一季度美国进口冶金级铝土矿50.1万吨 连续三个季度下滑

据美国地质调查局数据,2024年一季度美国冶金级铝土矿进口量持续下滑,下滑态势自2023年三季度开始,但较2023年一季度进口量有所增长。

稀释剂比例和钠还原温度对冶金级钽粉物性和氧含量的影响

液液钠还原法生产冶金级钽粉主要工艺方法,采用不同氟钽酸钾和稀释剂的比例在相同的工艺温度条件下进行钠还原,得到3种钽粉按照相同的除杂工艺处理后,测试钽粉的化学成分和物理性能,表明改变还原原料的比例可降低钠还原钽粉氧的含量,平均粒径和松装密度增大;采用相同氟钽酸钾和稀释剂的比例在不同的工艺温度条件下进行钠还原,得到3种钽粉按照相同的除杂工艺处理后,测试钽粉的化学成分和物理性能,相同还原原料的比例在一定的温度下更有效降低钠还原钽粉氧的含量(O<900PPM),使钽粉平均粒径和松装密度不断增大。

在氧化抬包精炼过程引入微负压实现磷从冶金级硅中的分离

通过在氧化抬包精炼过程中引入微负压(MNP)环境实现P从冶金级硅(MG-Si)中的稳定分离。引入MNP环境后,P的相对去除效率从-1.9428%增长至21.7638%。在微负压氧化抬包精炼(MNPOLR)过程中,P没有被富集在渣中而是通过气相传输被强化分离。尽管P具有低沸点和高饱和蒸气压的特点,但在传统氧化抬包精炼过程中P的挥发受到气相扩散控制。MNPOLR可以持续分离熔体上方烟气进而削弱P的气相扩散阻力,促进P从MG-Si中的分离。因此,MNPOLR是一种有效且可被推广的除P技术。

冶金级氧化铝中氧化钙含量影响因素研究

冶金级氧化铝中含有微量的氧化钙,这部分氧化钙随氧化铝进入到铝电解生产的电解质中生成CaF_(2)并不断积累,使得电解指标恶化。2022年实施的《氧化铝》(GB/T 24487-2022)质量标准将氧化钙含量指标列入冶金级氧化铝主要化学成分作为质量判定标准的指标之一,该标准明确了冶金级一级品氧化铝中氧化钙含量≤0.03%。本文论述了影响冶金级氧化铝中氧化钙含量的原因。研究表明,精液中溶解的Ca^(2+)、叶滤机运行控制、石灰质量(活性)、助滤剂TCA的质量均可影响产品氧化钙含量,其中石灰质量(活性)通过影响助滤剂TCA的晶体结构、粒度大小及组成继而影响产品氧化钙的含量。控制适宜的石灰活性,可以得到质量较好的TCA,对于改善产品氧化钙含量具有明显的效果,为其它氧化铝生产企业控制产品氧化钙含量提供了可行的借鉴。

冶金级硅氧化精炼提纯制备太阳能级硅研究进展

综述了目前冶金级硅氧化精炼制备太阳能级硅的研究进展,详细介绍了熔渣精炼、吹气氧化精炼和热等离子体精炼的方法和装置以及杂质的去除效果。研究发现:上述氧化精炼方法对硅中杂质元素Al、Ca、Cu、B、P等具有很好的去除效果;熔渣和吹气氧化精炼对Fe不明显,须借助于定向凝固方法才能彻底的去除;吹气氧化精炼和等离子体精炼对硅中B的去除效果十分明显,可使其降低至0.1ppmw以下,这为当前冶金法提纯制备太阳能级硅在技术和工艺上提供了很好的思路;通过氧化精炼,硅中杂质元素完全可以达到太阳能级硅的要求。本文提出,吹气氧化精炼(或等离子体精炼)与定向凝固精炼联合使用并形成规模化和连续化精炼装置是加快我国太阳能级硅产业化进程最切实可行的办法和措施。

应用电磁感应造渣法去除冶金级硅中杂质硼(英文)

提出一种新的提纯工艺即通过造渣与电磁感应熔炼相结合的方法来去除冶金级硅中的杂质硼。采用自行设计的真空感应熔炼炉进行不同造渣系条件下除硼的研究。结果表明,SiO2-CaO-Al2O3渣系的除硼效果优于其它渣系,在1823K经过2h精炼后,冶金级硅中的硼含量由原来的1.5×10-5降到0.2×10-5。同时冶金级硅中的Al,Ca和Mg杂质得到了精炼,去除率分别达到85.0%,50.2%和66.7%。表明电磁感应造渣法是一种非常有效的去除冶金级硅中的硼和其他一些金属元素杂质途径。

