液氮改性-机械破碎法分离回收废旧光伏电池板

随着我国光伏装机总量逐年攀升,未来将会有大量的光伏固废需要回收处理。光伏电池板作为光伏发电设备的主要部件,对其进行简单的破碎热解回收,释放的有毒气体对生态环境有极大危害,并且其中的有价资源也无法高值利用。采用液氮对光伏电池板进行改性,并利用机械破碎法破碎改性后的光伏电池板。研究了液氮改性对电池板硅材料富集和玻璃去除的影响,考察了液氮改性—机械破碎后电池板中各主要材料如硅材料、玻璃、金属和有机物在不同粒级破碎颗粒中的分布情况。结果表明,与未改性光伏电池板相比,液氮改性后的光伏电池板EVA(乙烯—醋酸乙烯共聚物)胶膜粘黏力显著下降、脆性升高,更易于从各组分的界面处脱落,玻璃去除率和硅富集程度明显高于常规破碎的。在破碎8s时,硅富集程度最大,富集率为72%,玻璃去除率为70%。通过机械分级破碎预处理,可促使光伏电池板表面大部分EVA胶膜暴露,在有效减少后处理物料质量的同时,创造更多的扩散通道,可强化后续化学法的深度分离。     

镁热还原法制备超微细无定形硼粉

以B2O3为原料,Mg粉为还原剂,通过自蔓延镁热还原反应获得还原产物,经过对还原产物的盐酸溶浸后,制备出超微细无定形硼粉.研究镁热还原工艺对产物的影响,利用激光粒度分析仪测定无定形硼粉的粒径,用静态表面吸附仪测定77.3 K下硼粉的氮吸附等温曲线,通过XRD和SEM分别对还原产物和无定形硼粉的物相及形貌进行分析.结果表明在B2O3-Mg体系中,影响硼粉纯度的杂质主要是反应过程中生成的酸不溶物MgBx、BxO、Mg2SiO4、FeBx及较难溶物xMgO.B2O3等,在镁热还原过程中应尽量抑制该类化合物的生成.通过优化制备工艺,在w(B2O3)/w(Mg)为3.0的条件下,制备出硼含量为94.6%、比表面积8.2 m2/g、等效粒径0.36 μm的形貌不规则的超微细硼粉.     

工业硅炉外吹气精炼除硼研究进展

冶金法太阳能级多晶硅技术具有能耗低、成本低和环境友好等特点,正逐步取代投资大、成本高的化学法而成为全球研究的热点.硼是工业硅中最难去除的非金属杂质之一,本文阐述了工业硅的生产过程和吹气炉外精炼除硼的原理,综述了国内外工业硅炉外氧气、湿氢、湿氧、湿二氧化碳以及吹气-熔渣联合精炼等工艺技术,并对本课题组湿氧精炼除硼的研究进行了重点介绍,分析了吹气精炼过程硅的损失问题,最后指出吹气-熔渣联合法是冶金法炉外精炼的发展方向.     

Boron removal from metallurgical grade silicon by oxidizing refining

A purification process was developed to remove impurity element boron from the metallurgical grade silicon by the electric arc furnace refining. The thermodynamic equilibria calculation and experiment to remove boron in the oxidizing atmosphere were performed and analyzed. Boron is removed as the gaseous species BxOy and BxHzOy in O2 and H2O-O2 atmosphere respectively. The equilibrium pressure of BxHzOy is 105-1010 times that of BxOy. Boron is removed and its content in silicon is reduced from 18×10-6 to 2×10-6 in the Ar-H2O-O2 atmosphere in the electric arc furnace.     

超细高能燃料无定形硼粉的自蔓延制备与表征

采用自蔓延高温合成(SHS)法,用高活性金属Mg粉还原B2O3粉,通过镁热还原反应B2O3 3Mg→2B 3MgO制备出超细高能燃料无定形硼粉,研究镁热还原工艺对还原产物的影响.采用X射线衍射仪对盐酸溶浸后的还原产物进行物相分析.结果表明:还原过程中生成的酸不溶物MgB6、BxO、Mg2SiO4、FeB49是影响硼粉纯度的主要杂质.利用费歇尔粒度测试仪(F.S.S.S)检测无定形硼粉的平均粒径和比表面积.通过优化制备工艺,在B2O3/Mg(质量分数,%)为3.0、反应体系温度为850℃的条件下,可制备出纯度高于94%、比表面平均粒径为0.5～0.7μm、比表面积达4～6m2/g的超细无定形硼粉.     

