1. jedrna surovina minerali silicijevih materialov
Priprava silicijevih materialov (polisilikon ali monokristalni silicij) je odvisna od visokih - čistosti silicijevih elementov, njegovi surovini pa v glavnem iz naslednjih treh naravnih mineralov:
1. kvarcit
- Vsebnost silicijevega dioksida (SiO2) presega 90%, tekstura pa je težka, ki jo je treba zdrobiti in očistiti.
- Tipična nahajališča so razdeljena v Xinjiang, Kitajsko, Arkansas, ZDA itd., Z globalnimi rezervami približno 30 milijard ton (po podatkih USGS 2022).
2. kremenči pesek
- Naravni sedimentni pesek z vsebnostjo SiO2 95%-99%, nekaj nečistoč, se lahko neposredno uporablja za proizvodnjo silicijevega (industrijskega silicija) metalurškega razreda.
- Avstralija in Indonezija sta glavna proizvodna področja visokega - kakovostnega kremenčevega peska, ki predstavlja več kot 40% globalne ponudbe.
3. Vena kremen
- Visok - mineral čistosti, ki ga tvorijo hidrotermalne nahajališča, z vsebnostjo sio₂ več kot 99,5%, je idealno surovino za elektronske silicijeve materiale -.
- Rudnik kremena v Donghaju, Jiangsu, Kitajska je znana po svoji ultra - visoki čistosti, ki podpira 70% domačega povpraševanja po visokih - končnih silicijevih materialih.
2. Drugi potencialni silicijevi viri in njihove omejitve uporabe
Poleg zgornjih glavnih mineralov nekaj silicija -, ki vsebujejo minerale, zaradi tehničnih ali ekonomskih dejavnikov še ni bilo uporabljeno v velikem obsegu:
- feldspar: vsebina SiO₂ je približno 60%- 70%, kar zahteva kompleksen postopek čiščenja in se trenutno uporablja samo v keramični industriji nizkega cenovnega razreda.
- minerali gline: predvsem aluminosilikati, z visoko porabo energije za ekstrakcijo silicija, vendar japonski učenjaki preučujejo njegovo nano - tehnologija silicijevega ekstrakcije (2021 "naravni materiali").
- Biosilicon: Pepel riževe lupine vsebuje 90% sio₂, Brazilija pa je zgradila pilotsko proizvodno linijo, vendar je proizvodna zmogljivost omejena.
3. Vpliv izbire rude na kakovost in stroške silicijevega materiala
1. Razlika v čistosti: Elektronski silicijevi material -, ki ga proizvaja ven kremen, ima čistost 99,9999% (6n), medtem ko se kremenči pesek običajno uporablja za metalurški silicij - s čistostjo 99% -99,9% (2n-3n).
2. Primerjava porabe energije: Čiščenje kvarcita zahteva visoko temperaturo več kot 1700 stopinj, kar je 20% večje od porabe energije kremenčevega procesa peska (poročilo International Energy Agency 2023).
3. Geografski dejavniki: Obsežni stroški prevoza afriškega kremenčevega peska na Kitajsko so za predelavo 15% -30% višji kot pri lokalnem krementu, vendar je odobritev varstva okolja preprostejša.