处理工艺技术, 高质量引线框架材料合金制备及加工工艺技术，钛铝合金及加工成型技术，钛合金模锻件锻压、型材挤压、大型铸件、异型管棒丝材成型技术。 重点前沿技术。有色金属矿产资源潜力快速评估与勘查基地优选、地下金属矿山智能化采矿关键技术与装备、生物提取金属、有害元素的无害化处理及资源化利用、金属复合材料及难加工金属电塑性加工技术、先进材料制备技术、低碳技术等。 2加强技术改造

支持有色金属企业运用先进适用技术和高新技术，以质量品种、节能减排、环境保护、安全生产、两化融合等为重点，对现有企业生产工艺及装备进行升级改造，加快淘汰落后，实现清洁、安全生产，提高企业生产自动化、管理数字化水平。

专栏6：技术改造重点 采选。推广电动液压采矿凿岩设备如掘进台车和深孔凿岩台车、低矮式破碎机等大型高效节能自动化采选装备以及新型高效药剂，实现采选装备机械化、自动化和大型化，加强矿山现场监测，提高矿山管理信息化水平。 铝冶炼。重点推广新型结构铝电解槽、低温低电压铝电解等高效节能技术；低品位铝土矿高效节能生产氧化铝技术、氧化铝生产过程余热回收利用技术。 铜冶炼。推广氧气底吹炉炼铜等技术。 铅冶炼。推广富氧底吹熔炼、液态铅渣直接还原炼铅工艺等先进技术，加快对落后熔炼、鼓风炉还原等进行技术升级改造。 镁冶炼。推广套筒竖窑及蓄热式竖式还原炉技术。 钛冶炼。重点推广植物油除钒技术、铝粉除钒技术、新型节能还蒸炉、多极槽镁电解等技术。 铜铝加工。推广铜铝加工短流程生产技术，积极开发引进大断面、复杂截面铝合金型材制造技术、大型高性能铝合金预拉伸板制造技术及装备，高强高导新型铜合金制造技术及装备。 稀有金属。推广微量杂质低成本高效分离技术、高纯金属制备新技术、高功率电子束熔炼炉及难熔金属的提纯技术及装备等，生产高档硬质合金、高纯化合物、高纯金属细粉、大卷重丝材、大规格高性能板、棒材及特种钨、钼制品等精深加工产品。 3推进两化深度融合

认真总结和推广行业先进企业的信息化经验，建立和完善有色金属工业信息化标准规范工作体系。通过技术改造，提高企业生产自动化水平。鼓励企业建设信息化集成管理系统，推广使用企业资源计划（ERP）和生产制造执行系统（MES），提高管控效率。

4加强标准化建设

适应有色金属工业加快产品结构调整、发展新材料的需要，建立、修订、完善技术和产品标准。进一步做好能耗、安全生产、清洁生产标准的制订。制订再生有色金属能源消耗标准和环保标准。加大参与国际标准化工作的力度，实现国际国内标准接轨和双向转化。 以重有色金属污染防治为重点，按照《重金属污染综合防治“十二五”规划》和《重点区域大气污染联防联控“十二五”规划》要求，遵循源头预防、过程阻断、清洁生产、末端治理的全过程综合防控原则，加快重点区域重金属污染防治。

1限制重金属污染排放项目

严格准入条件，优化产业布局，禁止在在自然保护区、饮用水水源保护区等需要特殊保护的地区，大中城市及其近郊，居民集中区等对环境条件要求高的区域内新建、改建、扩建增加重金属污染物排放的项目。到“十二五”末，仅保留少数符合环保排放要求的原生汞冶炼企业，取缔其他原生汞冶炼企业。汞触媒回收企业应配套有汞蒸汽回收装置，严格控制其他地区新建的汞触媒回收企业。

2积极推行清洁生产

大力推广安全高效、能耗物耗低、环保达标、资源综合利用效果好的先进生产工艺，强化从源头防控重金属污染。依法实施强制性清洁生产审核。加强重金属污染治理设施建设，鼓励企业在达标排放的基础上进行深度处理。实施区域综合整治，以湘江流域为重点，推进污染产业密集、历史遗留污染问题突出、风险隐患较大的重金属污染区域综合整治。

