内容发布更新时间 : 2024/11/19 19:26:26星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
1.1 金属热还原法
在实验室中，可将金属镁与二氧化硅的为细粉末混合加热而制得纯硅，其主要反映式
SiO2 + 2 Mg→Si + 2MgO
反应得到一种多孔的块状物体，用盐酸来处理，将氧化镁转化为氟化镁： 2MgO + 4HCl→MgCl2+2H2O
洗涤，过滤分离后，滤渣（不容于盐酸的固态物）即是硅和未反应的二氧化硅。用氢氟酸处理此滤渣，氢氟酸与二氧化硅起作用形成四氟化硅与水
SiO2+4HF→SiF4+2H2O
四氟化硅是无色的气体，很易挥发，剩下的暗褐色的残渣即是无定形硅 另外，用铝、锌还原二氧化硅也可以制得无定型硅，其原理与镁热还原二氧化硅基本相同。德国Heliotronic/Wacker公司引入CaO-SiO2液相助熔剂，在1600-1700.C下进行铝热还原石英砂：
3SiO2+4Al→3Si+2Al2O3
CaO-SiO2液相助熔剂既可以溶解副产物氧化铝，又可以作为液-液萃取介质，助熔剂与硅不互溶，从而可将硅分离开来。
该方法多用于实验室，其成分主要取决于原料成本，而镁、铝、锌金属粉的价格较高，资源能效较低，经济效益不明显，故难以实现工业化。 1.2非金属热还原法
工业上，以含SiO2的矿物（硅石或石英等）为原料，以碳质物（木炭，石焦油，煤等）为还原剂，在矿热炉内熔炼制得工业硅，通常称为碳热还原法或电热法。复杂Si-O-C体质由Si、O、C这三种元素构成，主要存在SiO2、SiO、Si、SiC、C、CO等六种物质，副反应较多，主要反应式为
SiO2+2C→Si+2CO
生产的工艺流程都大致可以分为原料准备、配料、熔炼、出炉铸锭、产品破碎包装、回收硅灰等几个部分。
该法多用于工业生产，工艺相对成熟，原料易得且成本较低，产品纯度较高，通常硅的质量分数可达97.00%-99.00%，但能耗较大，属高能耗产业。
20世纪70年代起，德国Simens、挪威Elkem、Sintef等公司分别改良碳热还原法制得纯硅。复杂Si-O-H体系由Si、O、H这三种元素构成，主要存在SiO2、
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SiO、Si、O2、H2O、H2等这六种物质，副反应较多，主要反应式
SiO2+2H2→Si+2H2O
与碳热法相比，该方法没用中间产物SiC的生成，硅的收率较高；采用氢气做还原剂，氧化产物清洁无污染，环境效益好；可以直接制备高纯太阳能硅，不需要纯化过程，生产成本低，市场潜力较好。
4 硅的用途
1.1高纯的单晶硅是重要的半导体材料
在单晶硅中掺入微量的第IIIA族元素，形成p型硅半导体；掺入微量的第VA族元素，形成n型和p型半导体结合在一起，就可做成太阳能电池，将辐射能转变为电能。在开发能源方面是一种很有前途的材料。另外广泛应用的二极管、三极管、晶闸管和各种集成电路（包括我们计算机内的芯片和CPU)都是用硅做的原材料
1.2金属陶瓷、宇宙航行的重要材料
将陶瓷和金属混合烧结，制成金属陶瓷复合材料，它耐高温，富韧性，可以切割，既继承和陶瓷的各自的优点，又弥补了两者的先天缺陷。可应用于军事武器的制造第一架航天飞机“哥伦比亚号”能抵挡住高速穿行稠密大气时磨擦产生的高温，全靠它那三万一千块硅瓦拼砌成的外壳。 1.3光导纤维通信，最新的现代通信手段
用纯二氧化硅拉制出高透明度的玻璃纤维，激光在玻璃纤维的通路里，无数次的全反射向前传输，代替了笨重的电缆。光纤通信容量高，一根头发丝那么细的玻璃纤维，可以同时传输256路电话，它还不受电、磁干扰，不怕窃听，具有高度的保密性。光纤通信将会使 21世纪人类的生活发生革命性巨变。 1.4在冶金方面
硅以硅铁（硅铁合金）形式作为铸铁式的脱氧剂。也制造高硅铁合金（硅的含量从14%~94%不等），增强铁的抗腐蚀性能。 1.5大量应用于化学工业
用以合成硅酮化合物、硅酮油、硅酮树脂和硅酮胶。适合这一用途的硅的材料要求有相当高的纯度。其中硅的含量要求达到98.53%。生产这一类硅材料需要采用较严格的工艺流程。 1.6在硅胶方面
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天然橡胶和合成橡胶的使用温度，——般都在150℃以下，否则就会老化变质。20世纪40年代发展起来的硅橡胶，是以硅一氧一硅为主链的半无机高分子弹性体，兼有无机材料和有机材料的某些特点，使用温度范围广。硅橡胶还具有优异的耐臭氧、生理惰性和电气性能。某些特殊结构的硅橡胶，更具有优良的耐油、耐溶剂、耐辐射等特性，因此，硅橡胶广泛用于航空、字宙航行技术、电气及电子工业部门。
另外，硅是同位素电池中换能器的主要材料；也是一种便宜而轻巧的太阳能电池材料。还是制航天飞机用的耐热而极轻的硅瓦的材料。
由于硅是微电子技术的关键材料,所以有人称现在为“以硅片为代表的电子材料时代”。
当然硅的作用还远不止这些，它更多的作用还有待开发。
参考文献
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