阶段平衡降温法提硅的研究

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1、doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2013.04.007阶段平衡降温法提取硅的研究吴东旭1，阎峰云1,2，王硕2，邵敬涛2，樊志斌2（1.兰州理工大学有色金属合金及加工教育部重点实验室，兰州730050；2.兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室，兰州730050）摘要：研究阶段降温法提取硅的最佳工艺条件，考察合金在凝固过程中的保温温度、保温间隔时间、降温幅度及搅拌速度对初生硅生长及分布规律的影响，并比较不同终止温度和搅拌情况下的提取率。结果表明，当保温温度为90

2、0℃，降温幅度为10℃，保温间隔时间为20min时，硅的平均直径达到0.466mm，粒径大于3.35mm所占比例达到20.2%；当搅拌速度为50r/min，终止温度为640℃时，通过搅拌的方法提取的合金含硅量高达44.3%。关键词：高硅铝合金；平衡降温法；初生硅；提取中图分类号：TF111文献标志码：A文章编号：1007-7545（2013）04-0000-00StudyonSiliconExtractionwithBalancedCoolingMethodWUDong-xu1,YANFeng-yun1

3、,2,WANGShuo2,SHAOJing-tao2,FANZhi-bin2（1.StateKeyLaboratoryofGansuAdvancedNon-ferrousMetalMaterials,LanzhouUniversityofTechnology,Lanzhou730050,China；2.KeyLaboratoryofNon-ferrousMetalAlloysandProcessingofMinistryofEducation,LanzhouUniversityofTechnology,

4、Lanzhou730050,China）Abstract:Theoptimumconditionsforsiliconextractionwithbalancedcoolingmethodwerestudied.Insolidificationprocess,theeffectsofholdingtemperature,holdingtimeinterval,coolingrangeandstirringspeedonthegrowthanddistributionlawofprimarysilicon

5、wereinvestigated.Theextractionratesunderdifferentterminaltemperatureandindifferentstirringsituationswerecompared.Theresultsshowthattheaveragediameterofsiliconparticleis0.466mm,theproportionofparticlesize>3.35mmreaches20.2%undertheconditionsincludingholdi

6、ngtemperatureof900℃,coolingrangeof10℃andholdingtimeintervalof20min.Meanwhile,theextractionrateofsiliconisupto44.3%whenstirringspeedis50r/minandterminaltemperatureis640℃.Keywords:high-siliconaluminumalloy;balancedcoolingmethod;primarysilicon;extraction经过进

7、一步提纯的硅是发展太阳能产业和信息微电子产业的重要原材料。目前主要采用电热还原法[1-3]制得冶金级硅，经精制后可得到纯度98%~99%的精制冶金硅。但该方法对原材料SiO2的纯度要求较高（SiO2≥98.5%)。目前我国纯硅石资源越来越少[4]，因此需要考虑从其他途径获取金属硅。我国非铝土矿，如红柱石、蓝晶石等储量丰富，可通过电热还原法直接还原出铝硅合金，其中硅含量高达40%~60%[5]。利用报废的集成电路和太阳能基板，与废铝熔炼后也可得到高硅含量的铝硅合金。本文将铝液作为清洗剂，将过共晶合金中的初

8、生硅从液相中直接提取出来，获得品质较高的金属硅，剩余金属液再制备铝硅合金。从铝硅合金中提取硅的方法主要有离心法和过滤法[6-7]，但工艺复杂、设备投资大。本试验通过阶段平衡降温的方法使硅聚集生长，再将硅从铝硅熔体中提取出来，该方法生产的硅的纯度比矿热法高。1试验装置与方法试验装置如图1所示。图1试验装置示意图Fig.1Deviceschematicdiagram收稿日期：2012-11-06作者简介：吴东旭（1987-），男，河南南阳人，硕