造渣精炼去除多晶硅中B杂质的研究-功能材料
铸造多晶硅晶界的EBSD和EBIC研究
文章编号:0254 0096(2006)04 0364 05铸造多晶硅晶界的EBSD和EBIC研究收稿日期:2004 11 15陈 君,杨德仁,席珍强(浙江大学硅材料国家重点实验室,杭州310027)摘 要:利用电子背散射衍射(electron back scattered diffraction,EBSD)和电子束诱生电流(electron beam induced cur rent,EBIC)技术对铸造多晶硅的晶界类型和晶界复合特性进行了研究。
EBSD分析显示铸造多晶硅中的大部分晶界为大角度晶界(t >10 ),且以特殊晶界 3和普通晶界为主,同时还存在少量小角度晶界(t>10 )。
EBIC观察发现洁净晶界(包括大角度和小角度晶界)在300K下的复合能力很弱,晶界类型对其复合特性没有明显影响。
洁净的小角度晶界本征上在100K下具有强复合特性,而大角度晶界则不具有;在引入金属沾污后,小角度晶界对金属杂质的吸杂能力最强。
小角度晶界的复合特性可能与其界面特殊的位错结构有关。
关键词:铸造多晶硅;电子束背散射衍射;电子束诱生电流;晶界中图分类号:TK511 文献标识码:A0 引 言具有电学活性的晶界是影响铸造多晶硅太阳电池转换效率的一个重要影响因素。
早期的研究发现晶界具有深能级,是少数载流子的强复合中心[1~3],并且晶界的复合特性与晶界类型密切相关,如 3晶界是浅能级复合中心,而其他晶界则是深能级复合中心[4]。
即使对于同一条 3晶界,晶界的不同部分也会呈现不同的复合强度[5]。
另一方面,过渡族金属杂质的沾污会显著地增强晶界的复合强度[6~8]。
最近,我们考察了从不同凝固位置切割下来的多晶硅中晶界的电学性能,发现晶界的复合特性和晶锭的凝固位置有关[9],而不同凝固位置的金属沾污含量是不同的。
但大部分的原生多晶硅材料本身就存在不同程度的金属沾污,很难将晶界类型和金属沾污对晶界复合特性的影响区分开来。
关于精炼过程中合成渣行为的探讨
关于精炼过程中合成渣行为的探讨本钢马春生随着科学技术的进步和炼钢工艺的发展，炉外精炼已经成为提高钢的纯净度、改善钢质量的必不可少的工艺手段。
而在炉外精炼的工艺过程中主要的化学反应和工艺目的大多数都是通过各种合成渣来实现。
对应于不同的工艺、不同的品种要求，应该选择不同的合成渣。
因此，对于炉渣，特别是精炼过程中使用的合成渣的研究、开发和应用越来越受到人们的重视。
本文将对各种合成渣的作用，选择及精炼过程中的物理化学行为进行初步的探讨。
1 渣洗用合成渣（即精炼渣）所谓的渣洗就是通过机械的方法让合成渣与钢水充分搅拌、混合，创造良好的渣、钢之间进行化学反应的动力学条件，从而实现诸如脱硫、脱磷、脱氧等工艺目的。
1.1 合成渣的制作方法其制作方法大致可以分为如下种类：1.1.1 机械混合型将各种原料破碎成一定粒度，按照要求的比例配制，并通过机械方法混匀。
这种渣料的制作工艺简单、成本低廉，但是直接加入钢液里时熔点高、热量损失大、反应速度慢。
另一种机械混合型是将各种原材料制成<1mm的粉状，再按一定的比例混匀，加入一定量的结合剂制成小球状，并通过烘干去掉水份加入钢中。
，这种渣料的原料布局比例均匀，比颗粒混合型制作工艺复杂，成本较高。
直接加入钢液时熔点稍低、熔速稍快，由于钢、渣之间接触面较大，故反应速度较快。
1.1.2熔化炉予熔型将原料按一定配比通过小冲天炉（化渣炉）利用焦炭作为热源进行熔化，经水淬、干燥后按需要投入钢水中。
这种渣料，经过预熔已经形成多元相，其成份比较接近设计目标，而且熔点较低，在钢液中溶化速度快，反应迅速。
但是由于焦炭经燃烧后的灰份绝大部份是SiO2，加之炉膛耐火材料的熔损，最终成份很难达到理想状态。
特别是生产低SiO2、低C含量的渣料时，采用该方法生产是难以实现的。
1.1.3 电弧炉预熔渣利用电弧炉将原料加热熔化成熔融状态。
一种是现场有电弧炉的时候可直接将熔融状态的渣料直接用钢水冲混。
一种是现场没有电弧炉的时候将熔融渣料冷却、破碎、干燥后投入到钢包内用钢水冲洗。
冶金法生产多晶硅