3强化监管能力建设

加强重金属污染环境监测能力，推行污染源自动监控，重金属废气、废水排放企业要安装相应的重金属污染物在线监控装置，并与环保部门联网。 1控制高耗能产业过快增长

提高节能环保市场准入门槛，严把土地、信贷两个闸门，严格控制新建高耗能、高污染项目。建立高耗能产业新上项目与地方节能减排指标完成进度挂钩、与淘汰落后产能相结合的机制。继续运用提高资源税、调整出口退税、将部分产品列入加工贸易禁止类目录等措施，控制高耗能、高污染产品出口。加大差别电价实施力度，提高高耗能产品差别电价标准。

2加快淘汰落后产能

依靠法律、经济和必要的行政手段以及技术进步，按期淘汰落后产能。

专栏7：落后产能淘汰目录 铜：鼓风炉、电炉、反射炉炼铜工艺及设备（2011年），铜线杆（黑杆）生产工艺，无烟气治理措施的再生铜焚烧工艺及设备，50吨以下传统固定式反射炉再生铜生产工艺及设备。 铝：铝自焙电解槽及100KA及以下预焙槽（2011年），利用坩埚炉熔炼再生铝合金、再生铅的工艺及设备，铝用湿法氟化盐项目，1万吨/年以下的再生铝，4吨以下反射炉再生铝生产工艺及设备。 铅：采用烧结锅、烧结盘、简易高炉等落后方式炼铅工艺及设备，1万吨/年以下的再生铅项目，未配套制酸及尾气吸收系统的烧结机炼铅工艺，烧结-鼓风炉炼铅工艺。 锌：采用马弗炉、马槽炉、横罐、小竖罐等进行焙烧、简易冷凝设施进行收尘等落后方式炼锌或生产氧化锌工艺装备。 锑：采用地坑炉、坩埚炉、赫氏炉等落后方式炼锑。 汞：采用铁锅和土灶、蒸馏罐、坩埚炉及简易冷凝收尘设施等落后方式炼汞。 其他有色金属：采用土坑炉或坩埚炉焙烧、简易冷凝设施收尘等落后方式炼制氧化砷或金属砷工艺装备，烟气制酸干法净化和热浓酸洗涤技术，再生有色金属生产中采用直接燃煤的反射炉项目。 3加大节能力度

严格执行《节约能源法》，按照国家节能减排总体要求，降低有色金属工业单位增加值能源消耗。积极推进有色金属行业电力需求侧管理试点示范。大力推广高效节能采选工艺和设备、自热强化熔炼工艺、低温低电压铝电解节能技术、湿法冶金节能先进技术等。积极开展节能技术和项目示范，推进能源转换和梯级利用，加强企业能源管理中心建设，提高能源利用效率。

金属矽又称结晶矽或工业矽，其主要用途是作为非铁基合金的添加剂。金属矽是由石英和焦炭在电热炉内冶炼成的产品，主成分矽元素的含量在98%左右（近年来，含Si量9999%的也包含在金属矽内），其余杂质为铁、铝、钙等。

