石英砂磁选—酸洗除铁机理研究

为了提高石英砂的杂质去除率,采用磁选加混酸酸洗工艺,并研究了酸洗反应动力学模型,对石英砂酸浸除杂进行理论指导。试验结果表明,铁去除率随着粒径减小而增大,150~180μm石英砂磁选效果最好。通过研究不同酸洗组合,发现混酸(硝酸+盐酸+氢氟酸)对铁的去除效果最好;使用混酸(V_酸∶V_水=1∶1),90℃水浴反应360 min,石英砂中铁去除率可达88.3%,铁杂质含量降为24.76μg/g,达到了精制石英砂的纯度要求。利用液固多相未反应核模型拟合发现,石英砂的酸洗过程控速步骤为产物内扩散控制,计算得出反应激活能Ea=51.73 k J/mol。     

掺Sn改善UMG-Si铸锭中铁对少子寿命的影响作用

为削弱有害杂质元素Fe对多晶硅性能的影响,采用Si-Sn微合金化的途径,研究Sn对不同Fe污染程度时提纯多晶硅(UMG-Si)定向凝固后少子寿命的变化。掺入30ppmw或100ppmw Fe杂质后,在Sn元素含量分别为0ppmw、15ppmw、30ppmw、50ppmw时,测试定向凝固多晶硅少子寿命变化。随着Fe含量增加硅锭少子寿命减少,初始杂质Fe含量为0ppmw、30ppmw、100ppmw时,硅锭中部平均少子寿命分别为0.81μs、0.52μs和0.40μs。掺入适量的Sn元素,能有效削弱杂质Fe的危害,提高少子寿命。当初始Fe含量为30ppmw时,掺入Sn为15ppmw、30ppmw后,硅锭中部平均少子寿命提高23%、25%。当Fe含量为100ppmw时,掺入Sn含量为15ppmw、30ppmw、50ppmw后,少子寿命可提高40%、50%、40%。原子半径比Si大的Sn原子引入晶格应力,抑制间隙原子Fe成核、阻碍Fe扩散,有效减少杂质Fe的危害。     

石英砂高温焙烧-酸洗除铁动力学研究

采用高温焙烧-酸洗方法除石英砂Fe杂质,实验结果表明,900℃焙烧最佳时间为180 min;焙烧后90℃水浴混酸酸洗360 min,石英砂中Fe去除率可达88.3％,Fe杂质含量降为34.61μg/g.通过扫描电子显微镜(SEM)表征该方法处理前后石英砂形貌,结果表明处理后石英砂表面出现明显裂纹和蚀坑,有助于酸液浸入颗粒内部,提高Fe去除率.利用收缩未反应芯模型对实验数据拟合,该酸洗反应控速步骤为产物内扩散控制,焙烧处理后酸洗反应更快,Fe去除率更高,活化能更低.经900℃焙烧,保温180 min处理石英砂,酸洗反应的活化能是30.88 kJ/mol,未焙烧酸洗反应活化能为36.18 kJ/mol,焙烧后酸洗反应活化能下降了17.2％,说明焙烧处理有利于石英砂的酸洗.