冶金法多晶硅相关材料目录一、冶金法介绍 (1)二、项目投资成本 (2)三、技术路径 (3)四、主要企业 (5)一、冶金法介绍目前，国际多晶硅生产的主流工艺是改良西门子法，占总产能85%以上。
2010年用该技术生产的多晶硅占全球总产量的86.6%。
太阳能级多晶硅仅需要6个9的纯度即可，西门子法一般提纯后可达11个9以上。
为保证得到多晶硅电池最佳的电流传输率，西门子法还需要进行掺杂工序（掺硼掺磷），这无疑增加了光伏电池制造的成本。
另外，某些公司也采用其他方法来制作多晶硅，如硅烷法、流化床法。
此三种方法都属于多晶硅制作中的“化学法”。
物理法是采用对冶金级的硅进行造渣、精炼、酸洗（湿法冶金）、定向凝固等方式，将杂质去除。
由于硅是不参加化学反应的，所以俗称物理法。
但其实，无论是造渣、精炼还是酸洗，都不可避免地涉及到化学反应，因此，比较准确的叫方法应该是冶金法。
物理法主要有区域熔化法（FZ）、直拉单晶法（CZ）、定向凝固多晶硅锭法（铸造法）等等。
按照硅的纯度不同，硅料分为冶金级硅（MG-Si）、太阳能级硅(SG-Si)、电子级硅(EG-Si)，国际业界通常把物理法称为冶金法（Metallurgical Method），把物理法提纯的硅称为UMG-Si （Upgraded Metallurgical Grade Silicon）。
UMG-Si制备由于其工艺路径使其理论提纯水平仅能够达到7N 级，化学法可提纯至9N级以上用于半导体行业，而3N以下的冶金级硅料主要用于铝合金等领域。
因此，UMG-Si的目标市场即为太阳能光伏领域。
二、项目投资成本UMG-Si由于采用的是物理提纯方法，主要是通过物理变化而非复杂的系列化学反应来提取硅料，在设备投入、环保控制、能耗指标等均低于化学法制备，就SG-Si制备而言具备成本优势。
在2011年初，就项目总投资而言，化学法多晶硅制备如果从三氯氢硅开始直至多晶硅产出，年产量1000吨的工厂大约需要投资6亿到7亿元人民币，；而UMG-Si制备由于采取的工艺路径和原材料冶金硅品质的区别，其初始投资以年产1000吨计算，大约在2亿元左右。
多晶硅硼穿透效应
多晶硅硼穿透效应1.引言1.1 概述多晶硅硼穿透效应是指在多晶硅材料中，硼在晶界和晶内透过扩散的现象。
多晶硅是一种由大量晶体颗粒组成的材料，其中晶界是晶体颗粒之间的交界面。
硼作为一种掺杂剂，可以通过扩散过程渗入到多晶硅中。
多晶硅是一种广泛应用于半导体行业的材料，其优点包括制备成本低、加工性能好和导电性能优异等。
然而，在多晶硅材料中，晶界处存在着位错、空位和杂质等缺陷，这些缺陷会对多晶硅的电子性能产生不良影响。
为了解决这一问题，研究人员发现了硼穿透效应。
硼穿透效应的机理是，硼通过晶界处的缺陷逐渐扩散到晶体内部，最终形成一定浓度的硼扩散层。
硼的掺入可以增加多晶硅的导电性能，并且能够有效降低晶界的电阻。
此外，硼穿透效应还可以改善多晶硅的晶体结构，并提高其光电转换效率。
多晶硅硼穿透效应在半导体器件制造中具有重要意义。
通过对多晶硅表面进行硼扩散，可以制备出高性能的太阳能电池和电子器件。
同时，硼穿透效应的研究也为探索更高效的多晶硅材料和器件提供了新的途径。
本文将对多晶硅硼穿透效应的概念、原理和应用进行详细探讨。
同时，对多晶硅硼穿透效应的重要性进行总结，并展望其未来发展。
通过深入了解多晶硅硼穿透效应，我们可以更好地利用多晶硅材料的优势，推动半导体技术的发展。
1.2 文章结构文章结构部分的内容：本文主要分为引言、正文和结论三部分。
引言部分包括概述、文章结构和目的。
在概述中，将介绍多晶硅硼穿透效应的背景和相关研究现状。
在文章结构中，将说明本文的组织方式和各个章节的内容。
在目的中，将明确本文旨在分析多晶硅硼穿透效应的特点、原理和应用，并展望其未来发展的前景。
正文部分将分为两个主要部分：多晶硅的特点和应用以及硼穿透效应的原理和机制。
在多晶硅的特点和应用一节中，将介绍多晶硅的物理性质、制备方法以及其在电子器件中的应用。
在硼穿透效应的原理和机制一节中，将详细介绍硼穿透效应的物理原理和相关的研究进展，包括硼在多晶硅中的扩散行为和对电子器件性能的影响机制。
多晶硅生产工艺和反应原理
