论文《冶金法制高纯硅中球团性能研究》-仁创编译转载

　　本文为论文分享，仁创编译致力为大家分享更多更好的高质量论文资讯，方便大家学些参考。同时大家也欢迎大家通过转载的方式进行分享，让更多的人能够观看学习，从中获得经验和灵感，小编将为大家提供最新sci论文修改资讯。

　　摘要：通过对比试验测定分别以淀粉和水玻璃为黏结剂压制球团的抗压强度和气孔率，同时对焙烧后球团的物理性能进行了研究。结果表明，以淀粉为黏结剂，20MPa压制压力下生球团的抗压强度为3.31MPa，气孔率为22.0%;以水玻璃为黏结剂，15MPa压制压力下生球团的抗压强度为3.25MPa，气孔率为15.0%。

　　关键词：球团;高纯硅;抗压强度;气孔率

　　光伏能源因其清洁、安全、便利、高效等特点，已成为世界新兴产业。硅是光电转换的最主要材料，降低其成本是发展光伏产业的关键，因此，开发低成本、低能耗、环境友好的太阳能级多晶硅制备技术成为研究热点[1-3]。冶金法制备高纯硅为制备太阳能级多晶硅提供原料，其工艺过程为在矿热炉内以高纯粉体为原料(石英砂和碳质还原剂)，混合造球，埋弧熔炼制得高纯硅[4-6]。粉体原料造球可使反应物之间充分接触，提高反应速度和还原率[7-9]。高质量的球团需要有一定的抗压强度及足够大的气孔率，确保球团入炉时不易破裂且有足够空隙放出生成的CO气体，优良的球团是矿热炉制备高纯硅的先决条件[10-12]。本试验测定了分别用淀粉和水玻璃做黏结剂压制球团的抗压强度和气孔率，同时对焙烧后球团的物理性能进行了研究，为矿热炉内制备高纯硅造球团提供理论依据。

　　1试验部分

　　1.1制团原料

　　原料为粒径150μm的石油焦粉和150μm石英砂粉，分别采用淀粉和水玻璃为黏结剂，两者主要参数分别见表1、表2。淀粉黏结剂与水质量比为1∶4，水玻璃黏结剂与水质量比为1∶1，黏结剂用量均为1%。

　　1.2试验方法

　　将石油焦粉、石英砂粉和适量的黏结剂按比例称量混合，称取12g混合原料倒入模具(φ20mm×45mm)中压制造球，造好的球团在烘箱干燥后，进行性能测试。淀粉黏结剂球团为A球团，水玻璃黏结剂球团为B球团。采用日本岛津公司SSX-550型扫描电子显微镜对球团的显微结构进行分析，利用WDW-100微机控制电子式万能试验机测试球团抗压强度，采用自制装置(阿基米德排水法，液体使用苯甲醇)测试球团气孔率。

　　2结果与讨论

　　2.1球团抗压强度

　　2.1.1生球团抗压强度：压制压力对生球团抗压强度的影响，见图1。从图1可看出，球团抗压强度随着压制压力的增大而增大，比较A球团和B球团，相同条件下，A生球团抗压强度均小于B生球团抗压强度。压制压力增大，有利于球团抗压强度增大，同时使球团越来越致密，在实际生产中不利于气体排出。综合考虑，A生球团在20MPa压力下制备，抗压强度为3.31MPa;B生球团在15MPa压力下制备，抗压强度为3.25MPa。2.1.2焙烧球团抗压强度：烧结条件对A、B球团抗压强度的影响，分别见图2、图3。从图2、图3可看出，升高焙烧温度，延长保温时间，球团抗压强度不断下降。500℃时，随着保温时间的增长，球团抗压强度降幅较大，可能是黏结剂快速挥发所致;当温度较高时，黏结剂挥发失去作用，抗压强度下降幅度变小。比较A球团和B球团，相同条件下，A球团抗压强度明显小于B球团抗压强度。

　　2.2球团气孔率测定

　　2.2.1生球团气孔率：压制压力对生球团气孔率的影响，见图4。从图4可看出，A生球团的气孔率(y)随压制压力(x)呈直线下降：y=24.11%-0.122x%，其相关系数为0.959;B生球团的气孔率随压制压力也呈直线下降：y=22.8%-0.56x%其相关系数为0.996。A生球团的气孔率大于B生球团，且压制压力对A生球团气孔率的影响较B生球团小。压制压力增大破坏了球团的气孔，使气孔率下降。由于水玻璃黏结剂与有机溶剂不浸润，造成B生球团中有机溶剂含量较A生球团低，气孔相应减少。考虑到生产实际，应选择较低的压制压力。A生球团在20MPa压力下气孔率为22%，B生球团在15MPa压力下气孔率为15%。2.2.2球团经500℃焙烧后气孔率测定：500℃焙烧后压制压力对球团气孔率的影响，见图5。比较图4与图5可知，经500℃焙烧处理后，在相同压力下，焙烧后的A和B球团的气孔率平均增加5.1%~9.3%，均随压制压力的增加而减少。压制压力对A生球团气孔率的影响较B生球团小，主要是因为经焦化处理后，A球团和B球团中的部分有机物挥发，使球团中产生大量气孔。500℃焙烧处理可大幅度提高A球团和B球团的气孔率。对A球团和B球团来讲，气孔率和压力的关系可以分别线性拟合为y=33.47%-0.306x%，y=27.56%-0.44x%，相关系数分别为0.962和0.998。2.2.3烧结条件对球团性能的影响：烧结条件对球团气孔率的影响，见表3。由表3可知，升高焙烧温度，延长保温时间有利于球团气孔率的增大。500℃时，随着黏结剂中有机物的挥发，以及碳质还原剂热解产生气体，气孔变多，气孔率增大，其中B球团气孔率在1000℃增幅很大，可能是700℃后水玻璃受热分解生成Na2O，大量逸出所致。比较A球团和B球团，相同条件下，A球团气孔率明显大于B球团气孔率。在1000℃焙烧3h时，烧结球团的截面形貌，见图6。从图6可看出，A球团和B球团的颗粒游离，表面邻近气孔相互贯通，形成几十微米的带状大孔，B球团气孔稍小。

　　3结论

　　1.常温下，在5~25MPa范围内，A生球团和B生球团的气孔率(y)和压制压力(x)的关系式可分别表示为y=24.11%-0.122x%，y=22.8%-0.56x%。经500℃焙烧后，在5~25MPa范围内，A球团和B球团的气孔率和压制压力的关系式可分别表示为y=33.47%-0.306%x，y=27.56%-0.44x%。2.A生球团在20MPa压制压力下的抗压强度为3.31MPa，气孔率为22.0%;B生球团在15MPa压制压力下的抗压强度为3.25MPa，气孔率为15.0%，均满足球团性能要求。

　　作者：李峰 邢鹏飞 单位：商洛学院 陕西省尾矿资源综合利用重点实验室

　　声明：本文转载于网络，并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性;本站致力于为大家 提供更多，更好的新闻内容。广州仁创编译专业提供医学SCI论文发表协助，润色协助服务。欢迎咨询合作，我们将竭诚为您服务!

　　如果论文成为了您职业学业晋升道路上的拦路虎，请您联系仁创编译，我们会为您提供一站式学术服务解决方案。不管您是有医学SCI论文翻译、润色，还是其他学术编译需求您都可以放心交给我们。致力于科研一站式服务，包含国内普刊中心发表服务，医学SCI论文润色、sci翻译，专利申请，专著出版挂名等等。