利用多晶硅切割废料燃烧合成SiC基复相材料

利用多晶硅切割废料,采用燃烧合成的方法成功制备了SiC/Si2N2O及SiC/SiAlON复相粉体材料,并以该粉体为辐射基料制备出高温红外发射涂料。研究了原料配比对产物物相组成和微观形貌的影响,讨论了掺入C粉和Al粉的燃烧反应机理。实验结果表明,当反应剂中SiC∶Si∶C=68∶56∶0(质量比)时,合成产物中的Si2N2O含量最大;当反应剂中SiC∶Si∶C∶Al=68∶53∶24∶21时,合成产物中的SiAlON含量最高,配制成的高温红外涂料的红外发射率数值最高,在2.5～23.5μm波段范围内达到了0.92。

太阳能级多晶硅切割废料的HF酸洗除杂工艺研究

为了更好地回收利用太阳能级多晶硅切割废料,采用蒸馏水将w(HF)=40%的浓氢氟酸稀释后作为浸出液酸洗处理多晶硅切割废料,以除去硅颗粒表面的SiO_2膜并浸出废料中被氧化膜包裹的部分金属杂质,将其提纯成含有碳化硅和硅的原料,并研究了浸出时间(分别为1、1. 5、2、2. 5、3 h)、浸出液浓度(浓氢氟酸体积分数分别为5%、15%、25%、35%、40%)、浸出温度(分别为15、25、35、45、55℃)、搅拌速度(分别为100、120、150、180、200 r·min^(-1))、液固比(浸出液体积(m L)与切割废料质量(g)之比分别为3 1、3. 5 1、4 1、4. 5 1、5 1)等工艺因素对切割废料杂质浸出率的影响。结果表明,用氢氟酸处理多晶硅切割废料的较优工艺条件为:浸出液中浓氢氟酸体积分数15%,浸出温度15～25℃(室温),浸出时间2. 5 h,浸出液体积(mL)与切割废料质量(g)之比4 1,搅拌速度150 r·min^(-1)。在此条件下进行的验证试验表明,酸洗除杂后的切割废料中Fe杂质浸出率达到98. 83%,SiC和Si的含量(w)分别为87. 34%和12. 51%。可见,酸洗后的切割废料中SiC+Si含量(w)高达99. 85%,可用作生产碳化硅、氮化硅等产品的原料。

利用多晶硅切割废料制备SiC粉体

针对目前多晶硅切割废料大量堆积造成环境污染的问题,提出了以多晶硅切割废料为原料,经过盐酸浸出除Fe后,配加活性炭高温反应制备SiC的工艺。首先,对废料成分与碳的反应进行了热力学计算;然后,使用差热分析、X射线衍射和扫描电子显微镜等分析手段,研究了反应温度、反应时间以及废料中的Fe对产物物相组成和形貌的影响。结果表明,切割废料经过酸浸后的主要成分为SiC和Si。碳不能与Fe-Si系合金(FeSi、Fe_5Si_3等)中的Si反应生成SiC,所以为了制备纯度较高的SiC,多晶硅废料反应前必须预先除Fe。当反应温度高于1 400℃时,酸浸后的切割废料与活性炭的反应能够迅速地发生,且反应生成的SiC遗传碳颗粒的形貌。

多晶硅金刚线切割废料制备Al-Si合金过程中的热力学和动力学分析

通过X射线衍射仪、X射线荧光光谱分析仪、傅里叶变换红外光谱仪分析了金刚线切割多晶硅废料的组分及其体系中存在的硅氧化物,研究了铝与切割废料合金化过程中可能存在的化学反应过程,采用HSC Chemistry 6.0软件对其反应体系进行了热力学分析,利用差热分析法研究了铝热还原切割废料中SiO2的动力学过程,对金刚线切割多晶硅废料进行了掺铝制备铝硅合金的实验研究。结果表明,金刚线切割多晶硅废料和铝粒按不同铝硅摩尔比兑掺后,在电磁搅拌的作用下,合金化的温度范围为800~1600℃,铝热反应可将废料中少量的SiO2杂质还原成单质Si,铝热还原二氧化硅的活化能为364.1 kJ/mol,反应级数为0.91,实验样品的EPMA和XRD等表征结果表明合金成分和渣相与热力学分析完全吻合,合金化效果明显。