2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、目前,硅是光伏產(chǎn)業(yè)中應用最為廣泛的一種材料,其純度要求達到99.9999%(6N),其中,硼雜質的含量要嚴格控制在0.3 ppmw以下。冶金法作為一種高效、綠色、低成本的提純技術,適合我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求,其中,造渣精煉是冶金法中一種有效的除硼方法。
  本論文采用造渣精煉法去除工業(yè)硅中硼雜質,研究渣劑和工藝對除硼的影響,得出硼雜質的去除機理和動力學模型。此外,結合酸洗工藝去除硅中金屬雜質,研究其浸出行為和動力學模型。最后,對造

2、渣過程中產(chǎn)生的廢渣進行回收再利用。本論文的研究成果,為造渣精煉的工業(yè)應用提供理論依據(jù),其主要研究結果如下:
  (1)采用CaO-SiO2-CaF2渣劑除硼,造渣精煉后,硅中主要金屬沉積相是CaSi2;此外,還包含一些其它沉積相如:Si-Ca-Al,Si-Ca-Ti,Si-Fe-Ca-Al,Si-Fe-Ca-Ti和Si-Fe-Ca-Mn。在造渣過程中,最高硼的分配比(LB)可以達到4.5。
  該渣劑的除硼機理如下:4[B]

3、+2CaO+3SiO2=2CaB2O4+3Si
  硼雜質先與SiO2反應,生成BO1.5;然后與CaO反應,生成CaB2O4進入渣相。
  (2)采用Na2O-SiO2渣劑除硼,造渣精煉后,硅中主要金屬沉積相是Si-Fe-Ti-V;此外,還含有少量的Si-Fe-Ti、Si-Fe-Al和Si-Fe-Ca。在造渣過程中,大部分硼雜質以氧化的形式去除,繼而擴散到空氣中,其氧化除硼機理如下:m[B](Sorl)+nNa2O(Sor

4、l)=2nNa(l)+BmOn(g)
  硼雜質主要被Na2O氧化,最穩(wěn)定的氧化產(chǎn)物為B2O3;該反應屬于二級反應,反應速率表達式:1/C[B]-1/C[B]0=K2t,且反應系數(shù)為:6.725×10-4 ppmw-1 s-1。
  (3)在Na2O-SiO2造渣過程中,硼雜質從硅相擴散到渣相的主要限制步是其穿過硅液邊界層,且從硅相擴散到渣相的傳質系數(shù)隨硅液半徑的增加而減小,其值為:KB'=3.6638×10-4-10-6

5、cm/s(r=50μm-5000μm)。
  (4)對工業(yè)硅、CaO-SiO2-CaF2造渣硅和Na2O-SiO2造渣硅進行酸洗,其最好的酸洗溶劑分別為HCl+HF、HCl和HF。其中,對CaO-SiO2-CaF2造渣硅中金屬雜質進行酸洗動力學分析,其浸出過程符合破碎收縮模型(Cracking ShrinkingModel),且由界面化學反應控制。浸出速率與反應時間的關系式:1-(1-X/1-Xi)1/3=K1t
  (5)

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