CaCl2-NaCl-CaO熔盐中电解精炼Si的研究

以冶金级Si和电解Cu为原料,制备了Cu-31Si（摩尔分数,%）合金.以Cu 31Si合金为阳极、Mo为阴极和参比电极,采用循环伏安和计时电位方法研究了1173 K下熔盐81CaCl₂ 8.0NaCl 8.5CaO-2.5Si（摩尔分数,%）的阴极行为,讨论了熔盐中Si电解精炼过程的还原步骤.用SEM,EDS和电感耦合等离子原子发射光谱仪（ICPAES）分析和表征了Si晶体的形貌和组成.电解精炼后得到了多晶Si,与冶金Si原料相比,主要杂质含量都显著降低,特别是对太阳能级Si危害较大的杂质B和P去除效果明显,分别从42×10^-6和25×10^-6降至4.5×10^-6和8.2×10^-6.电解精炼过程的电流效率为84.4%.     

熔盐电解制备四元Mg-Zn-Li-Ca合金(英文)

在LiCl-KCl-MgCl2-ZnCl2-CaCl2熔盐体系中,以钼为惰性电极,在温度为943K时,直接电解制备Mg-Zn-Li-Ca四元合金。循环伏安研究表明,在LiCl-KCl熔盐体系中,添加MgCl2、ZnCl2和CaCl2后,Li的析出电位明显正移。计时电位研究表明,当阴极电流密度等于或者更负于-1.55A/cm2时,Mg、Li/Zn和Ca能够实现四元沉积。X射线衍射研究表明,恒电流电解可以制备出由不同相组成的Mg-Zn-Li-Ca合金。采用金相显微镜和电子扫描显微镜对合金样品进行表征。能谱分析结果表明,Mg元素和Ca元素在合金中分布均匀,而Zn元素主要分布在基体的边缘。     

熔盐电解共沉积Mg-Sr合金的电化学机理(英文)

采用循环伏安法、计时电位法和计时电流法,研究在700°C时不同MgCl浓度下,MgCl2-SrCl2-KCl熔盐体系中Mg和Sr共沉积的电化学过程。结果表明:由于Sr在Mg上形成欠电位沉积而形成液态Mg-Sr合金,从而使得Sr的实际析出电位降低0.5 V左右。在阴极相对电位低于-1.5 V左右时,Mg会析出,当阴极相对电位低于-2.0 V时,Mg和Sr会共析出。在Mg和Sr共析出时,整个电极过程不再是简单的扩散控制。计时电位法研究表明,Mg和Sr产生共电沉积的条件是在MgCl2浓度分别为2%、5%和10%(质量分数)的熔盐中,阴极电流密度分别为超过0.71、1.57和2.83 A/cm2。     

综述原铝精炼提纯工艺技术

分别介绍了原铝精炼提纯的三种工艺技术:直接净化法、电化学精炼法和偏析熔炼法,并对原铝精炼工艺技术的前景作出了展望。     

熔盐膜电解渗涂

熔盐膜电解渗涂采用微型电解池,有利于克服熔盐浴电解渗涂的某些缺点。熔盐膜盐铝有三种类型:阳极不可溶;阳极可以提供铝;无电解渗铝。熔盐中的歧化反应3AlCl AlCl_3 2Al实际上是电极反应的后置转换反应,在渗涂过程中起提供铝原子的作用。熔盐膜是一种由液、固两组成的分散体系,对流受到限制,传质仅依靠扩散和电迁移。电解过程受浓差控制,电极易极化,有利于多元共渗。已实现Al～Cr、Al-Si、Al-Mn、Al-Ce、Al-Y共渗。     