多晶硅生产工艺和反应原理多晶硅是一种重要的太阳能电池材料，具有高纯度、高晶片质量和较低成本的优点。
多晶硅的生产工艺主要包括硅矿炼制、硅粉冶炼、硅粉还原和硅熔炼等步骤。
其反应原理主要涉及硅矿的还原、氯化和还原等过程。
多晶硅的生产工艺可分为硅矿炼制和硅粉还原两个主要步骤。
硅矿炼制是指从硅矿中提取出硅和非硅物质的工艺。
目前常用的硅矿炼制方法包括硅石和冶金硅炉料两种。
硅石主要是指石英矿和长石矿，常用的炼制方法是先将硅矿进行磨碎和洗选，然后经高温石英石化处理，最后通过水热反应将石英石化为高纯度的硅酸盐溶液，再经过过滤、蒸发结晶等步骤得到硅酸盐固体产物。
冶金硅炉料主要是指含有较高硅含量的矿石，如金山矿、铜渣、废铁渣等，常用的冶炼工艺是将矿石进行焙烧、浸出和萃取等步骤，最终得到较高纯度的硅酸盐溶液。
硅粉还原是指将硅酸盐固体产物还原为硅粉末的工艺。
其主要反应原理是通过还原剂（如木炭、焦炭等）在高温下与硅酸盐反应，生成SiO气体和CO气体，然后进一步反应生成Si和CO2、反应可描述为：SiO2+2C→Si+2CO然而，仅通过硅粉还原很难获得高纯度的多晶硅材料，因为此过程中生成的Si粉末通常包含微量杂质和非晶硅。
为了提高晶片质量和纯度，通常需要进行硅熔炼步骤。
硅熔炼是将硅粉末在真空或惰性气氛下加热，使之熔化成液态硅的工艺。
硅熔炼反应原理是通过向硅粉末中加入硅体和其他掺杂剂，调整硅液中的杂质浓度和晶粒尺寸，以获得纯度较高的多晶硅材料。
硅熔炼通常分为两个阶段进行，首先是预熔阶段，即将硅粉末在较低温度下熔化，然后通过溶液清洁、滤渣等步骤去除杂质，然后再进行主熔阶段，即在高温下继续加热，使硅液达到合适的温度和纯度。
综上所述，多晶硅的生产工艺主要包括硅矿炼制、硅粉还原和硅熔炼等步骤。
反应原理涉及硅矿的还原、氯化和还原等过程。
随着太阳能电池市场的快速发展，多晶硅的生产工艺也在不断改进和优化，以提高生产效率和降低成本。
关于硅烷法制备多晶硅工艺研究
关于硅烷法制备多晶硅工艺研究摘要】：本文对硅烷法制备多晶硅的几种工艺进行了综述，对多晶硅生产工艺做出介绍，尤其是对硅烷的制备方法做了全面的探讨。
比如Komatsu硅化镁法、碱金属氢化物中的硅烷法和歧化法。
虽然方法很多，但仍有需要完善的地方。
【关键词】：硅烷法；多晶硅；制备；生产工艺1.引言太阳能是一种可以再生的清洁能源值得人们重视，开发太阳能的资源成为大趋势，太阳能的发电技术认为是目前世界上发展前景较广阔的新能源的新技术。
所以，作为太阳能的发电技术的核心，光伏产业也得到迅猛发展。
现在限制太阳能的发电技术不能快速的发展主要的原因是制作太阳能的发电设备材料-多晶硅生产的成本高，大约占到太阳能的发电成本的50%。
电子级别的多晶硅是半导体型器件，大功率的电力和电子器件，集成电路等的基础材料。
电子多晶硅是半导体业和信息业进行发展不可缺少的基础，定将变为全球性的第三次的工业革命焦点性产品。
中国电子多晶硅的生产技术其产品的品质有待提高，所以制做高纯和超高纯多晶硅的研究也就是电子区熔多晶硅技术对全国半导体的产业发展越来越重要[1]。
2.多晶硅的工艺概述现有多晶硅的生产工艺，其技术主要包括：改良的西门子法，硅烷法，流化床法，氯硅烷还原法(其中包括Zn还原法、Na还原法、等离子的氢还原)，重掺硅的废料制备的方法，冶金硅的精炼法(其中包括火法精炼、湿法精炼及定向凝固)，还有其它的方法[2]。
改良的西门子法一般是指在西门子法基础上发展得到的，用氯气与氢气来合成HC1，然后HC1与工业的硅粉在250到350摄氏度下合成SiHC13，再对SiHC13采取分离、精馏和提纯的操作，提纯后，SiHC13在氢的还原炉中进行反应，用化学气相沉积法得到高纯度的多晶硅。
然而改良的西门子法增加干法回收的技术，使干燥HC1进入流床的反应器和冶金级的硅反应，目的是实现完全闭路的循环生产。
硅烷法使硅烷进行热分解制备得到多晶硅。
反应的温度低，原料是气体硅烷容易提纯，杂质的含量可得到较好的控制。
从硅渣中回收提纯金属硅的研究