造渣氧化精炼提纯冶金级硅研究进展

冶金级硅是生产晶体硅太阳能电池的重要原材料,需精炼处理以降低其中的杂质含量。造渣氧化精炼是一种相对能耗低,耗时少的冶金级硅提纯技术,对新能源时代太阳能的发展具有重要影响。本文对目前造渣氧化精炼冶金级硅制备太阳能级硅的最新研究进展作了较为全面的阐述,详细介绍了国内外研究人员利用CaO-SiO2,CaO-SiO2-CaF2,CaO-SiO2-Al2O3,CaO-SiO2-Na2O等渣系氧化精炼去除冶金级硅中杂质的方法、工艺和效果;其中更着重介绍了最难去除元素之一—硼的去除,分析了这些渣系的应用特点和研究现状;最后对造渣精炼的优缺点进行了简要的总结并对其发展趋势做了展望。

CaO-SiO_2熔渣精炼去除冶金级硅中杂质硼(英文)

利用CaO-SiO2熔渣去除冶金级硅(MG-Si)中的杂质硼。热力学分析和实验结果表明:纯SiO2基本上不能去除冶金级硅中的杂质硼。通过建立硼的分配系数与熔渣中SiO2和CaO活度之间的关系,从热力学上对CaO-SiO2熔渣的除硼能力进行表征。结果表明:随着渣中CaO配比的升高,硼的分配系数和去除效率大大提高。当熔渣组成为60%CaO-40%SiO2(质量分数)时,硼的分配系数达到最大值1.57。当渣硅比为2.5,精炼温度为1600°C以及精炼时间为3 h时,利用60%CaO-40%SiO2熔渣可以将冶金级硅中的硼含量从18×10-6降低至1.8×10-6,去除效率达到90%。

超声场湿法提纯冶金级硅的研究

研究了在超声场作用下冶金级硅粉分别经过盐酸、硝酸、氢氟酸处理后,Al、Fe、Ti、Ca、Cu等主要金属杂质的含量变化,并与普通机械搅拌进行了对比。实验结果表明,在盐酸、硝酸、氢氟酸的酸洗情况下,杂质的去除率分别提高了16.2%、7.1%、6.8%。实验同时研究了在超声场作用下酸洗时间对金属杂质去除的影响。探讨了超声场湿法提纯冶金级硅粉的原理。

电子束熔炼冶金级硅中杂质钙的蒸发行为

通过双枪电子束熔炼炉熔炼冶金级硅,主要研究了在一定熔炼功率不同熔炼时间下,杂质Ca含量的变化及其蒸发行为,讨论了杂质Ca含量与Si剩余率的关系。实验结果表明,熔炼初期杂质Ca含量显著降低,随着熔炼时间的延长,下降趋势逐渐减缓。在硅熔体表面2133K温度下,杂质Ca的自由蒸发反应遵循一级反应速率方程。杂质Ca的总传质系数为2.64×10-5m/s,并且杂质Ca从熔体内部迁移到硅熔体/气相界面层是其蒸发过程的速率控制步骤。

冶金级硅吹Ar-H_2O混合气精炼除磷(英文)

通过吹高纯氩气和水蒸汽混合气体的方法除去冶金级硅中的杂质磷。采用自行设计的吹气精炼装置,研究喷嘴类型、精炼时间、精炼温度、精炼气温度、精炼气流速等因素对除磷效果的影响。研究表明:使用侧壁和底部多孔型喷嘴,精炼时间3 h,精炼温度1793 K,精炼气温度373 K,精炼气流速2 L/min作为最优吹气精炼条件时,冶金级硅熔体中的磷元素质量分数由94×10-6降低到11×10-6。表明吹气精炼是一种有效的去除冶金级硅中磷的方法。

冶金级硅吹氧精炼过程中杂质的热力学行为和赋存状态(英文)

吹气精炼是一种从冶金级硅熔体中直接去除杂质的有效方法。研究了冶金级硅中杂质在吹氧过程中的热力学行为,通过与吹氧精炼前的比较,得到了精炼后硅中杂质的去除效率。研究发现,Ca、Al的去除率高于90%,B、Ti的去除率接近50%。通过XRD手段研究了冶金级硅中杂质的赋存状态,并确定了Al3Ni、NiSi2和Al3Ni等金属间化合物的存在。同时实验发现,除了Liquid、Diamond-Si、SiB3、SiB6、SiBn和β-B六个物相外,Si?B二元系中还存在SiB4相。通过SEM?EDS分析了吹O2精炼前、后冶金级硅中夹杂物的化学组成及形态变化。由于精炼过程中大多数Ca、Al以熔渣形式氧化而被去除,硅中白色夹杂的数量大幅度减少,而Fe、Ni、Mn等由于不能氧化而去除,在夹杂物中含量升高。

从冶金级硅中加压去除杂质铝的动力学

研究加压浸出过程中盐酸溶液提纯冶金级硅过程的动力学特征以及去除杂质Al时颗粒粒度、反应温度、总压强、盐酸初始浓度等因素对动力学的影响。结果表明:反应过程符合核收缩模型的固态产物层扩散方程;反应过程中,表观反应活化能为34.067 kJ/mol,表观反应级数为0.346。硅粉粒度、温度、压强和盐酸浓度共同对Al去除率的影响的动力学数学模型经过不同条件下实验结果与计算结果进行对比验证,使用该模型计算所得结果与实验结果吻合较好。

