金属シリコンとは何ですか?なぜ現代産業にとって重要なのでしょうか?

冶金グレードのシリコンとも呼ばれる金属シリコンは、電気炉内で高純度の石英（またはシリカ）を炭素で還元することによって生成される灰色の光沢のある半金属材料です。{{2}{2}}シリコンは地殻で 2 番目に豊富な元素ですが、純粋な形で自然に存在することはありません。-1 トンあたり約 11,000～13,000 kWh を必要とするエネルギー集約的なプロセスを経て製錬する必要があります。-その結果、通常 98.5 ～ 99.9% のシリコンと、微量の鉄、アルミニウム、カルシウムが含まれる材料が生成されます。

金属シリコンの製造は、高純度の石英（SiO₂）を調達することから始まります。{0}これを炭素還元剤-石炭、木炭、木材チップなど-と混合し、浸漬アーク炉に供給します。 2,000 度を超える温度では、SiO₂ + 2C → Si + 2CO という反応が起こります。溶融シリコンは炉から出て冷却され、粉砕され、サイズと純度によって等級分けされます。主な生産地には、中国 (世界供給量の 70% 以上を占める)、ノルウェー、ブラジル、米国などがあります。

金属シリコンの多用途性により、いくつかの主要産業全体で需要が促進されます。

アルミニウム合金 (消費量の約 50%):シリコンをアルミニウムに添加すると、流動性が向上し、収縮が減少し、耐食性が向上します。これは自動車部品 (エンジン ブロック、ホイール) や建設部品にとって不可欠です。

シリコーンと化学物質 (約 30%):微粉末に粉砕された金属シリコンは塩化メチルと反応して、シリコンの前駆体であるクロロシランを生成します。これらのポリマーは、シーラント、潤滑剤、医療用インプラント、およびパーソナルケア製品に使用されています。

半導体と太陽光発電 (≈15-20%):エレクトロニクス用には純度 99.9999% (6N) までさらに精製する必要がありますが、金属シリコンは半導体ウェーハと太陽電池の両方の出発点です。グリーン エネルギーへの移行により、太陽電池グレードのシリコンの需要が急増しています。-

価格はエネルギーコスト（中国の電気料金、ヨーロッパの電力料金）、石英の入手可能性、建設および再生可能エネルギーの下流需要に影響されます。電気自動車（EV）と太陽光発電設備の成長に伴い、高品質のシリコン金属の必要性も高まっています。-しかし、エネルギー-と炭素-を大量に消費する産業でもあるため、（ノルウェーのように）水力発電を利用したり、熱回収のために排ガスを回収したりする取り組みが促進されています。-

本質的に、金属シリコンは、運転する自動車から再生可能電力網に電力を供給するソーラー パネルに至るまで、現代の製造業の目に見えないバックボーンです。{0}}その生産、用途、サプライ チェーンを理解することは、材料科学、世界貿易、低炭素技術を追跡する人にとって不可欠です。-