基本介绍 中文名 ：金属矽  外文名 ：Silicon  分子式 ：Si  分子量 ： 280855 基本信息,定义,原子结构,矽的性质,矽的用途,矽的冶炼工艺,超纯矽,分类, 基本信息 中文名称:金属矽 中文别名:结晶矽;工业矽;矽微粉;矽粉;多晶矽;单晶矽;矽光学窗;矽 英文名称:Silicon 英文别名:silicon coating quality balzers; silicium; silicon, containing by weight not less than 9999 % of silicon; SiliconpowderNmesh; Silicon Monocrystalline; SiliconchipsNmm; SiliconrandompiecesNcm; Silicon wafer orientation P-doped; Silicon wafer orientation; Silicon powder; Siliconwaferorientation; Siliconwafer; Silicon (low oxygen); Silicon (3 oxygen levels); Silicon chips (999999%); Silicon random pieces (995%); Silicon solution 1000 ppm CAS:7440-21-3 EINECS:231-130-8 分子式:Si 分子量:280855 HS CODE:28046900 定义 “金属矽”（我国也称工业矽）是上世纪六十年代中期出现的一个商品名称。它的出现与半导体行业的兴起有关。国际通用作法是把商品矽分成金属矽和半导体矽。金属矽是由石英和焦炭在电热炉内冶炼成的产品，主成分矽元素的含量在98%左右（含Si量9999%的也包含在金属矽内），其余杂质为铁、铝、钙等。半导体矽用于制作半导体器件的高纯度金属矽。是以多晶、单晶形态出售，前者价廉，后者价昂。因其用途不同而划分为多种规格。据统计，1985年全世界共消耗金属矽约50万吨，其中用于铝合金的金属矽约占60%，用于有机矽的不足30%，用于半导体的约占3%，其余用于钢铁冶炼及精密陶瓷等。 原子结构 原子核外电子排布：1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 ； 晶胞类型：立方金刚石型； 晶胞参数：20℃下测得其晶胞参数a=0543087nm； 颜色和外表： 深灰色、带蓝色调； 采用纳米压入法测得单晶矽（100）的E为140～150GPa； 电导率：矽的电导率与其温度有很大关系，随着温度升高，电导率增大，在1480℃左右达到最大，而温度超过1600℃后又随温度的升高而减小。 矽的性质 矽是半金属之一,旧称“矽”。熔点为1420℃，密度为234克每立方厘米。质硬而脆。在常温下不溶于酸，易溶于碱。金属矽的性质与锗、铅、锡相近，具有半导体性质。矽在地壳中资源极为丰富，仅次于氧，占地壳总重的四分之一还多，以二氧化矽或矽酸盐形式存在。最纯的矽矿物是石英或矽石。矽有两种同素异形体：一种为暗棕色无定形粉末，性质活泼，在空气中能燃烧；另一种为性质稳定的晶体（晶态矽）。一般矽石和石英用于玻璃和其它建材，优质的石英用于制作合金、金属和单晶 矽的用途 矽大量用于冶炼成矽铁合金作钢铁工业中合金元素，在很多种金属冶炼中作还原剂。矽还是铝合金中的良好组元，绝大多数铸造铝合金都含有矽。矽是电子工业超纯矽的原料，超纯半导体单晶矽做的电子器件具有体积小、重量轻、可靠性好和寿命长等优点。掺有特定微量杂质的矽单晶制成的大功率电晶体、整流器及太阳能电池，比用锗单晶制成的好。非晶矽太阳能电池研究进展很快，转换率达到了8%以上。矽钼棒电热元件最高使用温度可达1700℃，具有电阻不易老化和良好的抗氧化性能。用矽生产的三氯氢矽，可配制几百种矽树脂润滑剂和防水化合物等。此外，碳化矽可作磨料，高纯氧化矽制作的石英管是高纯金属冶炼及照明灯具的重要材料。 八十年代的纸张——矽 人们称矽为“八十年代的纸张”。