硼硅比对飞灰玻璃化过程Cr固化赋存形态的影响

以垃圾焚烧厂产生的焚烧飞灰、钢渣、铬渣为主要原料,采用熔融玻璃化方法制备出CaO-SiO_2-Fe_2O_3体系低熔点玻璃固化体。采用X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)等分析测试手段研究了硼硅比对垃圾焚烧飞灰玻璃化的影响,考察了不同硼硅比时固化过程Cr赋存形态的变化规律以及Cr的固化稳定性。结果表明,硼与飞灰中高钙形成硼酸钙低熔点矿物相可使飞灰的熔化温度从1 300～1 600℃显著降到950℃;增大硼硅比可抑制铬钾矿的形成,最终形成玻璃体包裹负载Cr的尖晶石相;采用HJ/T 299—2007 《固体废物浸出毒性浸出法—硫酸—硝酸法》评价玻璃固化体的固化稳定性,Cr离子的浸出浓度为0.47mg/L,远低于国标限值。采用飞灰熔融法制备的低熔点玻璃固化体可以将重金属元素Cr稳定固化。     

冶金级硅吹氧精炼过程中杂质的热力学行为和赋存状态

吹气精炼是一种从冶金级硅熔体中直接去除杂质的有效方法.研究了冶金级硅中杂质在吹氧过程中的热力学行为,通过与吹氧精炼前的比较,得到了精炼后硅中杂质的去除效率.研究发现,Ca、Al的去除率高于90％,B、Yi的去除率接近50％.通过XRD手段研究了冶金级硅中杂质的赋存状态,并确定了Al3Ni、NiSi2和Al3Ni等金属间化合物的存在.同时实验发现,除了Liquid、Diamond-Si、SiB3、SiB6、SiBn和β-B六个物相外,Si-B二元系中还存在SiB4相.通过SEM-EDS分析了吹O2精炼前、后冶金级硅中夹杂物的化学组成及形态变化.由于精炼过程中大多数Ca、Al以熔渣形式氧化而被去除,硅中白色夹杂的数量大幅度减少,而Fe、Ni、Mn等由于不能氧化而去除,在夹杂物中含量升高.     

稻壳灰制备金属硅的研究

以稻壳灰为原料碳热还原成功制备了金属硅,考察了C/SiO2质量比对制备金属硅的影响,利用XRD和Ra-man等测试方法对样品进行了表征。结果表明,当C/SiO2质量比为1∶2.5时,样品的主要晶相为金属硅,该研究降低了金属硅生产的成本,同时也为稻壳灰的资源化提供了一条新途径。     

硅酸钙渣系中加入钠盐对硅切割废料分离与提纯的影响

晶体硅切割废料的综合回收是目前光伏行业亟待解决的问题.本研究以CaO-SiO_2为造渣剂基体,加入钠盐作为添加剂形成CaO-SiO_2-Na_xA_y渣系,在中频感应炉中进行硅切割废料的分离与提纯实验,研究CaO-SiO_2-Na_xA_y渣系对废料中硅的分离与提纯的影响.研究表明,该造渣剂对切割废料中金属硅具有很好的分离与提纯效果,硅中Al、B、P的去除效果明显,去除效率分别为91. 67%、93. 09%和37. 18%,但该方法对Fe和Ni没有去除效果.同时,由于CaO的添加会导致Ca含量的升高.     

镁热还原法制备无定形硼粉绝热温度的计算与动力学研究

随B2O3过量系数γ的增加,Mg热还原B2O3反应3Mg(l) B2O3(l)=3MgO(s) 2B(s)的绝热温度(Tad)降低.当B2O3的过剩系数γ小于1.102时,反应才能以正常的自蔓延方式进行,此时该反应的绝热温度Tad等于1800K.由DTA曲线分析可知,该反应起始反应温度在750～810℃之间,属于液-液反应机制.通过计算可知:反应3Mg(l) B2O3(l)=3MgO(s) 2B(s)的表观活化能E=18.8kJ*mol-1,反应级数为n=0.7.