太阳能级硅提纯过程中的湿法提纯工艺的研究

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湿法提纯冶金硅作为一种提纯硅的方法,以其提纯设备简单、能耗低、成本低等优点受到了研究人员的广泛关注。本论文根据冶金级硅中杂质的分布,系统地研究了湿法提纯冶金硅的工艺过程条件。期望通过优化湿法提纯工艺,获得低成本的太阳能级硅材料。   本论文研究了湿法提纯冶金硅的整个过程。研究了影响提纯效果的各个因素,详细分析了硅粉粒径、酸的种类、酸的浓度、浸出反应时间、浸出反应温度、搅拌方式等对提纯效果的影响;比较了多步酸洗提纯效果和单步酸洗提纯效果的优劣;探讨了紫外光照对湿法提纯效果的影响。实验结果表明,单步酸洗提纯时的最优工艺条件为:硅粉粒径260目,浸出剂为1 mol/L的氢氟酸200ml,硅粉质量为10g,浸出反应时间为5h,温度为室温,搅拌方式为磁力搅拌,同时用紫外光照3h,最好能够获得纯度为99.9017%的硅粉。其中冶金级硅中的主要金属杂质铁、铝、钙的去除率分别达到了94.44%、85.92%、接近100%,同时对其他杂质的去除效果也较好;同时通过王水-氢氟酸-氢氟酸酸洗提纯冶金硅得到了纯度达到99.9918%的高纯硅粉,该硅粉纯度较单步法已经有了很大的提高。   湿法提纯工艺通过优化各个参数,去杂率较好,单步酸洗浸出时间短,对硅粉有一定的提纯效果;多步酸洗则浸出时间较长,然而提纯效果较单步酸洗有了较大的提高。经过湿法提纯预处理后的硅粉金属杂质含量远低于超冶金级硅的标准,达到了预处理的目的。结合其他提纯工艺,能够制备低成本的太阳能级硅材料,具有一定的工业化应用前景。
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