这是因为纸张只能记录信息，而矽不仅能记载信息，还能对信息进行处理加工以获得新的信息。1945年制造的世界上第一台电子计算机，装有18000个电子管、70000只电阻、10000只电容，整个机器重30吨，占地170平方米，相当于10间房子大小。而今天的电子计算机，由于技术的进步和材质的改善，在一个指甲盖大小的矽片上，可以容纳上万个电晶体；并且有输入、输出、运算、存储和控制信息等一系列功能。 微孔矽钙保温材料微孔矽钙保温材料是一种优良的保温材料。它具有热容量小、机械强度高、导热系数低、不燃烧、无毒无味、可切割、运输方便等特点，可广泛用于冶金、电力、化工、船舶等各种热力设备及管道上。经测试，节能效益优于石棉、水泥、蛭石和水泥珍珠岩等保温材料。特种矽钙材料可用作催化剂载体，在石油炼制、汽车尾气净化等多方面广泛套用。 矽的冶炼工艺 金属矽冶炼属于高耗能生产，我国的金属矽生产已由来已久，随着国家能源政策的收紧和节能减排的开展，以及对新能源的提倡，金属矽冶炼已经成为初级的产品和工艺，很多国内新兴的能源企业建设了金属矽，多晶矽，单晶矽，太阳能电池等一系列的循环产业链条，未来几年势必会影响我国整个能源领域的发展和新能源的套用。 下面介绍一下金属矽的冶炼工艺及流程。 1、 生产化学工业用矽的必要性 我国生产的金属矽（矽含量主要是985%），原来主要是冶金用矽，化学用金属矽（矽含量主要是9985%）的生产主要是从90年代中期以来有所发展，我国化学用矽的产量和出口量增长较快。1999年-2001年我国对日本出口的化学用矽已分别达到22万吨、3万吨、4万吨，2001年我国对日本出口的化学用矽已占日本化学用矽进口量的40%以上。中国已开始加入化学用矽生产和供应国的行列，生产化学用矽的企业不断增加。由于上海广济矽材料有限公司在2002年全面公开了碳热还原的冶炼工艺，致使中国在2002年到2004年之间，金属矽的产能迅速从年产10万吨，上升到120万吨。结果导致发改委的全面制裁，2006年，金属矽的实际产量又回落到70万吨。总个2006年，仅有上海广济矽材料有限公司大悟矽厂在新疆边陲建设成功万吨级金属矽厂晶鑫厂。其他又新建矽厂。化学用矽是指用于有机矽和多晶矽生产的金属矽。从世界范围来看，冶金用矽的消费量多于化学用矽的消费量，但随着科学技术的不断发展，化学用矽用于有机矽和半导体生产等领域不断拓宽，广泛用于生产有机矽单体和聚合物矽油，矽橡胶、矽树脂建筑物防腐、防水剂等，它们具有耐高温、电绝缘、耐辐射、防水等独特性能。用于电气、航空、机械、化工、医药、国防、建筑等部门。作为积体电路核心的电子元器件，95%以上是用半导体矽制成的，半导体是当代信息工业的支柱。“信息高速公路”中大量套用的光纤电缆中的光纤，也是以金属矽为原料生产的。美国和欧盟化学用矽的消费量已占金属矽总消费量的一半以上。化学用矽作为高新技术领域和重要基础产业得到广泛套用，其消费量是趋于稳定增长的。在国际市场正常情况下，每吨化学用矽比冶金用矽售价高300-400美元。所以，无论从满足出口和国内需求，还是从提高金属矽企业经济效益，提高产品质量，大力发展化学用矽生产都是必要的。 2、化学用矽生产原料在化学用矽生产上，原料是实现良好作业的先决条件。用石英的岩石作生产化学金属矽的原料，低灰分的含碳材料作还原剂。电炉法生产化学用矽的原料主要有矽石和碳素原料。碳素原料又以石油焦为主，有优质的无烟煤或木炭，也可以掺用一部分，以增加炉料比电阻。对原料要求具有必要的纯度，有良好的反应能力，以便达到产品的规格；还原剂具有不同的反应能力，以便能与石英石发生充分反应；炉料具有不同的成分，并且既有不同的粒度，以便通过适当的配合，使炉料电炉发生良好的影响。 21、氧化矽矿物冶炼金属矽的过程是无渣过程，化学矽冶炼对矽石的选用较严格，不仅杂质含量要少，还要求有高的机械强度、足够的热稳定性，适宜的粒度组成。化学用矽熔炼最好采用矽石。天然形态的氧化矽或者是以独立的石英矿物存在，或者是以几乎全是由氧化矽积成的岩石—矽石，或矽石形态的砂岩存在。生产化学用矽的含有氧化矽矿物中的杂质和粘著物，在熔炼过程中有的完全被还原，有的部分被还原，有的以化合物形态进入产品矽中或生成熔渣。