2021NO.3Tot2902021年第3期总第290期铁合金FERRO-ALLOYSD01：10.16122/ki.issnl001-1943.2021.03.007从硅渣中回收提纯金属硅的研究郑通1 翟双东1 庄艳歆1 邢鹏飞2(1东北大学材料电磁过程研究教育部重点实验室辽宁沈阳110819)(2东北大学冶金学院辽宁沈阳110819)摘 要 硅渣中夹杂约15%的金属硅，造成严重的硅资源浪费。
硅渣中金属硅的回收利用已经成为硅生产行业中需要迫切解决的问题。
本研究提出了从硅渣中回收提纯金属硅的方法，采用XRD 、XRF 、SEM 及EDS 等方法对硅渣原料的物相、形貌及化学成分进行了分析;在中频感应炉中通过直接熔炼、吹气精炼、造渣精炼和造渣强化精炼 四种方法对硅渣中的金属硅进行分离实验。
研究结果表明，造渣强化精炼可以实现硅渣中金属硅的有效回收。
在造渣强化精炼实验中，随着GaF 2用量的增加，金属硅的回收率越高。
当CaF 2配入量为20%时，硅渣中金属硅的回 收率最高为65.68% o 与硅渣中金属硅的杂质含量相比，造渣强化精炼后产物硅中Al 、Ca 等杂质含量降低。
该方法可以实现硅渣中硅的有效回收及提纯，为硅渣中硅的回收利用提供了一种新的途径，适合进行产业化应用。
关键词硅渣强化精炼回收率净化金属杂质中图分类号 TF645.3.4文献标识码 B 文章编号1001-1943(2021)03-0023-05STUDY ON RECOVERY AND PURIFICATION OF METALLICSILICON FROM SILICON SLAGZHENG Tong 1, ZHAI Shuangdong 1, ZHUANG Yanxin 1, XING Pengfei 2 (1 Key Laboratory of Electromagnetic Processing of Materials , Ministry of Education ,Northeastern University , Shenyang 110819, China )(2 School of Metallurgy , Northeastern University ,Shenyang 110819, China )Abstract The silicon slag contains about 15% of metallic silicon , causing serious waste of silicon resources. The re cycling of metallic silicon from silicon slag has become an urgent problem in the silicon production industry. The study proposes a method to recover and purify metallic silicon from silicon slag. The phase , morphology and chemical com position of silicon slag raw materials were analyzed by using XRD , XRF , SEM and EDS. In the medium frequency in duction furnace , the metallic silicon in the silicon slag is separated by four methods : direct smelting , blowing refining ,slagging refining and slagging intensified refining. Experiments results show that slagging intensified refining can a- chieve effective recovery of metallic silicon from silicon slag. In the slagging intensified refining test , the recovery rateof metallic silicon is increasing with the increase of the amount of CaF 2. When the dosage of CaF 2 arrives at 20% , therecovery rate of metallic silicon in silicon slag is the highest and reaches 65. 