Siliziummetallklassifizierung

Siliciummetall wird üblicherweise nach seinem Gehalt an Eisen, Aluminium und Calcium, den drei Hauptverunreinigungen in Siliciummetall, klassifiziert. Je nach Gehalt an Eisen, Aluminium und Calcium wird Siliciummetall in verschiedene Qualitäten unterteilt, darunter 553, 441, 411, 421, 3303, 3305, 2202, 2502, 1501 und 1101.

In der Industrie wird Siliciummetall üblicherweise durch Reduktion von Siliciumdioxid aus Kohlenstoff in einem Elektroofen hergestellt. Die chemische Reaktionsgleichung lautet: SiO₂ + 2C → Si + 2CO. Das so gewonnene Silicium hat eine Reinheit von 97–98 % und wird als Siliciummetall bezeichnet. Nach dem Schmelzen, der Umkristallisation und der Entfernung von Verunreinigungen mit Säure erhält man Siliciummetall mit einer Reinheit von 99,7–99,8 %.

Siliciummetall besteht hauptsächlich aus Silicium und weist daher ähnliche Eigenschaften wie Silizium auf. Es gibt zwei Modifikationen: amorphes und kristallines Silicium. Amorphes Silicium ist ein grauschwarzes Pulver, das aus Mikrokristallen besteht. Kristallines Silicium besitzt die Kristallstruktur und Halbleitereigenschaften von Diamant, einen Schmelzpunkt von 1410 °C, einen Siedepunkt von 2355 °C, eine Dichte von 2,32–2,34 g/cm³, eine Mohshärte von 7 und ist spröde. Amorphes Silicium ist chemisch reaktiv und verbrennt heftig in Sauerstoff. Es reagiert bei hohen Temperaturen mit Nichtmetallen wie Halogenen, Stickstoff und Kohlenstoff und bildet mit Metallen wie Magnesium, Calcium und Eisen Silicide. Amorphes Silicium ist in allen anorganischen und organischen Säuren, einschließlich Fluorwasserstoffsäure, nahezu unlöslich, jedoch in einem Gemisch aus Salpetersäure und Fluorwasserstoffsäure löslich. Konzentrierte Natronlauge löst amorphes Silicium unter Freisetzung von Wasserstoffgas. Kristallines Silicium ist relativ reaktionsträge und verdampft selbst bei hohen Temperaturen nicht in Gegenwart von Sauerstoff. Es ist unlöslich in anorganischen und organischen Säuren jeglicher Art, aber löslich in einem Gemisch aus Salpetersäure und Fluorwasserstoffsäure sowie in konzentrierten Natriumhydroxidlösungen.