这样不仅增大能量消耗，降低产品质量，还给熔炼过程造成困难。因此，对化学用矽冶炼所用的含氧化矽矿物的化学组成要求严格。要求SiO2大于99%，Fe2O3小于015%，Al2O3不大于02%，CaO不大于01%，杂质总和不大于06%。所用矽石在熔炼前必须进行水洗，表面清洁。 入炉的矽石要求有一定的粒度。矽石的粒度是冶炼的一个重要工艺因素。矽石适宜粒度受矽石种类、电炉、容量、操作状况以及还原剂的种类和粒度等多种因素影响，要根据具体的冶炼条件来决定。一般情况下，6300KVA三相电炉（1983年大悟矽厂建成），要求矽石粒度在8-100mm，3200KVA三相电炉，要求矽石粒度为8-80mm，而且中间粒度组成的比例要大些。粒度过大时，由于不能和捣炉粘料及反应速度相适应，易使未反应的矽石进入液体矽中，造成渣量增多，出炉困难，矽的回收率降低，能耗增大，甚至造成炉底上涨，影响正常生产。粒度过小，虽能增大还原剂的接触表面，有利于还原反应的进行，但反应过程中生产的气体不能顺利排出，又会减慢反应速度。粒度过小时。带入的杂质又会增多，影响产品质量。生产中一般小于5mm 的矽石不宜采用。 22碳质还原剂化学矽冶炼所用的主要还原剂有石油焦、烟煤、木炭。为增大炉料的电阻率，增加化学活性，也有搭配气煤焦，矽石焦、蓝炭、半焦、低温焦、木块的。在碳质还原剂化学成分中，主要应考虑固定碳、灰分、挥发分和水分。一般要求固定碳要高，所需还原剂总量减少，从而灰分带入的杂质少，渣量相应减少，电能消耗降低，化学矽中杂质含量降低。碳质还原剂的电阻率要大，气孔率要高。炉料电阻率主要取决于碳质还原剂。碳质还原剂电阻率大，化学活性好，矽的回收率高。 石油焦是所用于金属矽生产的还原剂中灰分最低的，含灰分017-06%，固定碳90-95%，挥发分不大于35%-13%。化学用矽冶炼采用石油焦做还原剂，这是因为它的灰分低，有利于提高产品质量。但由于石油焦电阻率小，反应性差，高温下易石墨化，用量偏大时，导致炉况不好控制，造成炉料不烧结、刺火严重、电耗高、出炉困难。 木碳具有很高的比电阻和反应能力，而且杂质含量少，是熔炼工业化学用矽的较为理想的还原剂，但用不同的木材和不同的方法制得的木炭其性质也很不同。去皮木炭的灰分含量通常比带皮木炭的灰分含量低二分之一至三分之一，树皮对木炭中灰分的含量有很大的影响。木炭主要成分是碳，灰分较低，一般小于10%。电阻率较大，化学活性好。多年的生产实践证明，木炭是满足冶炼化学用矽需要的重要碳质原料，但炭的来源受到限制，无法再使用木炭还原剂。 从国外的情况看，绝大多数国家已不再使用木炭。国内的很多厂家在寻求和使用木炭代用品方面也做了大量工作。实践证明，在各种碳质还原剂中，从反应能力和比电阻的大小来看，烟煤是木炭之外的另一种较为理想的还原剂。 烟煤的特点是电阻大，反应能力强，低灰分烟煤是经过洗选获得的。灰分含量可达3%左右，Fe2O3含量达02-03%，Al2O3含量小于1%。我国还原剂烟煤的灰分含量多在3%以上，而国外还原剂烟煤的灰分的含量多在1%左右，苏联采用的化学法精选烟煤，能得到氧化铁含量低于01%的精煤。烟煤代木炭的冶炼工艺的专利由上海广济矽材料有限公司和鄂尔多斯电力冶炼股份有限公司共同拥有。木块的作用在于增加料层的电阻，用量的大小都对炉况产生影响。木块用量过大，料层疏松、炉况变坏，电耗上升，木块由于着火点、含碳量都低，实际作还原剂微乎其微。 碳素原料中的杂质主要是灰分，全部由氧化物组成。在化学生产中，灰分中的氧化物也要被还原，既要消耗电能，又要消耗碳素，而且被还原的杂质仍然混入矽液中，降低了矽的强度。在生产实践中，炉料中每增加1%的灰分，就多耗电能100度-120度，因此，要求碳素原料中的灰分含量愈少愈好。 23电极电极是化学用矽生产中主要的消耗材料之一。化学用矽冶炼用电极，一般采用石墨电极和碳素电极，目前国内主要采用石墨电极。 在矽冶炼炉中，电极就是心脏，是导电系统的重要组成部分。电流是通过电极输入炉内产生电弧，用于化学矽冶炼。对电极材料的要求：（1）导电性好、电阻率小，以减少电能损失。（2）熔点要高，热膨胀系数要小，不易变形；（3）高温时有足够的机械强度，杂质含量低。