造渣氧化精炼提纯冶金级硅研究进展

冶金级硅是生产晶体硅太阳能电池的重要原材料,需精炼处理以降低其中的杂质含量.造渣氧化精炼是一种相对能耗低,耗时少的冶金级硅提纯技术,对新能源时代太阳能的发展具有重要影响.本文对目前造渣氧化精炼冶金级硅制备太阳能级硅的最新研究进展作了较为全面的阐述,详细介绍了国内外研究人员利用CaO-SiO2,CaO-SiO2-CaF2,CaO-SiO2-Al2O3,CaO-SiO2-Na2O等渣系氧化精炼去除冶金级硅中杂质的方法、工艺和效果;其中更着重介绍了最难去除元素之一—硼的去除,分析了这些渣系的应用特点和研究现状;最后对造渣精炼的优缺点进行了简要的总结并对其发展趋势做了展望.     

不同气氛下偏钛酸脱水行为动力学研究

偏钛酸脱水是制备二氧化钛化学过程的最后关键环节,借助同步热重仪测定了不同升温速率下偏钛酸热分析曲线,研究了不同气氛下其脱水行为动力学和机理.结果表明偏钛酸的脱水行为会受氧气的影响.偏钛酸在含氧气氛下先快速脱水,后缓慢脱水至反应完成,而在无氧气氛下(氩气和氮气)则以缓慢的速度进行脱水.利用无模函数法和有模函数法进行动力学计算后发现:偏钛酸的脱水行为在空气气氛下符合Avra-mi-Erofeev方程,脱水过程受晶核的形成和生长控制;而在无氧的气氛下符合幂函数法则,反应机理为一维相边界反应.研究结果将为进一步认知偏钛酸煅烧分解及相关含水钛氧化合物的脱水过程提供重要参考.     

用锌富集银锡合金中银的研究

计算了Ag3Sn及AgZn3相的摩尔吉布斯生成自由能;对银锡合金的加锌试验所得的样品进行电子扫描显微镜及能谱等分析。热力学计算结果表明,AgZn3比Ag3Sn更容易生成,用锌富集银锡合金中的银是可行的。试验结果表明,锌对银锡合金中的银有富集效果,加锌后,银以银锌化合物的形式富集于样品底部。     

红土镍矿真空碳热还原特性

通过红土镍矿含碳球团的还原实验,采用X射线衍射、扫描电镜、能量散射谱和化学成分分析等手段,研究红土镍矿原料性质、还原产物的物相转变和显微结构的变化规律,探讨红土镍矿的真空碳热还原特性.红土镍矿原料性质研究表明:在973 K时干燥焙烧红土镍矿能够改变矿物的微观结构,促进矿物的分解,提高矿物的还原性.实验结果表明:还原过程产物主要有SiC、Fe-Si合金、2MgO·SiO2、Mg和SiO气体,其中SiO挥发至冷凝系统歧解生成Si和SiO2,金属Mg在冷凝系统受到O、Si元素的轻度污染；添加剂CaO和CaF2可显著改善红土镍矿的还原效果,促进了镍铁颗粒的聚集.     

真空蒸馏从锡铅锑合金中提取锡的研究

从理论和实验两方面研究真空蒸馏分离三元锡铅锑合金的可能性,采用正交实验方法研究蒸馏温度、蒸馏时间和料层厚度三大因素对高锑锡铅锑三元合金(Sb26.07%)分离效果的影响,并探究了最佳分离条件。结果表明:对分离效果影响大小依次为蒸馏温度、蒸馏时间、物料质量,实现高锑锡铅锑三元合金高效分离的最佳条件是蒸馏温度1200℃、蒸馏时间25min、料层厚度6.6 mm。     

