阶段平衡降温法提取硅的研究

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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900℃，降温幅度为10℃，保温间隔时

2、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-yun1,2,WANGShuo2,SHAOJing-tao2,FANZhi-

3、bin2（1.StateKeyLaboratoryofGansuAdvancedNon-ferrousMetalMaterials,LanzhouUniversityofTechnology,Lanzhou730050,China；2.KeyLaboratoryofNon-ferrousMetalAlloysandProcessingofMinistryofEducation,LanzhouUniversityofTechnology,Lanzhou730050,China）Abstract:Theoptimumconditionsfo

4、rsiliconextractionwithbalancedcoolingmethodwerestudied.Insolidificationprocess,theeffectsofholdingtemperature,holdingtimeinterval,coolingrangeandstirringspeedonthegrowthanddistributionlawofprimarysiliconwereinvestigated.Theextractionratesunderdifferentterminaltemperature

5、andindifferentstirringsituationswerecompared.Theresultsshowthattheaveragediameterofsiliconparticleis0.466mm,theproportionofparticlesize>3.35mmreaches20.2%undertheconditionsincludingholdingtemperatureof900℃,coolingrangeof10℃andholdingtimeintervalof20min.Meanwhile,theextra

6、ctionrateofsiliconisupto44.3%whenstirringspeedis50r/minandterminaltemperatureis640℃.Keywords:high-siliconaluminumalloy;balancedcoolingmethod;primarysilicon;extraction经过进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

7、.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

8、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