68% . Compared with the impurities of me tallic silicon in the silicon slag , the impurity contents such as Al and Ca in the silicon after slagging intensified refining are reduced. The proposed method can not only realizes the effective recovery and purification of silicon in the siliconslag , but also provides a new way for the recovery and utilization of silicon in the silicon slag , and it is suitable for in dustrial application.Keywords silicon slag, intensified refining , recovery rate, purification , metal impurities基金项目 国家重点研发计划(2018YEC1901805)和国家自然科学基金(U1902219)资助。
定向凝固法在物理提纯多晶硅中的作用
定向凝固技术对物理提纯多晶硅的作用林安中北京中联阳光科技有限公司由于硅材料的紧缺，物理冶金法提纯硅材料，在国内外都形成研发的热门项目，主要其比西门子法提纯多晶硅的投资起点要低很多，降低成本也有一定的潜力。
除了方法中有的采用初步先用化学处理硅料外，在硅原料的冶炼提纯中，大部分都结合定凝固法来进行大部分杂质的去除，其更粗一点的形式也可称为保温去渣法，但定向凝固法因分凝系数的关系对去磷、硼的效果不佳，使得去磷、硼成为物理冶金法中关键及难度较大的部分。
中国目前有不少的厂家生产的高纯冶金硅达到了4个9多的纯度，其典型的达到的纯度水平如下：（1）B4PPMW，P13－20PPMW，Fe 1 PPMW.（2） B 1.5PPMW, P 6－10PPMW, Fe<0.05PPMW.这样产品的电阻率有可能达到型号为0.3Ω·cm或更高。
但其电阻率是补偿形成的，跟太阳能级的要求还有相当的距离。
以这些料为基础，进一步的提纯工作也在进行中，隨时间的进步也是明显的。
在高纯冶金硅的研发中，对硅中杂质的分析是很重要的手段，但P、B的含量在1PPMW 左右时，国内的权威分析单位已不易给出准确的分析数据，国外权威单位的分析收费又很贵，对研发的发展形成一定的障礙。
国内分析精度的不稳定，除了设备的因素外，还与制样的环境条件及制样中污杂因素有关，这方面应得到科技部等科研经费支持单位的重视。
当分析单位的P、B中有一种测的较准时，其它金属杂质含量又在1PPMW以下时，硅的电阻率可作为衡量另一元素是否测准的参考。
建议研发单位总的来说不要太省分析的费用，因其是实验中增快进度的关键所在。
目前对所研制的硅材料达到几个9的定义还不是很明确，特别是5个9以上时，其含量应不包括氧、碳的含量，而应包括P、B的含量。
所得的电阻率没有P、B的含量的数值提供时时将具有很大的不足。
建议说明硅材料达到几个9时同时提供其P、B的含量。
当纯化冶金硅达到6N的初步太阳级时，首先可在单晶生长或多晶硅铸锭时加入10－30%的投炉料的比例，可使太阳电池的效率不下降，进行了初步的使用。