石墨电极的灰分含量低，导电性、耐热性和耐腐蚀性能都比较好，是化学用矽冶炼的最佳选择。 3、化学工业用矽的冶炼工艺 化学用矽的工艺流程包括炉料准备，电炉熔炼，矽的精制和浇铸，除去熔渣夹杂而进行的破碎。在炉料配制之前，所有原料都要进行必要的处理。矽石在颚式破碎机中破碎到块度不大于100mm，筛出小于5mm的碎块,并用水冲洗洁净。因为熔炉中碎块在炉膛上部熔融，从而降低了炉料的透气性，使生产过程难以进行。石油焦有较高的导电系数，要破碎到块度不大于10mm，又要控制石油焦的粉末量。因其在炉膛口上直接燃烧，会造成还原剂不足。 化学用矽生产中，烟煤完全可以取代木炭，如湖南株洲精洗烟煤，固定炭达7719%，挥发分为194%，灰分含量341%，Fe2O3含量022%，Al2O3含量099%，CaO含量017%。经生产实践，采用此种烟煤冶炼化学用矽是可行的。 生产化学用矽用的木块和木片是用截材机和木片削片机加工的。炉料中碳质还原剂主要以石油焦和烟煤为主，木块和木片的用量要视炉况来决定。生产中不用木质，反而产品质量还更稳定。炉料的配比根据要求所生产的产品级别来定。石油焦和烟煤的配比按每批矿矽需要的碳量来确定。石油焦和烟煤的比例对炉料的工作电阻影响较大。 炉料各组分经称量后，将炉料混合均匀，待捣炉后，将混合均匀的炉料集中加入炉内。保持一定的料面高度，加料均匀。 化学矽生产是连续不断进行的。炉内的状况也不是永恒不变的。化学矽生产在电炉内是以电能转换成热能，然后再用热能直接加热物料而产生化学反应的过程。所以炉内的电气特性是非常重要的，熔炼实行闭弧操作，保持高温炉，提高热效率，提高电炉利用率，在研究中使用容量为3200KVA和6300KVA金属矽炉各一台。熔炼采用一定时间的焖烧和定期集中加料的操作方法进行。正常情况下炉料难以自动下沉，一般需强制沉料。炉况容易波动，较难控制。因此，在生产中必须正确判断，及时处理。每4小时出一次炉，进行精练浇铸，破碎挑渣整理入库。 4、电炉操作化学矽熔炼是在埋弧状态下进行的。为生产出恒定均质的金属矽，需要实行最佳的炉子操作，在熔炼过程中。热量主要来源电能。所以在炉膛内电流的流径路线及各路线的电流量的分布对炉膛内各区的温度分布和整个熔炼过程的进行有重要的影响，要注意保持三相电能的负荷平衡，这样才能提高产量，保证质量，降低电耗。 41加料和捣炉要想使矽的熔炼炉达到优质高产的目的，除了要求良好的电炉参数，精良的原料，合理的配比之外，操作方法的好坏是十分重要的因素。合理的加料方法对料层结构，电极在炉内的稳定性和热能的充分利用，起著主导的作用。生产中，加料和捣炉是结合进行的。要根据熔炼过程的不同情况和特点，适时地完成加料、捣炉作业。为了保持炉内有良好的透气性，需要进行扎眼和捣炉。小捣炉根据炉况而进行，大捣炉一般每一个小时左右进行一次，捣炉要快要透，捣炉捣出的块料推向炉心，捣炉过程中不能边捣炉边加新料。一个电极区一个电极区进行捣炉的操作是不可取的，必须集中统一捣炉、统一加料，这样才能保持较高的熔炼温度。稳定炉子操作最重要的因素是保持料层中恒定的温度分布。如果炉膛温度分布受到[破坏，炉子操作会受严重干扰。生产中炉料的粒度和均匀程度，加料和出炉以及炉膛料面的处理都会影响电极运动。电极移动过大、过强的捣炉都会使炉子操作不稳定。 42闭弧操作 闭弧操作是将电极适当地埋入炉料中，以半熔融炉料为阻抗体，在电极和熔融炉料之间产生电弧。要想做到闭弧操作，首先就要考虑投料方法。投料方法有一次投料法、分次投料法、多次投料法。除一次投料法是明弧操作外，其他方法都可以做到闭弧操作。化学矽生产中，我们采用分次投料法，料层结构稳定，电耗低，炉龄长。操作中要处理好几个问题：一是要选择好适合的电气参数，使电极能有适当深度地插入料层；二是要想办法控制好炉料的比电阻；三是炉料粒度对矽的冶炼有重要影响，粒度过大和过小对炉况都不利。闭弧操作的优点是：①炉内料层结构能形成一个完整的体系，炉料依次下沉；②弧光不外露，料面上辐射热损失大大减少，保持高炉温，热效率提高，从而增加产量、提高产品质量和降低电耗。③能使电极消耗量达到平衡稳定，避免发生惦记折断事故。