氯化物熔体中电解制备Dy—Cu中间合金的研究

用循环伏安法、恒电位电解断电后的电极电位－时间曲线、电位阶跃法和Ｘ射线衍射法研究了Ｃｕ电极在ＮａＣｌ－ＫＣｌ－ＤｙＣｌ３熔体中的电化学行为，获知Ｄｙ在Ｃｕ电极上的还原过程是首先生成Ｄｙ－Ｃｕ合金，然后才析出纯金属Ｄｙ．测得Ｄｙ－Ｃｕ合金在１０７３Ｋ的标准生成自由能；在１０２３－１１４３Ｋ范围内，Ｄｙ原子在Ｄｙ－Ｃｕ合金相中的扩散系数与温度的关系式为ｌｎＤ＝－６７．１×１０３／ＲＴ－１５．８，其扩散活化能为６７．１ｋＪ·ｍｏｌ－１．用自耗阴极法制取了Ｄｙ－Ｃｕ中间合金并对其工艺条件进行了探讨。电解制取了含Ｄｙ高达９２％（质量分数）的Ｄｙ－Ｃｕ中间合金，其组成为ＤｙＣｕ和Ｄｙ，电流效率可达８０％．     

熔盐电解制备Mg-Li-La合金(英文)

在温度为943K的LiCl-KCl-KF熔盐体系中添加不同浓度的La2O3和MgCl2直接电解制备Mg-Li-La合金。运用X射线衍射分析、扫描电子显微镜及能谱分析和金相显微镜对所得合金进行分析。结果表明,在熔盐体系中通过添加La2O3直接制备Mg-Li-La合金的方法是可行的。在电解过程中,温度不变,槽电压随着电流密度的增加而增加,而改变温度对于槽电压影响不大。X射线衍射分析结果表明,通过恒电流电解可以得到α+Mg17La2,α+β+Mg17La2和β+LaMg3三种不同镁、镧含量的Mg-Li-La合金。能谱分析结果表明,Mg元素在合金中分布均匀,然而La元素主要分布在晶界处与Mg形成金属间化合物。     

熔盐电解CuO/SiO2制备铜硅合金

以质量比为1∶1的CuO、SiO2混合氧化物为反应原料,熔融的CaCl2-NaCl为电解液,在槽电压2.8 V、电解温度700℃下,电解5 h制备得到Cu3Si/Si复合物。热力学计算结果表明,在700℃下,CuO优先被电解还原生成单质Cu,SiO2在SiO2/CaCl2-NaCl电解质/Cu三相反应界面进行电解还原,生成的单质Si与Cu自发进行合金化反应,生成Cu3Si。新生成的Cu3Si合金作为新的导电集流体,推进SiO2的电解反应。电解产物Cu3Si/Si的微观形貌为粒径在0.1~1.9μm之间的多孔颗粒堆积,Si颗粒覆盖在Cu3Si合金颗粒表面。     

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.     

酸洗去除冶金硅中的典型杂质

以王水和氢氟酸为酸洗介质,研究酸洗对冶金硅中典型杂质元素的脱除效果。结果表明:王水和氢氟酸对金属类杂质均有明显的去除作用,但对非金属B和P去除效率差。Al杂质经王水和氢氟酸酸洗后去除率分别为80%和86.3%,Fe杂质的去除率分别为78.6%和89.4%。氢氟酸对总杂质去除率比王水提高12%,但其对Cu的去除率仅为4.8%。Cu的相态分析表明:Cu在冶金硅中主要是以Al-Si-Cu合金相存在,抗氢氟酸腐蚀性强。与氢氟酸不同,王水通过化学破碎作用使硅粉粒度变小,利于杂质相暴露。两种酸对硅粉的损失率均小于3.5%。     

微波场在冶金级硅酸浸提纯过程的应用

为了降低冶金级硅粉中金属杂质的含量,本文比较了微波场、球磨活化、恒温水浴等不同反应条件对冶金级硅中金属杂质去除效果的影响.实验结果表明,微波场作用下杂质Fe、Al、Ca、Ti的去除效率分别为83%,73%,93%,54%;球磨活化作用下杂质Fe、Al、Ca、Ti的去除最率分别为78%,69%,83%,46%;恒温水浴作用下Fe、Al、Ca、Ti的去除效率分别为72%,54%,67%,38%.微波场作用效果要明显优于球磨活化和恒温水浴作用,且微波场作用时间少干另外两者,探讨了微波场湿法提纯冶金级硅、球磨活化湿法提纯冶金级硅的原理.     

