复合熔析精炼去除工业硅中的非金属杂质硼

在1550℃下将CaO-SiO2-Al2O3三元渣与Sn-Si合金混合精炼,降温熔析去除工业硅中的杂质B,考察了渣系光学碱度及合金组成对B去除的影响及作用机理. 结果表明,渣系光学碱度增大,BO1.5的活度系数降低明显,增加了B的分配系数,即增强了精炼效果. Sn-Si合金中Sn比例从0增至70%时,B在渣相与合金相间的分配系数从3.16提高至13.8,硅中B含量最低为0.89′10-6,最高除硼率为93.3%;当Sn比例大于30%时,合金粘度大幅降低,B的分配系数提高;当Sn比例为70%、合金粘度为0.61 mPa×s时,渣系CaO-SiO2-20%Al2O3与CaO-SiO2-40%Al2O3精炼工业硅所得最大B分配系数分别为10.1和12.3.     

Al-Si合金熔渣精炼过程中Al和B在渣金两相间的迁移与分配规律

在1500℃下将Al-Si合金与CaO-SiO_2-Al_2O_3熔渣混合精炼,考察了渣金比、精炼时间对体系中元素Al和B在渣金两相间分配的影响,并解析了这两种元素的迁移过程。结果表明:熔渣40%CaO-40%SiO_2-20%Al_2O_3和60%Al-Si合金在渣金质量比为5时,精炼硅中B含量由302.74×10~(-6)降至23.37×10~(-6)。元素Al和B在渣金两相间的迁移规律基本一致,呈现出明显的阶段性特征。合金中Al元素在精炼10 min内相间迁移最为剧烈,Al的转化率达到96.52%,剩余少量Al以Al-Si相或Al-Si-Ca相存在于硅晶界处;而B元素在精炼30 min内向渣中迁移效果最为显著,迁移比分别为12.32、10.96,继续延长时间二者含量均变化缓慢。Al元素的氧化会改变精炼渣的组成,精炼相同时间时,随渣中w(CaO+Al_2O_3)/w(SiO_2)值增大,精炼硅中B含量呈先下降后上升的趋势,B含量在w(CaO+Al_2O_3)/w(SiO_2)值1.24附近有最小值8.01×10~(-6),此时B的迁移比达到37.80。