真空碳热还原脱除红土镍矿中镁的研究

元江高镁低品位红土Ni矿开发利用的关键在于提取Ni的同时,重视金属Mg等金属的综合回收利用。本文针对真空碳热还原红土Ni矿脱除金属Mg的过程进行了研究,探索处理元江红土镍矿的新工艺。借助XRD分析手段分别考察了40 Pa压强下,不同温度、不同配碳量和催化剂对剩余渣物相和Mg脱除率的影响,并利用SEM、EDS等手段研究了冷凝产物的形貌、结构和成分。热力学分析和实验表明,真空碳热还原红土Ni矿脱除金属Mg在工艺上是可行的,在反应温度为1500℃、保温90 min、配碳质量比为100∶42的条件下,Mg的脱除率可以达到93.85%,得到主要成分为FeSi和SiC的剩余渣;Ni品位由1.18%提高到3.24%;金属Mg晶体呈层状冷凝的六方致密结构,其平均纯度达到94%以上。     

分子相互作用体积模型在真空蒸馏分离铅-锡-锑三元合金中的应用

基于分子相互作用体积模型(MIVM),计算Pb?Sn?Sb三元合金体系的活度,并使用活度系数计算真空蒸馏过程中Pb?Sn?Sb三元合金体系的气液相平衡。结果表明：随着蒸馏温度和液相中锡含量的增加,气相中锡含量也不断增加;然而,在1100°C液相中锡含量为97%(质量分数)时,气相中锡含量仅为0.45%,分离效果较好。在真空(10 Pa)条件下,在1100~1300°C蒸馏温度范围内进行真空蒸馏分离Pb?Sn?Sb三元合金实验。结果表明：在1100°C时,当液相中锡含量为97%时,气相中锡含量为0.54%。最后对比分析了实验结果和预测值,分析表明实验结果和预测值吻合较好。     

MIVM在真空蒸馏分离锡锌合金中的应用及实验研究

基于分子相互作用体积模型,首先使用牛顿迭代法结合Sn、Zn的无限稀活度系数γ∞Sn、γ∞Zn计算得出对势能相互作用参数Bij和Bji,并利用Bij和Bji计算Sn-Zn二元系的活度aSn、aZn,并将理论计算值与实验值进行对比分析,最后计算得到Sn-Zn合金真空蒸馏过程中的气液相平衡组成.结果表明:活度计算值和实验值吻合较好;蒸馏温度为1073 K,液相中含锡量为90％时,气相中含锡仅为0.00001％,Sn-Zn合金能够通过真空蒸馏实现良好分离.进一步实验验证结果表明,蒸馏温度1073K、恒温时间100 min,15 Pa条件下,液相中含锡为90％时,气相中含锡为0.002％,实验结果与预测结果吻合较好.此研究为真空蒸馏分离Sn-Zn合金提供了可靠的理论依据及预测模型.     

铅铜合金真空蒸馏分离的研究

通过计算铅铜的饱和蒸气压、分离系数及气液相平衡图等热力学数据从理论上分析真空蒸馏分离Pb-Cu合金的可行性,计算结果表明:利用Pb与Cu饱和蒸气的差别采用真空蒸馏可以有效实现铅铜合金的分离.结合计算结果对含Cu5％～ 20％(质量比)的合金进行了实验研究,考察了蒸馏温度,蒸馏时间,熔体深度对合金分离效果的影响.实验结果表明:在蒸馏温度1373 K,蒸馏时间30min,料层厚度6mm的条件下,含铜量为5％ ～20％的铅铜合金经一次真空蒸馏后,得到Pb含量为99.9％的铅,铜含量为99.99％的铜,能够同时获得纯度较高的金属Pb与Cu.     

真空铁热还原氧化锂制备金属锂的热力学分析与实验初探

通过相关的热力学理论计算,对常压及真空条件下以碳酸锂为原料分解成氧化锂以及铁热还原氧化锂制备金属Li进行了热力学分析,计算结果表明:常压下碳酸锂很难发生分解反应,当系统压力降到1Pa时,碳酸锂的临界分解温度降为889K,并且真空中用铁还原氧化锂制备金属Li是可行的.并根据计算设计进行了铁还原氧化锂实验,实验结果表明:在热力计算上,系统压强为1～5Pa,温度为1423～ 1573 K的条件下,金属铁能还原出金属锂,锂的还原率为48％以上.