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造渣精炼去除多晶硅中B杂质的研究* 张磊1,2,谭毅1,2*,许富民1,2,李佳艳1,2 (大连理工大学 辽宁省太阳能光伏系统重点实验室 辽宁 大连 116024 大连理工大学 材料科学与工程学院 辽宁 大连 116024) 摘 要： 太阳能电池用多晶硅材料对B杂质含量有着严格的要求，而B杂质通过定向凝固、真空熔炼等方法很难有效去除，采用造渣精炼的方式可以有效地去除多晶硅中的B杂质，本文对造渣精炼除B的原理、影响因素及发展现状进行了综述，对已有研究结果进行了总结，为进一步研究提供理论依据。 关键词： 太阳能级多晶硅；造渣精炼；提纯 中图分类号：TF89 文献标识码：A
1 引 言 硼是影响太阳能电池性能的最主要杂质之一，太阳能级多晶硅对B杂质含量的要求是低于0.3ppm，过量的B会导致光致衰减，从而影响电池的转换效率[1]。而另一方面，B又是在整个多晶硅提纯过程中最难去除的杂质，由于B的分凝系数大（为0.8），饱和蒸汽压低（1823K时，为6.78×10-7Pa），因此，传统的定向凝固和真空熔炼方法都无法有效地将其去除[2-5]。探索出一条去除B杂质的有效途径已经成为冶金法提纯多晶硅的热点之一。 高温等离子体是一种有效去除B的方法[6-8]，利用等离子态有效元素与B发生反应，B以挥发性气体形式排出。该方法除B效果可以达到太阳能级多晶硅的要求，但工艺复杂，成本高，而且由于等离子弧热量集中，在工业中无法实现均匀加热，大大限制了在现实中大规模的生产应用。合金法[9,10]是另一种去除B的有效方法，选择Al、Zn等金属与硅形成共熔物，硅在合金熔体凝固过程中结晶析出，硅中的B杂质由于在固态硅中的溶解度小而更容易进入液态合金熔体中，从而达到去除的效果。该技术目前还属于实验室阶段，没有实际工业应用，并且需酸洗等处理工艺，
*基金项目：辽宁省计划科技项目(2006222007)；中央高校基本科研基金(DUTNYX2009211)
收到初稿日期： 通讯作者：谭毅 作者简介：张磊(1983−)，男，辽宁大连人，博士，师承谭毅教授从事冶金法提纯多晶硅的研究。 且硅的回收率不是很高，也达不到太阳能级多晶硅的要求。 造渣精炼是一种低成本有效去除B杂质的方法[11-20]，利用熔渣中的氧（O）与B发生氧化反应，生成的硼氧化物更易留在熔渣中，随渣金的分离过程被去除。该方式可有效地去除多晶硅中的B杂质，且工艺相对简单，可操作性也较之前两种更强，虽然通过一次造渣的方式很难达到太阳能级多晶硅对B杂质的含量要求，但通过对不同渣系及相关影响因素的进一步研究，造渣精炼将很有可能成为工业化生产中最可行的一种去除多晶硅中B杂质的途径。 2 造渣精炼的原理 通过造渣精炼的方式可以有效去除多晶硅中的B杂质，很多学者对此做出了相关的理论分析，对于CaO-SiO2基础双元渣系来说，认为B的去除是通过以下反应实现的，
B(l)+43SiO2(l)=BO1.5(l)+43Si(l) （1） 渣系中的SiO2在高温下可以提供充足的活性氧（O），与熔硅中的B杂质反应生成相应的硼氧化物（BO1.5），由于其更容易进入到渣相中，从而B杂质随着渣硅的分离被去除，图1是造渣精炼去除多晶硅中B杂质的示意图。
图1 造渣精炼去除多晶硅中B杂质的示意图 Fig 1 Schematic diagram of boron removal from polycrystalline silicon by slag treatment 经过造渣精炼提纯后，B会在两相中重新分配，一般用分配系数（LB）来评价B的去
第一作者等：正标题 5 除效果， ]%[)%mass(BmassBLB （2）
式中（mass%B）和[mass%B]分别是渣相和硅相中B的质量浓度。从热力学角度分析，能够反映一些因素对LB的影响，（1）式的反应平衡常数K表示如下， 4/3
ii4/3i4/3i25.15.125.1OSSBBOBBOOSBSBOX
X
K
（3）
式中5.1BOX/BX就是LB，在实验中杂质B含量非常低，因此可以认为遵循亨利定律，Si的活度认为是1，因此可以得到LB的表达式（4），
5.1225.14/3i4/3iiBOOSBSOS
BOB
B
KKL
（4）
式中K和B是温度的常数，在一定熔炼温度下是定值，最终4/3i2OS与5.1BO的比值直接影响LB的大小。 由于反应动力学的限制，B的去除效率存在一个极限值，T. A. Engh给出了B去除的极限浓度与相关参数的关系[21]，