金属硅的氧化精炼

冶金硅是生产有机硅和电子用硅的重要原材料 ,需精炼处理以降低其中的杂质。氧化法是比较有效的精炼除杂法 ,利用该法时选择具有合适密度、粘度、液相线温度和界面张力的炉渣是保证精炼反应顺利进行的关键。以钠钙硅酸盐玻璃为氧化剂对冶金硅的脱铝和脱钙进行了试验。结果表明冶金硅中的杂质铝钙去除率最高可达 93.1%和 96 .4%,铝和钙的含量最低降至 0 .0 7%和 0 .0 2 5 %,达到了很好的精炼效果。     

Hydrometallurgical purification of metallurgical grade silicon

The effects of the particle size of ground metallurgical grade silicon (MG-Si), the sort of acids, and the type of stirring on the purified efficiency of MG-Si were investigated. It was found that a particle size less than 0.1 mn was most effective for acid leaching; the extraction yield of impurities was increased by 9% with I-IF leaching compared with HCl leaching and HNO3 leaching, and increased by 7% with ultrasonic stirring compared with mechanical stilting. The principle of hydrometallurgical purification of metallurgical grade silicon under ultrasonic fields was also discussed.     

镁合金表面新颖多层的耐腐蚀Mg-Al金属间化合物涂层(英文)

通过AlCl3-NaCl熔盐扩散表面改性,在镁合金表面制备多层的Mg-Al金属间化合物层。熔盐扩散的处理温度为400 °C,此温度低于纯铝粉扩散的处理温度。熔盐扩散处理后,在镁合金表面形成 Al12Mg17、Al0.58Mg0.42和Al3Mg2多相层的金属间化合物涂层。通过电化学阻抗实验将表面改性和未经表面改性的镁合金的耐蚀性进行比较,发现镁合金表面经过熔盐扩散处理的极化电阻远大于未经表面改性镁合金的。这是因为在镁合金表面形成均匀的多相金属间化合物层。     

应用电磁感应造渣法去除冶金级硅中杂质硼(英文)

提出一种新的提纯工艺即通过造渣与电磁感应熔炼相结合的方法来去除冶金级硅中的杂质硼。采用自行设计的真空感应熔炼炉进行不同造渣系条件下除硼的研究。结果表明,SiO2-CaO-Al2O3渣系的除硼效果优于其它渣系,在1823K经过2h精炼后,冶金级硅中的硼含量由原来的1.5×10-5降到0.2×10-5。同时冶金级硅中的Al,Ca和Mg杂质得到了精炼,去除率分别达到85.0%,50.2%和66.7%。表明电磁感应造渣法是一种非常有效的去除冶金级硅中的硼和其他一些金属元素杂质途径。     

CaO-SiO_2熔渣精炼去除冶金级硅中杂质硼(英文)

利用CaO-SiO2熔渣去除冶金级硅(MG-Si)中的杂质硼。热力学分析和实验结果表明:纯SiO2基本上不能去除冶金级硅中的杂质硼。通过建立硼的分配系数与熔渣中SiO2和CaO活度之间的关系,从热力学上对CaO-SiO2熔渣的除硼能力进行表征。结果表明:随着渣中CaO配比的升高,硼的分配系数和去除效率大大提高。当熔渣组成为60%CaO-40%SiO2(质量分数)时,硼的分配系数达到最大值1.57。当渣硅比为2.5,精炼温度为1600°C以及精炼时间为3 h时,利用60%CaO-40%SiO2熔渣可以将冶金级硅中的硼含量从18×10-6降低至1.8×10-6,去除效率达到90%。     

冶金级硅吹Ar-H2O混合气精炼除

通过吹高纯氩气和水蒸汽混合气体的方法除去冶金级硅中的杂质磷。采用自行设计的吹气精炼装置,研究喷嘴类型、精炼时间、精炼温度、精炼气温度、精炼气流速等因素对除磷效果的影响。研究表明：使用侧壁和底部多孔型喷嘴,精炼时间3 h,精炼温度1793 K,精炼气温度373 K,精炼气流速2 L/min作为最优吹气精炼条件时,冶金级硅熔体中的磷元素质量分数由94×10-6降低到11×10-6。表明吹气精炼是一种有效的去除冶金级硅中磷的方法。