铝硅合金化法回收利用晶体硅切割废料的研究

为实现晶体硅切割废料的回收利用,本文以晶体硅切割废料为原料,引入冰晶石作溶剂,采用熔配法在1150 ℃的熔炼温度下制备出了Si含量16.06%的铝硅合金。产品的XRD、SEM/EDS、金相结构等表征结果表明合金成分单一,组织均匀,结构清晰。进一步对反应机理进行研究,发现冰晶石熔盐将切割废料均匀分散并将其表面的SiO2溶解,与后续加入的Al进行熔盐内铝热还原反应,暴露出来的Si和过量的Al液在相界面接触,Si最终进入Al液形成铝硅合金。     

金刚线切割废料制备铝硅合金的研究

在晶体硅片生产过程中会产生大量的切割废料,不仅造成资源浪费,而且带来环境污染,有效回收该废料已成为亟待解决的问题。以晶体硅金刚线切割废料为硅源制备铝硅合金,引入冰晶石作为熔剂来促进硅的溶解。研究了冰晶石分子比对合金硅含量、切割废料利用率以及铝损失率的影响,得到较优的冰晶石分子比为1.6,此时得到的合金硅含量为11.74%,切割废料利用率为64.75%,铝损失率为4.78%。合金产物的XRD分析及金相表征结果表明制得的铝硅合金组织较为均匀。此外,对熔炼过程的机理也进行了系统的研究,结果表明,熔炼过程可分为两步:第一步,切割废料表面的SiO_2被熔解,使得颗粒内部的硅暴露出来;第二步,熔盐中的Si与Al液在界面处接触,生成Al-Si进入铝液。     

微量钛硅对热浸镀锌铝合金金相组织的影响探究

通过向热浸镀锌铝合金中分别掺入微量钛、硅元素, 探究不同含量的钛、硅对锌合金金相组织的影响。结果表明, ZnAl系合金Ti含量在0~0.01%之间, 其晶粒从多向生长转为单向生长, 第三相分布均匀;Ti含量在0.01%~0.02%之间, 其晶粒从单向生长转为多向生长, 组织形态变化较大, 随着第三相增加, 出现局部集中现象。随着Al含量增加, ZnAlSi系合金中第三相Si相从分布在富铝相和富锌相向富铝相区域集中。Ti元素对合金组织细化效果优于Si元素, 对合金组织影响较为显著。     

热处理煤矸石活性评价方法的研究

用X射线光电子能谱（XPS对热处理煤矸石中Si 2p，Al 2p和O 1s的结合能进行试验研究，发现煤矸石质硅铝基胶凝材料的强度和煤矸石中硅、铝的结合能具有线性关系，煤矸石的硅、铝结合能可以用来表征煤矸石的胶凝特性和活性.热活化煤矸石Si 2p，Al 2p和O 1s的结合能之间具有很好的相关性.基于此提出硅铝质物料活性评价的新方法--用Si，Al表面结合能评价硅铝质物料活性.     

Zr含量对Er变质Al7Si0.3Mg合金组织及力学性能的影响[1]

本文在Al7Si0.3Mg合金含0.3%Er的基础上研究了不同Zr含量对合金组织及力学性能的影响。研究结果表明,在添加Zr元素之后,Zr与Er形成了第二相颗粒Al3Er和Al3Zr,这些第二相粒子在铝液凝固过程中起到双重形核和细化作用,显著细化α-Al和共晶Si的分枝,提高了合金的力学性能。当Zr含量为0.2%时,其抗拉强度达到了182MPa,延伸率为6.4%,较未添加Zr元素的合金抗拉强度和延伸率分别提高了16.7%和33.3%。     

二次铝灰工艺矿物学特性研究

二次铝灰因成分复杂且含有毒害组分,物质组成及堪布特性不明限制了二次铝灰的无害化处置和有价组分的资源化利用。本研究利用XRF、XRD、激光粒度、SEM-EDS等对山东某铝电公司的二次铝灰进行了工艺矿物学特性研究。结果表明:二次铝灰中主要含Al、Mg、F、Si、K、N等元素,Al组分含量达到约84.933%;二次铝灰中主要含铝物相有Al_2O_3、金属Al、AlN、MgAl_2O_4等。AlN、金属Al、Al_2O_3含量分别为18.13%、12.41%、25.89%,总的铝物相含量为56.43%。二次铝灰粒度细,且分布不均匀,d(0.1)为1.058μm,d(0.5)为37.544μm,d(0.9)为264.882μm;含铝组分主要为氧化铝、尖晶石和铝锰合金;铝的氧化物主要以粒状存在且粒度较小,铝镁尖晶石组分以针状存在,部分以粒状、放射状存在;铝金属组分以游离颗粒单独存在,部分与锰铁组分紧密共生,以合金的形式存在。含氟组分浸染在铝镁组分中,铁和硅等微量组分以合金态集中存在于二次铝灰中,钾组分含量较低且与铝镁组分紧密共生。     

