Разработка и исследование процесса фильтрационного рафинирования кремния с целью повышения его качества

АННОТАЦИЯ

диссертации на соискание ученой степени доктора философии PhD

по специальности: 6D070900 – «Металлургия»

Жолдубаевой Жумагуль Дюсенбаевны

Разработка и исследование процесса фильтрационного рафинирования кремния с целью повышения его качества

Актуальность работы: повышение качества технического кремния напрямую зависит от степени его рафинирования от примесей. При этом известные технологии рафинирования не всегда обеспечивают комплексное рафинирование от растворенных и химически связанных примесей, экологически небезопасны (например, хлорирование). Поэтому поиск новых процессов рафинирования технического кремния, сочетающих высокую техническую эффективность и экологическую безопасность, представляется актуальной.

        Цель работы: повышение качества технического кремния на основе реализации процесса фильтрационного рафинирования.

Для достижения данной цели были поставлены и решены следующие задачи: уточнить природу химически связанной примеси, присутствующих в техническом кремнии в виде неметаллических частиц; обосновать возможность повышения качества технического кремния путем его фильтрования; разработать представления о процессе комплексного рафинирования расплава технического кремния от растворенных и химически связанных примесей; обосновать выбор материала и конструкции фильтра; исследовать влияние материала и высоты фильтра на степень рафинирования технического кремния; доказать реальность фильтрационного рафинирования технического кремния от растворенных примесей; провести опытно-промышленное опробование процесса фильтрационного рафинирования жидкого кремния.

        Научная новизна: изложены предпосылки фильтрационного рафинирования расплава технического кремния от содержащихся в нем химически связанных и растворенных примесей. Показано, что химически связанные примеси, присутствующие в расплаве в виде неметаллических фаз, содержащих продукты окисления(Al2O3, CaO, MgO и др.), задерживаются на поверхности фильтра за счет адгезионного осаждения. А рафинирование жидкого кремния от растворенных примесей происходит за счет того, что реакции их окисления  на поверхности фильтра реализуются полнее, так как поверхность фильтра служит готовой подложкой для выделения неметаллической фазы непосредственно из расплава; экспериментально показано, что при фильтровании жидкого кремния активность кислорода в нем уменьшается, что является доказательством того, что на поверхности фильтра реализуются реакции химического связывания растворенных примесей; Установлено влияние технологических фактров (материала и высоты фильтра) на эффективность фильтрационного рафинирования технического кремния.