熔渣精煉是冶金行業(yè)中最主要且有效的精煉方法之一。已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、有色金屬及多種合金精煉中。例如高純鋼精煉過程中的脫氮,雜質(zhì)的去除都是在熔渣精煉的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。熔渣精煉對于硅中B元素的去除有著顯著效果。通過課題組前期研究可以確定熔渣的物化性質(zhì)以及結(jié)構(gòu)對熔渣的精煉效果有重要的影響。因此熔渣結(jié)構(gòu)以及熔渣性質(zhì)的研究對于解決B的去除,推進(jìn)冶金法的發(fā)展以及推進(jìn)光能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有重要的意義。CaO-SiO_2熔渣是渣精煉的基礎(chǔ)渣系,在精煉過程中B元素會被氧化吸收從而形成CaO-SiO_2-B_2O_3渣系。因此對于CaO-SiO_2-B_2O_3熔渣結(jié)構(gòu)以及性質(zhì)研究十分重要。電導(dǎo)率是熔渣重要的物化性質(zhì),不僅可以為模型建立提供基礎(chǔ),還能反映熔渣結(jié)構(gòu)方面的信息。熔渣性質(zhì)由熔渣結(jié)構(gòu)決定,本文從結(jié)構(gòu)層面出發(fā)研究熔渣電導(dǎo)率。實驗過程中采用四電極法對熔渣電導(dǎo)率進(jìn)行精確測量與研究,利用拉曼光譜于固體核磁核磁等檢測熔渣網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)聚合度以及B元素在熔渣中的存在形式。結(jié)果顯示隨著B_2O_3含量的增加熔渣網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)聚合度增高,并且出現(xiàn)BO_3三角體結(jié)構(gòu)單元和BO_4正四面體結(jié)構(gòu)單元,其中BO_3三角體結(jié)構(gòu)單元占主導(dǎo)地位。隨著B_2O_3含量增加熔渣電導(dǎo)率增加,熔渣電導(dǎo)率隨著熔渣溫度升高而增加。在1600℃時隨著B_2O_3含量從0%增加到10%,熔渣電導(dǎo)率從0.118增加到0.224Ω~(-1)cm~(-1),熔渣電導(dǎo)率與溫度服從阿倫尼烏斯公式。根據(jù)建立的熔渣結(jié)構(gòu)-電導(dǎo)率模型可以得到熔渣電導(dǎo)率會隨著熔渣網(wǎng)絡(luò)聚合度的增加而減小,隨著BO_3三角體結(jié)構(gòu)單元含量增加而增加,隨著BO_4四面體結(jié)構(gòu)單元含量增加而降低,各個結(jié)構(gòu)單元對于熔渣的電導(dǎo)率的影響順序為BO_3三角體結(jié)構(gòu)單元BO_4四面體結(jié)構(gòu)單元NBO。對CaO-SiO_2-Al_2O_3-B_2O_3渣系進(jìn)行結(jié)構(gòu)以及電導(dǎo)率研究,采用四電極法測量熔渣電導(dǎo)率,使用拉曼,核磁等檢測手段進(jìn)行熔渣結(jié)構(gòu)測量。發(fā)現(xiàn)熔渣的網(wǎng)絡(luò)聚合度隨著B_2O_3的增加而增加。熔渣中主要的結(jié)構(gòu)單元為BO_3三角體結(jié)構(gòu)單元、BO_4四面體結(jié)構(gòu)單元、四配位AlO_4、五配位AlO_5與六配位的AlO_6。熔渣中Ca~(2+)的含量下降會使得四配位的AlO_4向著五配位的AlO_5與六配位的AlO_6轉(zhuǎn)化。其中五配位AlO_5結(jié)構(gòu)單元的存在對于電導(dǎo)率影響較小。BO_3三角體結(jié)構(gòu)單元與六配位的AlO_6結(jié)構(gòu)單元對熔渣電導(dǎo)率影響最為顯著,其影響效果高于其他的結(jié)構(gòu)單元一個數(shù)量級。AlO_6結(jié)構(gòu)單元對電導(dǎo)率的影響程度是BO_3三角體結(jié)構(gòu)單元的四倍。通過在熔渣精煉過程中施加不同電場,通過拉曼檢測手段對熔渣不同位置進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,并通過對高溫狀態(tài)下取樣快速冷卻得到的樣品進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析來研究電場對熔渣結(jié)構(gòu)的影響,發(fā)現(xiàn)電場的引入會造成結(jié)構(gòu)的改變,使得熔渣網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生解聚作用,增加電場的強(qiáng)度熔渣網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)解聚程度會進(jìn)一步增強(qiáng),其結(jié)構(gòu)單元存在的形式會發(fā)生改變,向著更加簡單的結(jié)構(gòu)單元轉(zhuǎn)化。熔渣精煉的結(jié)果與熔渣的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。本研究主要通過對熔渣電導(dǎo)率和熔渣結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究,探索結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的構(gòu)效關(guān)系,加深對結(jié)構(gòu)以及性質(zhì)的認(rèn)識。通過研究電場對熔渣結(jié)構(gòu)影響,探究電場與熔渣結(jié)構(gòu)的關(guān)系。為電場調(diào)控熔渣結(jié)構(gòu)強(qiáng)化熔渣精煉提供理論基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TF111.1
【部分圖文】：

昆明理工大學(xué)碩士學(xué)位論文2圖1.12010-2016年我國多晶硅生產(chǎn)情況Fig1.12010-2016polysiliconproductioninChina圖1.2改良西門子法生產(chǎn)工藝流程示意圖Fig.1.2ModifiedSiemensprocessformulticrystallinesilicon

昆明理工大學(xué)碩士學(xué)位論文2圖1.12010-2016年我國多晶硅生產(chǎn)情況Fig1.12010-2016polysiliconproductioninChina圖1.2改良西門子法生產(chǎn)工藝流程示意圖Fig.1.2ModifiedSiemensprocessformulticrystallinesilicon

第一章緒論3圖1.3流化床法工藝流程圖Fig1.3Thefluidizedbedprocessformulticrystallinesilicon圖1.4新硅烷法的工藝流程Fig.1.4Thesilaneprocessformulticrystallinesilicon冶金法具有能耗低，投資少等優(yōu)點，在降低成本，簡化流程以及節(jié)能環(huán)保等方面有重大潛力，因此冶金法生產(chǎn)太陽能級多晶硅受到了國內(nèi)外專家的廣泛關(guān)注。冶金法生產(chǎn)太陽能多晶硅的發(fā)展對于光伏產(chǎn)業(yè)的推廣，以及解決現(xiàn)階段廣受關(guān)注的能源問題與環(huán)境問題有著顯著的促進(jìn)作用。硅中B元素的去除一直阻礙著冶金法的發(fā)展。熔渣精煉是去除硅中B元素的有效的手段，并且研究發(fā)現(xiàn)在精煉過程中引入電場會顯著的提高精煉效果。通過錢國余博士與王志研究員[1]等的研究可
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2861065