激光重熔对高硅Si/Al复合材料组织的影响

对加压渗流铸造方法制备的高硅Si/Al复合材料进行激光重熔处理,以消除微小疏松缺陷,细化Si颗粒以及改善其与铝基体的结合.高硅Si/Al复合材料经激光重熔处理后,熔凝层Si颗粒细化均匀,疏松缺陷消失,但有气孔存在.在激光电流120A、扫描速度50mm/min的重熔规范下,气孔较少,且主要分布在熔凝区中下部.随激光电流增大、扫描速度的减小,Si颗粒逐渐变小,硬度值逐渐增大.重熔区的硬度远高于热影响区和基体,热影响区硬度略低于基体.     

Al-P中间合金变质+半连续铸造技术制备过共品Al-17Si合金铸锭

采用Al-P中间合金变质+半连续铸造技术制备了初生硅细小且分布均匀的过共晶Al-17Si合金铸锭.结果表明,Al-P中间合金变质剂主要作用是改变合金中初初生硅的形貌,使其由板片状转变为近球状,细化初生硅.使用Al-P中间合金操作简单,变质效果好且稳定,使用该中间合金无渣,无污染,提高合金的实收率.从时间上看可以完全省去变质处理过程,节约能源,降低铝耗.     

硅灰碳热还原制备硅铁合金

为了进一步提高硅灰的经济价值并减少环境污染。本文首先对硅灰回收利用制备硅铁合金过程中可能发生的反应及其热力学可行性进行了研究,分析了炉内发生的反应过程,并将冶炼温度确定为1700℃。然后向硅灰中添加Fe粉及石油焦经碳热还原反应成功冶炼出Si含量为34.85%的硅铁合金。通过对产物检测分析得出合金成分主要是Fe和Si,合金成分均匀、结构清晰。为实现硅灰固废的回收利用提供了一条新的工艺路线,并证实了该工艺的可行性。     

高硅铝土矿正浮选两段脱硅试验研究

本文以云南鲁甸高硅低铝硅比型铝土矿为研究对象,通过正浮选阶段磨矿阶段选别、两段脱硅工艺流程获得了较好的铝土矿精矿,浮选指标良好。原矿含Al2O360.78%、Si O220.84%,铝硅比(A/S)为2.92,主要脉石矿物为白云母、石英等。通过在粗磨条件下进行一段浮选脱硅,粗精矿再磨再选后进行二段浮选脱硅,产出合格精矿。粗精矿再磨后进行五次精选,闭路试验获得精矿产率为64.74%、Al2O370.83%,Si O28.40%、A/S为8.43、Al2O3回收率为75.83%的良好指标。     

铸造Al_2O_3/Al-Si合金复合材料的组织与断口形貌分析

研究了挤压铸造Al2 O3/Al Si合金复合材料的凝固组织和断口形貌。结果表明 ,在复合材料中纤维分布均匀 ,Al2 O3 纤维可作为硅相非自发形核的衬底 ;Al2 O3 纤维与铝合金基体之间的界面对材料性能影响很大。改善制备工艺应从控制界面反应和细化组织入手     

碳热还原粉煤灰物相变化规律

在感应炉中,空气气氛下,以粉煤灰为原料,木炭为还原剂,不同温度条件下对粉煤灰还原反应过程及合金进行研究。利用XRD,SEM-EDS技术对还原产物进行分析检测。结果表明,碳还原粉煤灰分为4个阶段：（1 373～1 673 K）Fe2O3和碳反应生成铁;（1 773～1 873 K）石英和碳反应生成SiC,莫来石发生分解并与碳反应生成SiC和Al2O3;（1 973～2 173 K）石英除生成较多SiC,还有少量Si生成,部分Al2O3和空气中的氮气生成Al5O6N,并最终分解成Al2O3和AlN;2 273 K氧化铝和SiC,C反应生成Al,Si,AlN和碳反应生成Al。高温下有气态的SiO,Al2O产生,造成部分铝硅损失。合金由3个相组成,3者相互混合存在,除含有较多Al,Si,Fe,Ca外,还含有部分SiC。在合适的配碳量下,Al2O3对SiC的生成有抑制作用。     

