侯彦青
,
谢刚
,
陶东平
,
俞小花
,
李荣兴
,
宋东明
中国有色金属学报
应用有关热力学数据研究了与多晶硅主要生产工艺即西门子法相关的“Si-Cl-H”三元系的复杂化学反应,研究SiCl4氢化转化为SiHCl3过程中可能发生的15个反应,给出15个反应的ΔGθm -T图；并确定5个独立的反应,给出这5个独立反应的KθP -T图;高温时主反应(1)的Kp增长较慢,而反应(2)和(5)的KθP快速增大,1 373K时,主反应(1)的KθP较小,为0.157 1.进一步研究温度、压强和进料配比nH2/nsicl4对SiCl4氢化率的影响,并绘制出SiCl4氢化率随这些因素的变化曲线.结果表明:当压强和进料配比一定时,SiCl4的氢化率随温度的升高先增加后降低;增大压强或增加进料配比nH2/nsiCl4都会提高SiCl4的氢化率;SiCl4氢化转化为SiHCl3过程的最佳操作条件为温度为1 000℃,压强为0.3 MPa,进料配比nH,/nSiCl4为4,在此条件下,SiCl4的氢化率为25.78％.
关键词:
SiCl4
,
SiHCl3
,
热力学
,
转化
聂陟枫
,
谢刚
,
侯彦青
,
崔焱
,
李荣兴
,
俞小花
人工晶体学报
考虑西门子反应器中对流、辐射以及化学反应热三种热传递形式,建立了硅棒的二维轴对称热传递模型.相比于对流和化学反应热,辐射是最主要的传热方式.基于此模型分析了12对棒西门子反应器中硅棒辐射位置和反应器壁发射率对硅棒内部径向温度分布以及电流密度分布的影响.结果表明:直流电加热时,硅棒内部径向方向上形成了明显的温度梯度,且外环硅棒内部温度梯度要大于内环硅棒温度梯度;降低反应器壁发射率,外环硅棒温度梯度减小,电流密度分布更为均匀.
关键词:
热量传递
,
硅棒
,
电加热
,
西门子反应器
董宏静
,
谢刚
,
于站良
,
李荣兴
,
俞小花
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2015.02.022
提出了CaO焙烧生焦脱硫的新方法,考察了焙烧时间、焙烧温度、CaO掺杂比例对生焦脱硫率的影响,利用TG-DSC联合法对样品进行分析,研究了生焦与CaO焙烧脱硫反应的动力学.结果表明,生焦与CaO焙烧脱硫反应活化能E为150.8 kJ/mol,指前因子A为6.98×1011 min-1,反应机理函数为f(α)=(1-a)2.54,最佳工艺条件为:焙烧温度1173 K,焙烧时间1h,CaO掺杂比例75％;该条件下生焦的脱硫率可达47％,主要产物为CaS、CaCO3.
关键词:
生焦
,
脱硫
,
焙烧
,
动力学
聂陟枫
,
谢刚
,
侯彦青
,
崔焱
,
李荣兴
,
宋东明
人工晶体学报
本文考虑包括热辐射在内的质量传递、动量传递、能量传递三维模型,利用流体力学计算软件,对12对棒西门子多晶硅CVD还原炉硅沉积过程的传热情况进行数值模拟.应用传热模型计算了实际还原过程的总能耗,并与实际生产运行测量值进行比较,相对误差为7.1％,表明传热模型准确可靠.基于DO离散坐标辐射模型,详细分析了硅棒与反应器壁间的辐射换热情况,探讨了硅棒生长过程中内、外环硅棒辐射能的变化趋势以及不同器壁发射率对还原炉内辐射能的影响.结果表明:辐射换热是硅沉积过程最主要的热量传递形式;外环硅棒的辐射能远大于内环硅棒的辐射能,并且外环硅棒的辐射能随硅棒直径的增大而增大;硅棒辐射能随着反应器壁材料发射率的增大而增大,并采用典型工况数据,计算了不同反应器壁材料发射率条件下的产品单位质量理论能耗.
