超声酸洗去除晶体硅切割废料中的杂质铁

发布时间：2024-12-18 21:27

　　 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%。

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【部分图文】：

图1 切割废料的XRD图谱

切割废料X射线荧光光谱定量分析结果见表1。XRD分析结果如图1所示。SEM分析结果和粒度分析结果如图2所示。图2切割废料的SEM图（a）和粒度分布图（b)

图2 切割废料的SEM图（a）和粒度分布图（b)

图1切割废料的XRD图谱由表1可知，晶体硅砂浆切割废料的主要成分为Si元素，含有少量的金属元素Fe、Cu、Al、Ca、K等，非金属元素有C、N等。对铁元素进行ICP-AES分析检测，得到其准确的含量为3.80%。这些铁元素主要来源于切割丝（钢丝），在切割硅锭的过程中由于磨削作用....

图3 浸出剂对铁去除率的影响

固定实验条件：盐酸和硫酸的混合酸为浸出剂、温度30℃、搅拌速率200r/min、超声频率45kHz、超声功率300kW，考察酸配比（盐酸与硫酸体积比）分别为3∶1、3∶2、3∶3时，混合酸配比对杂质铁去除率的影响，结果如图4所示。图4酸配比对铁去除率的影响

图4 酸配比对铁去除率的影响

图3浸出剂对铁去除率的影响从图4可以看出，随着浸出时间的延长，切割废料中铁的去除率迅速增高，这是因为，在超声条件下，团聚的大颗粒不断被打开，切割废料颗粒之间的铁杂质不断暴露出来并与酸中的H+发生反应。由于在25min之前，颗粒间的杂质与大部分铁已经基本被溶解，主要是颗粒中的杂质....

本文编号：4017144