熔盐电解TiO2/SiO2混合物制备钛硅合金的热力学分析

以熔盐电解TiO2/SiO2混合物制备钛硅合金为研究对象,通过热力学计算,分析了TiO2/SiO2在直接电解还原过程中可能的反应路径。结果表明,TiO2和SiO2的电脱氧反应倾向于TiO2在单质Si基础上电解还原得到TiSi2,以及SiO2在单质Ti基础上得到Ti5Si3合金。中间产物CaTiO3和CaSiO3稳定,较难被还原。增大熔盐中O2-的活度有利于降低CaTiO3和CaSiO3的分解电压。CaTiO3在电脱氧后优先与Si反应生成TiSi2,CaSiO3在电脱氧后优先与Ti反应直接生成Ti5Si3。     

熔体过热处理及冷却速度对Al-Si过共晶合金凝固组织的影响

通过阶梯铸型、定量金相，电子显微技术，研究熔体过热处理、冷却速度对Al-Si过共晶合金铸件组织中初生硅相的影响。结果表明，熔体过热处理可以有效地改善初生硅的大小和分布。过热温度越高，初生硅粒子越细小，分布越弥散。快冷有利于抑制初生硅的析出，而慢冷有利于粗大组织的恢复，但是随着过热温度的升高，初生硅对冷速的敏感性降低。     

切割废硅粉球磨制备锂离子电池负极材料

硅碳复合材料被认为是最具潜力的下一代高能量密度锂离子电池负极材料。然而,当前锂离子电池负极用高品质硅碳材料的制备过程复杂、硅源成本高造成其价格高昂,严重阻碍了硅碳复合材料在锂离子电池领域的规模化应用。采用低成本的切割废硅粉为硅源、人造石墨为碳源,采用简单的高能球磨法一步制备废硅粉-石墨复合材料（WSi-G）。系统研究了废硅粉的属性特征和硅碳复合材料的微观结构,所制备硅碳复合微粉的电化学性能。结果表明,微米尺寸的废硅粉直接用于锂离子电池时的负极循环性能快速衰减,采用球磨法制备的硅碳复合材料用于锂离子电池负极时展现出优异的循环稳定性,在0.5 A g-1电流密度下循环160圈后其可逆比容量仍然可以稳定在428 mA·h/g以上。     

SiO2的熔盐电解还原反应热力学分析

熔盐电解SiO2制备单质Si过程中,电解温度、气体分压对SiO2的电解还原反应具有显著影响。热力学计算结果表明,在阴极电脱氧过程中SiO2的稳定性差,能够容易被电解还原生成单质Si,而中间产物CaSiO3稳定性好,其进一步电解还原相对困难。升高温度有利于降低SiO2和CaSiO3的电脱氧反应吉布斯自由能和分解电压。当以石墨为阳极时,气体组成包括CO和CO2,且各电解反应的分解电压随着气体分压的增大而降低,有利于电解反应的正向进行。     

增强体对铝硅合金复合材料中硅相形貌的影响

采用挤压铸造法制备Ａｌ２Ｏ３／Ａｌ－Ｓｉ合金复合材料。文章研究了增强体对铝硅合金中硅相形貌的影响。结果表明，氧化铝短纤维和硅相之间存在共格界面。此纤维可为硅相的非自发形核提供适宜的结晶衬底。复合材料中的初生硅可在短纤维表面形核并生长为颗粒状。复合材料中的纤维在Ａｌ－Ｓｉ共晶体的共生生长过程中，可触发硅相中的孪晶，导致纤维附近的共晶硅呈变质形态。     

煤矸石复合球团技术冶炼硅铝铁合金

通过分析煤矸石的活性硅、铝成分 ,提出了以煤矸石代替部分铝钒土冶炼硅铝铁合金。同时针对传统的原料块状入炉反应速度慢、粉尘多、电耗大等缺点 ,提出了复合球团方法。根据作者自己研制的 ZJ型复合粘结剂 ,分析了其粘结机理 ,并提出了合理的成型压力、水分和粘结剂掺量     

温度和钇含量对LiF-YF3-Y2O3电解质体系电导率的影响

LiF-YF3-Y2O3体系的电导率直接关系到熔盐电解法制备稀土钇合金过程的机理及节能增效。在1173~1373 K,使用连续变化电导池常数法(CVCC)法测定不同配比LiF-YF₃、LiF-YF₃-Y₂O₃体系的电导率,发现熔盐电导率随着温度的降低和熔盐中YF3、Y2O3含量的增加而减小,原因是大粒度络合离子的产生以及熔盐黏度的增加,导致熔盐中小体积自由离子(如Li⁺和F^-)的迁移阻力降低;熔盐电导率随温度变化的规律符合Arrenius方程。通过拟合获得了合理的二元和三元熔盐电导率与成分、温度之间的经验公式,可用来确定熔盐电导率的变化规律,为熔盐电解法制备钇合金奠定理论基础。