关键词:
辐射换热
,
CVD还原炉
,
多晶硅
,
数值模拟
,
改良西门子法
侯彦青
,
谢刚
,
俞小花
,
李荣兴
,
宋东明
中国有色金属学报
根据相关热力学数据,首先计算并拟合得到Si-Cl-H三元系中气相Cl与H原子的摩尔比(nCl/nH)与反应达到平衡时的气相Si与Cl原子的摩尔比(nsi/nCl)Eq的关系.为了得到合理的SiCl4 (STC)和SiHCl3 (TCS)的进料配比,详细分析TCS与STC的3种配比(nTCS/nSTC分别为1/4、1和4)时温度、压强以及进料配比对Si沉积率的影响.结果表明:以STC和TCS的混合物为原料时,最佳温度为1400K,压强为0.1MPa.为了保证硅产率达到可工业化生产的35％以上,当原料摩尔比(nTCS/nSTC)为1/4时,原料中nCl/nH为0.055;当原料摩尔比(nTCS/nSTC)为1时,原料中nCl/nH比为0.07;当原料摩尔比(nTCS/nSTC)为4时,原料中nCl/nH为0.09.随着硅原料中TCS所占比例的增大,在较高的nCl/nH下,就可以得到较高的硅产率.最后分析得到:当选定原料配比时,要得到合理的硅产率,所需要控制nCl/nH的范围;当进料中nCl/nH一定时,要得到合理的硅产率,需选择原料配比的理想范围.
关键词:
西门子法
,
SiHCl3
,
SiCl4
,
多晶硅
,
硅产率
和晓才
,
谢刚
,
李怀仁
,
徐庆鑫
,
李荣兴
,
陈家辉
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2013.02.017
研究了高温加压条件下用CaO与CaCl2作混合脱杂剂,在偏硅酸钠溶液中脱铝、钛的工艺,实验表明,在温度130 ～ 150℃,压力0.8 ～0.9 MPa,反应时间2.0～2.5 h,CaO用量为3.0 ～4.0g·L-1,CaCl2的用量为6.0～7.0 g·L-1时,铝的最高脱除率达97.00％,钛的最高脱除率达98.91％.对脱杂形成的铝钛渣的SEM图片分析,结果显示脱杂所形成的铝钛渣分子成排列紧密,分布均匀,结构稳定.这表明用CaO及CaCl2作混合脱杂剂脱铝、钛是可行的.
关键词:
偏硅酸钠溶液
,
加压
,
铝
,
钛
彭如振
,
李荣兴
,
俞小花
,
侯彦青
,
谢刚
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.020
铝电解工业越来越多的采用石墨阴极,石墨阴极具有良好的导电性能,但石墨不被铝液湿润且和铝液形成Al4 C3,导致铝电解槽运行寿命短.可湿润TiB2涂层阴极因节能和延长槽寿命能够给铝电解工业带来显著效益.等离子喷涂是一种高效、灵活的沉积涂层的方法 ,能够在形状复杂或大表面积的基体上沉积金属间化合物、陶瓷或复合材料,涂层厚度可从数微米到数毫米.等离子喷涂制备可湿润性TiB2涂层阴极是可行有效的方法 ,本文评述了等离子喷涂制备可湿润TiB2阴极涂层的研究进展,简述了等离子喷涂工艺受到的影响因素(包括粉末性质、基体表面形貌和焰流性质)和涂层与基体材料结合的机制(包括机械结合、冶金结合和物理结合),分析和讨论了TiB2粉末制备、基体预处理、等离子喷涂工艺参数、涂层显微结构和性能等.最后,指出了等离子喷涂制备可湿润性TiB2涂层阴极工艺将来研究需要解决的几个关键问题.
关键词:
等离子喷涂
,
可湿润阴极
,
TiB2涂层
,
结合机制
,
氧化
,
导电性