BsBinMKfMBMBB/][%][%][%
（5）
将去除率与时间等影响LB的参数联系起来，可以得到下式，
SBBStinMKfMMtAkBBBB1exp][%][%
][%][% （6）
B的初始浓度及在两相中的传质系数和活度系数，渣硅的质量和有效接触面积，反应时间等因素都将影响B杂质的去除效率。K. Morita等学者对相关渣系进行了热力学分析，结合已进行的实验结果可以总结出，影响LB的因素主要有渣剂的碱度、氧偏压、渣硅比、有效接触面积、反应温度及时间等。 3 影响造渣精炼提纯效果的因素 3.1 碱度对LB的影响 炉渣碱度是钢铁冶炼中碱性氧化物的质量分数总和与酸性氧化物的质量分数总 和之比，常用炉渣中的氧化钙含量与二氧化硅含量之比表示。在造渣精炼提纯多晶硅中B杂质的过程中，一般也用渣中的氧化钙含量与二氧化硅含量之比来表示，即CaO/SiO2 。碱度是影响LB最重要的因素之一，对于CaO-SiO2基础双元渣系，日本学
者K. Morita 做了系统研究[11,12]，得到的结果如图2所示，最低值出现在碱度约为0.8处，在此处随着碱度的增加或减少，分配系数都随之增加。对于基础双元渣系而言，渣剂的碱度对LB影响非常明显。而在进一步的实验中，通过加入其他渣相来改变渣剂的性能，提高LB值，主要的渣相有CaF2、Na2O、Al2O3、BaO等。
0.40.50.60.70.80.91.01.11.21.301234567
LBCaO/SiO2
图2 二元基础渣系碱度与分配系数的关系 Fig 2 Relation between LB and slag basicity for CaO–SiO2 system 对于Na2O-CaO-SiO2系，理论计算与部分实验结果如图3所示[8,9]。从理论计算结果上看，LB会随着碱度的增加略有降低，在碱度大于0.8以后趋于稳定。Na2O是强碱性氧化物，适量的加入可以有效地增加渣系的碱度，而且可以降低渣系的熔点。但由于在高温下，Na2O挥发性很强，难以长时间有效熔炼，熔炼时间受到一定限制。 第一作者等：正标题 5 0.20.40.60.81.01.202468101214
LBCaO/SiO2
SiO2-CaO-5% Na2O Calculated SiO2-CaO-10% Na2O Calculated SiO2-CaO-6% Na2O Tanahashi [8] SiO2-CaO-6% Na2O present SiO2-CaO-7% and10% Na2O Morita [9]
图3 Na2O-CaO-SiO2系碱度与分配系数的关系 Fig 3 Relation between LB and slag basicity for Na2O-CaO–SiO2 system 图4是对CaF2-CaO-SiO2系实验结果的总结[12,13]，CaF2是较早被加入研究的化合物之一，一般含量在20-40wt%，它的加入可以有效地降低渣系的黏度，增加熔体的流动性，从而促进反应的进行，并且CaF2与SiO2反应生成CaO，增大了碱度的范围。但从实验结果上看，效果不如Na2O-CaO-SiO2系，LB的值没有有效的提高，这是因为加入的CaF2既不是酸性氧化物，也不是碱性氧化物，它的加入稀释了渣剂中CaO和SiO2有效浓度，导致LB值偏低。除此之外，适量Al2O3、BaO的加入也可以有效提高B的去除效果，但还没有系统的相关报道发表。
0.51.01.52.02.53.03.54.04.50.51.01.52.02.53.0 CaO-SiO2-25%CaF2 [12]
CaO-SiO2-40%CaF2 [12] CaO-SiO2-30%CaF2 [13]
LB
CaO/SiO2
图4 CaF2-CaO-SiO2系碱度与分配系数的关系 Fig 4 Relation between LB and slag basicity for CaF2-CaO–SiO2 system 总之，碱度对LB的影响是非常明显的，也是被研究最广泛的影响因素。从目前的研究结果来看，普遍认为碱度的增加可以促进B的去除，得到较高的LB值。但笔