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SiC微粉提纯工艺研究

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 SiC材料结构和性质

1.3 SiC的合成与应用

1.4 固态颗粒在液相中的相互作用

1.5 颗粒的分散性研究

1.6 浮选机理和方法

1.7 浮选在分离中的应用

1.8 SiC微粉中无定形碳分离现状

1.9 SiC微粉中Si、SiO2和金属杂质的去除研究

1.10 本课题研究的目的意义和研究内容

第二章SiC微粉的分散性研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3性能表征

2.4 结果与讨论

2.5 本章小结

第三章 SiC微粉中无定形碳的浮选分离

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3性能表征

3.4 结果和讨论

3.5 无定形碳浮选机理分析

3.6 本章小结

第四章 SiC微粉中Si、SiO2和金属杂质的去除

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 性能表征

4.4 结果和讨论

4.5 本章小结

第五章 全文总结

参考文献

攻读硕士学位期间本人公开发表的论文

致谢

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摘要

β-SiC优越的物理和化学性能引起国内外的关注,并已广泛应用于各个领域中。β-SiC微粉可用于切割硬而脆的材料,切割光伏产业中的硅晶片是其一个非常重要的应用。然而SiC微粉中含有许多杂质,如无定形碳,少量的硅和二氧化硅,还有在粉碎过程中带入的金属杂质,这些杂质对切割硅晶片的质量有很大影响。
  本研究首先对SiC微粉中的无定形碳杂质进行了分离提纯研究,通过SiC微粉进行分散性实验,找到最佳分散剂、分散剂的用量以及确定分散的最佳pH值,最后选择了聚乙烯亚胺作为分散剂对微粉进行分散,并确定了最佳分散剂的用量为1%,同时经zeta电位测试得到在加入分散剂聚乙烯亚胺后SiC浆料在pH=4.5时分散性最好,浆料的固含量在50%以下都比较有利于浆料的分散,且在pH=4.5时转速对浆料分散性的影响较小。用分散好的浆料进行浮选试验,找到最佳浮选剂和最佳浮选剂的量,同时分析固含量,转速对浮选效果的影响。经过沉降实验选择了油酸作为浮选剂对无定形碳进行浮选,当油酸用量在0.3%时浮选效果最好,并且发现浆料的分散性越好,油酸对于无定形碳的浮选效果越好。
  研究分析了无定形碳的浮选机理,当油酸在水中的浓度很低时,油酸分子疏水基通过物理吸附吸附在无定形碳颗粒表面形成一个背水的单分子层,为了降低固液相之间的作用力,无定形碳颗粒周围的水分子有一个异己的趋向,为了使系统的自由能降低,于是疏水的颗粒就被迫相互靠近并且团聚在油酸里,最终无定形碳颗粒就很容易被清除了。
  对于Si和SiO2采取碱溶解的方式,通过改变碱浓度、反应时间及固含量来观察这些条件对Si和SiO2去除率的影响。实验结果表明NaOH浓度为160g/L,反应温度为70℃和固含量为20%时,Si和SiO2的去除率最高。而金属杂质的去除则通过盐酸与之反应,讨论了盐酸浓度及反应温度对除铁率的影响,最终得到盐酸浓度在180 g/L以及反应温度为80℃除铁率最高。

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