④料面的温度比较低，使料面上的设备受到的热腐蚀较轻，延长了设备的寿命，提高电炉设备的利用率。⑤粉尘较少，可使炉面操作有一个较好的操作环境。炉子无论大小，只要采取适当措施，都可以做到闭弧操作，获得理想的生产效果。 43配电技术电弧炉是用电弧发生的热来进行加热的装置。在化学矽冶炼过程中，物理化学变化与电气制度有着紧密的联系。配电操作的好坏，对冶炼效率有十分重要的影响。电弧主要存在电末端，空腔受电弧冲击推力的作用，把物料腿开，形成灯泡形。熔炼过程中，电炉电气参数的控制是由配电工作完成的。一般情况下就是控制电极的埋入深度。浅埋电极，一般表明还原剂过剩，电极附近形成火眼，电弧声响亮，出炉矽温度低，数量少、电耗高。深埋电极，如果炉料中还原剂过少，电极将处于较低位置。因为炉料电阻随着炉料中碳的减少而增大，电阻增大使电流负荷下降，电极消耗增加，生产率降低。生产中，电极的埋入深度根据现场操作来确定。调节电极埋入深度就是改变炉料的电阻值，这是调节炉况的最佳手段。当电炉二次电压超过一定值后，电极会受损坏，矽的挥发损失增多，炉膛上部过热，热损失增大。二次电流，受电极允许电流密度的限制，也不能随意增大。 电流电压的比值，是炉前操作的重要因素。电流电压比过小，电极下不去，明弧生产难操作。电流电压比过大，电极插入炉料过深，生产不够十分理想。生产中，只有找到适当的电流电压比时，工作电流稳定，物料均衡和电极即使升降，才能取得最好的生产成果。调整工作电压是调整炉子的生产率的重要手段。炉子工作电压取决于两个方面：一方面是短网结构，要求电效率要高，功率因素应适当。另一方面是炉况，包括炉体结构和生产操作情况，熔炼中工作电阻的阻值很关键，它易变动，应努力使其稳定并趋近最佳值。一般情况，为保证正常的料面温度，提高电压。包这个正常的料面温度在600°C左右。使用符合规格的原材料，炉料粒度大，电阻就小，支路电流大，电极不易深入。 超纯矽 超纯矽（每一千个原子中杂质不高于几个原子）是最重要的半导体材料，广泛用于计算机、微波通讯、光纤通讯、太阳能发电等方面。半导体矽材料发展很快，每年单晶矽的用量超过2500吨，矽片消费25亿平方英寸。我国矽材料的研究和生产也有很大发展，直径3英寸以下的单晶已达到国际水平，并且建立了切、磨、抛工艺和设备，但总体水平与国际上还有一定差距。所以，我国超纯矽发展潜力很大，任重道远。 为什么把现时代称为矽时代在第七届国际晶体矽生产会议上，科学家们把现时代称为矽时代。为什么把矽提到如此高的地位呢？这是因为，当今世界正处在由工业时代走向资讯时代。在工业时代，领头的是钢铁，所以钢铁生产量标志著一个国家的经济和军事实力。在资讯时代，领头的是半导体材料——矽。可作半导体材料的品种为数是很多的，不过工业生产的品种并不多，主要是矽、锗、砷化镓和磷化镓等，而其中矽占整个半导体材料产量的90%左右。这就是人们把现时代称为矽时代的原因。 分类 金属矽的分类通常按金属矽成分所含的铁、铝、钙三种主要杂质的含量来分类。按照金属矽中铁、铝、钙的含量，可把金属矽分为553、441、411、421、3303、3305、2202、2502、1501、1101等不同的牌号。 工业上，金属矽通常是在电炉中由碳还原二氧化矽而制得。 化学反应方程式： SiO2 + 2C → Si + 2CO 这样制得的矽纯度为97~98%，叫做金属矽。再将它融化后重结晶，用酸除去杂质，得到纯度为997~998%的金属矽。 金属矽成分主要是矽，因此和矽具有相类似的性质。矽有无定形矽和晶形矽两种同素异形体。无定形矽是灰黑色粉末，实际上也是一种微晶体。晶形矽具有金刚石的晶体结构和半导体性质 ， 熔点 1410℃ ， 沸点 2355℃ ，莫氏硬度 7，性脆 。无定形矽化学性质活泼，在氧气中能剧烈燃烧。它在高温下与卤素、氮、碳等非金属发生反应，也能与镁、钙、铁等金属作用，生成矽化物。无定形矽几乎不溶于包括氢氟酸在内的所有无机酸和有机酸，但能溶于硝酸与氢氟酸的混合酸。浓氢氧化钠溶液能溶解无定形矽，放出氢气。晶形矽比较不活泼，即使在高温下也不与氧气化合，它也不溶于任何一种无机酸和有机酸，但可溶于硝酸和氢氟酸的混合酸以及浓氢氧化钠溶液。