用光伏硅切割粉体制备高品质碳化硅的研究

随着化石能源危机的出现和我国能源结构的调整,大力发展太阳能成为一种趋势,因此晶体硅的需求量在逐年上升。在本文以光伏硅切割粉体为原料,选择有机碳源,探索一条碳热还原法制备高品质碳化硅的工艺路线,使光伏硅切割切割粉体得到有效的回收利用,变废为宝,满足节能减排的要求。

用SiO2微粉制备碳化硅粉体的研究

为回收利用SiO2微粉,探究了以SiO2微粉为原料通过碳热还原法制备碳化硅粉体的最佳工艺条件;研究了分别以石油焦、活性炭和石墨粉为还原剂对冶炼效果的影响。在最佳碳质还原剂的基础上,研究了不同配碳比(还原剂与SiO2微粉的质量比为1∶3.5、1∶3、1∶2.5、1∶2、1∶1.5)和不同冶炼时间(15、30、45、60 min)对冶炼效果的影响。结果表明:石油焦、活性炭、石墨粉3种碳质还原剂中,石油焦的冶炼效果最佳;将石油焦与原料SiO2微粉以质量比1∶2进行混合,在中频感应炉中以1650℃冶炼45 min为最佳冶炼工艺条件;以此能够得到晶粒生长较好、品质较高的碳化硅粉体,碳化硅含量高达93.50%(w)。

超声酸洗去除晶体硅切割废料中的杂质铁

主要研究了超声场环境下晶体硅切割废料的净化除铁工艺。首先,采用XRF、XRD、SEM、ICP及粒度分析等手段研究了切割废料的物理化学性质。然后,研究了不同浸出剂及配比、酸浸温度、机械搅拌速率以及超声波功率和频率对切割废料中杂质铁的浸出效果。结果表明,较优超声酸浸工艺条件为:浸出剂为盐酸与硫酸的混合酸(HCl∶H2SO4为3∶2)、酸浸温度60℃、浸出时间50min、搅拌速率200r/min、超声波功率270 W、超声波频率45kHz。在此条件下,铁的浸出率可达97.10%。最后,将最优条件下酸浸后的切割废料用于制备碳化硅,XRD分析结果表明,所得产物的物相只有SiC和少量了SiO2,且SiC的纯度可达96.80%。