發(fā)布時間：2020-10-29 15:01

　　 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,雜質的去除都是在熔渣精煉的基礎上進行的。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以及結構對熔渣的精煉效果有重要的影響。因此熔渣結構以及熔渣性質的研究對于解決B的去除,推進冶金法的發(fā)展以及推進光能產業(yè)的發(fā)展有重要的意義。CaO-SiO_2熔渣是渣精煉的基礎渣系,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熔渣結構以及性質研究十分重要。電導率是熔渣重要的物化性質,不僅可以為模型建立提供基礎,還能反映熔渣結構方面的信息。熔渣性質由熔渣結構決定,本文從結構層面出發(fā)研究熔渣電導率。實驗過程中采用四電極法對熔渣電導率進行精確測量與研究,利用拉曼光譜于固體核磁核磁等檢測熔渣網絡結構聚合度以及B元素在熔渣中的存在形式。結果顯示隨著B_2O_3含量的增加熔渣網絡結構聚合度增高,并且出現(xiàn)BO_3三角體結構單元和BO_4正四面體結構單元,其中BO_3三角體結構單元占主導地位。隨著B_2O_3含量增加熔渣電導率增加,熔渣電導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%,熔渣電導率從0.118增加到0.224Ω~(-1)cm~(-1),熔渣電導率與溫度服從阿倫尼烏斯公式。根據(jù)建立的熔渣結構-電導率模型可以得到熔渣電導率會隨著熔渣網絡聚合度的增加而減小,隨著BO_3三角體結構單元含量增加而增加,隨著BO_4四面體結構單元含量增加而降低,各個結構單元對于熔渣的電導率的影響順序為BO_3三角體結構單元BO_4四面體結構單元NBO。對CaO-SiO_2-Al_2O_3-B_2O_3渣系進行結構以及電導率研究,采用四電極法測量熔渣電導率,使用拉曼,核磁等檢測手段進行熔渣結構測量。發(fā)現(xiàn)熔渣的網絡聚合度隨著B_2O_3的增加而增加。熔渣中主要的結構單元為BO_3三角體結構單元、BO_4四面體結構單元、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轉化。其中五配位AlO_5結構單元的存在對于電導率影響較小。BO_3三角體結構單元與六配位的AlO_6結構單元對熔渣電導率影響最為顯著,其影響效果高于其他的結構單元一個數(shù)量級。AlO_6結構單元對電導率的影響程度是BO_3三角體結構單元的四倍。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行結構分析,并通過對高溫狀態(tài)下取樣快速冷卻得到的樣品進行結構分析來研究電場對熔渣結構的影響,發(fā)現(xiàn)電場的引入會造成結構的改變,使得熔渣網絡結構發(fā)生解聚作用,增加電場的強度熔渣網絡結構解聚程度會進一步增強,其結構單元存在的形式會發(fā)生改變,向著更加簡單的結構單元轉化。熔渣精煉的結果與熔渣的性質與結構密切相關。本研究主要通過對熔渣電導率和熔渣結構進行研究,探索結構與性質之間的構效關系,加深對結構以及性質的認識。通過研究電場對熔渣結構影響,探究電場與熔渣結構的關系。為電場調控熔渣結構強化熔渣精煉提供理論基礎。
【學位單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TF111.1
【部分圖文】：

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

昆明理工大學碩士學位論文2圖1.12010-2016年我國多晶硅生產情況Fig1.12010-2016polysiliconproductioninChina圖1.2改良西門子法生產工藝流程示意圖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，因此冶金法生產太陽能級多晶硅受到了國內外專家的廣泛關注。冶金法生產太陽能多晶硅的發(fā)展對于光伏產業(yè)的推廣，以及解決現(xiàn)階段廣受關注的能源問題與環(huán)境問題有著顯著的促進作用。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】

相關期刊論文 前8條

1 孟浩;陳穎健;;我國太陽能利用技術現(xiàn)狀及其對策[J];中國科技論壇;2009年05期

2 張耀明;;中國太陽能光伏發(fā)電產業(yè)的現(xiàn)狀與前景[J];能源研究與利用;2007年01期

3 董偉;太陽能——中國能源戰(zhàn)略的新希望[J];能源研究與信息;2004年01期

4 趙玉文;太陽能利用的發(fā)展概況和未來趨勢[J];中國電力;2003年09期

5 王永強,張招崇,徐培蒼,劉民武;硅酸鹽熔體結構的研究進展和問題[J];地球科學進展;1999年02期

6 劉文通;電導率測定中幾個問題的探討[J];四川電力技術;1995年05期

7 肖海明;劉業(yè)翔;;冰晶石-氧化鋁熔鹽系氧離子遷移數(shù)的推測[J];中南礦冶學院學報;1989年02期

8 鄒元燨;周繼程;徐元森;趙彭年;張子青;;冶金熔體熱力學的若干研究[J];金屬學報;1982年02期

相關博士學位論文 前1條

1 吳永全;硅酸鹽熔體微觀結構及其與宏觀性質關系的理論研究[D];上海大學;2004年

本文編號：2861065