定向凝固技术去除超冶金级硅中铁的实验研究

研究了不同下拉速率对超冶金级硅中铁杂质的去除效果。结果表明,在较低的下拉速率下,对铁的去除效果最好,底部去除率高达99.45%。其原因主要在于杂质铁在凝固过程中的分凝效应及不同凝固速率。

冶金级硅真空蒸馏除磷研究(英文)

近几年,光伏产业以30%的速度持续强劲增长。作为原料的半导体工业副产品供应的不足并且在未来10～15年内也不能显著增加的情况下,建立独立的太阳能级高纯硅原料供应体系是不可避免的。从理论上分析了利用真空蒸馏的方法除磷提纯冶金级硅的可行性,并进行了真空条件下脱磷的实验研究。

微波场在冶金级硅酸浸提纯过程的应用

为了降低冶金级硅粉中金属杂质的含量,本文比较了微波场、球磨活化、恒温水浴等不同反应条件对冶金级硅中金属杂质去除效果的影响。实验结果表明,微波场作用下杂质Fe、Al、Ca、Ti的去除效率分别为83%,73%,93%,54%;球磨活化作用下杂质Fe、Al、Ca、Ti的去除效率分别为78%,69%,83%,46%;恒温水浴作用下Fe、Al、Ca、Ti的去除效率分别为72%,54%,67%,38%。微波场作用效果要明显优于球磨活化和恒温水浴作用,且微波场作用时间少于另外两者,探讨了微波场湿法提纯冶金级硅、球磨活化湿法提纯冶金级硅的原理。

冶金级硅真空感应熔炼过程温度场的数值模拟

用有限元法建立了电磁场与温度场耦合的数学模型,利用Multi-physics Comsol3.5a软件对冶金级硅的真空感应熔炼过程的温度场进行了二维数值模拟。计算结果表明,熔炼过程中熔池中存在不均匀的温度场,温度梯度随时间和空间位置发生变化,在保温段温度梯度最大值为400 K。正是由于硅的感应产生热量小于石墨坩埚感应产生的热量以及存在集肤效应的原因,感应炉内的硅料首先从坩埚中部靠近内壁处开始熔化,逐渐向坩埚中心和两端熔化,最后熔化的是坩埚中心顶部和底部的物料。

热退火对超冶金级硅中缺陷的影响(英文)

对超冶金级硅进行不同条件下的热退火实验研究。利用金相显微镜、电子背散射衍射和X射线衍射仪分别对退火前后多晶硅不同部位的位错、晶界和择优生长取向进行表征。结果表明:退火前后多晶硅中的位错密度大小分布顺序始终是中部<底部<顶部。随着退火温度的升高,位错密度逐渐减小;小角度晶界不断减少,直至消失;CSL晶界比例先增加后减小。在1200℃下退火3h后,多晶硅中的孪晶晶界∑3达到28%;多晶硅上、中、下部的晶粒分别获得最佳择优生长取向,这将对后续硅材料的加工及多晶硅太阳能电池转化效率的提高起到促进作用。

冶金级硅氧气精炼过程杂质元素的热力学行为

杂质元素硼的去除是当前冶金法制备太阳能级硅技术中最重要的环节之一.本文研究了氧气精炼去除冶金级硅中杂质元素的热力学行为,通过氧化物标准生成吉布斯自由能,明确了Fe、Al、Ca、Cu、V、Ti、C、B、P等杂质氧化去除的难易程度,通过BO、B2O2、B2O3、BO2、B2O等气态硼氧化物热力学的研究,获得了平衡时硅中硼质量分数与硼气态氧化物平衡分压的关系.结果显示:BO的挥发性最大,1 750℃时,将冶金级硅中的杂质硼从5×10-6降低至0.1×10-6,体系内BO的平衡分压将从2.5 Pa降低至0.05 Pa,由此可知:氧气精炼时冶金级硅中的杂质硼主要以BO的形式挥发,且提高精炼温度更有利于硼的去除.

冶金级硅酸洗提纯研究(英文)

冶金工艺被认为是非常有前途的一种有别于传统的西门子工艺而且能够满足市场对太阳能级硅需求的工艺.冶金级硅的预处理是冶金提纯工艺路径中非常重要的一个环节,因为酸洗可以有效地去除硅中的金属杂质例如铝、铁和钙等.通过系统性的对比试验对酸洗工艺去除硅中杂质的效果进行了详细的研究,分别探讨了酸的种类、酸的浓度、酸洗时间、酸洗温度以及硅粉颗粒粒径对杂质去除效率的影响.研究结果表明最佳的酸洗工艺参数为15%的盐酸,80℃,10h和100μm.在最佳酸洗工艺参数条件下金属杂质铝、铁和钙的去除率分别为70.90%、94.82%和82.69%.