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用一個(gè)模型來(lái)理解工業(yè)硅的生產(chǎn)和冶煉工藝
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工業(yè)硅爐內(nèi)的反應(yīng)情況決定硅的回收率。對(duì)硅的回收率簡(jiǎn)述如下。
（1） 定性描述
反應(yīng)的系統(tǒng)試驗(yàn)結(jié)果顯示電爐內(nèi)不同區(qū)域的反應(yīng)條件是不同的。工業(yè)硅期貨入門資料，在溫度最 高區(qū)域的凝結(jié)物的溫度約為2000P,這不包括比接觸電弧的溫度髙得多的物 質(zhì)。凝結(jié)物呈現(xiàn)為SiO2和SiC以及一些游離Co游離C不穩(wěn)定，將’通過(guò)與 SiO或Si的反應(yīng)慢慢轉(zhuǎn)化為SiC。
由極其細(xì)微的硅滴分散于SiC>2中的棕色物質(zhì)加熱時(shí)，硅滴將聚集成大滴 并從空腔頂部的SiOz中落下。相當(dāng)可觀的Si。在高于SiC）2熔點(diǎn)的溫度下凝 結(jié)。幾乎同時(shí)Si從$02中離析，空腔頂部的沉積物主要為SiO2,而Si一開(kāi) 始就從其中落下。沉積物由于含有少量的Si而呈棕色。
對(duì)凝結(jié)反應(yīng)的另一種解釋是：棕色物質(zhì)蒸發(fā)產(chǎn)生的SiO流回到內(nèi)區(qū)，因 此內(nèi)區(qū)的SiO含量很髙，足以產(chǎn)生Si。工業(yè)硅期貨入門資料，離析或蒸發(fā)這兩種解釋對(duì)于電爐操作 的影響是相同的。消耗SiO2和SiC產(chǎn)生SiO的反應(yīng)主要發(fā)生在空腔的下部, 這里的溫度躍高。
在空腔的頂部，物料部分地發(fā)生反應(yīng)、落人空腔進(jìn)一步反 應(yīng)，因此使空腔増長(zhǎng)。—些也可沿著空腔壁落下。碳過(guò)量時(shí)在底部反應(yīng)將產(chǎn)生 過(guò)量的SiC沉積于硅液中。如果碳不足，將使所有的Si02被蒸發(fā)掉。工業(yè)硅期貨入門資料，當(dāng)然, 搗爐或熱停爐經(jīng)常中止未完成的反應(yīng)，所以通常有一些Sid留在爐底沉積 物中。
（2） 電爐中反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量分析
定性描述將電爐分為兩部分：內(nèi)部主反應(yīng)區(qū)，其中SiOz同SiC反應(yīng)產(chǎn)生 Si、SiO和co；外區(qū)為預(yù)反應(yīng)區(qū)。工業(yè)硅期貨入門資料，對(duì)于工藝的理解可來(lái)自一個(gè)非常簡(jiǎn)單的模 型，即兩個(gè)區(qū)域之間的均衡及物流平衡的限制。為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，一開(kāi)始不考慮加 熱或冷卻物料的能量。
（1） 定性描述
反應(yīng)的系統(tǒng)試驗(yàn)結(jié)果顯示電爐內(nèi)不同區(qū)域的反應(yīng)條件是不同的。工業(yè)硅期貨入門資料，在溫度最 高區(qū)域的凝結(jié)物的溫度約為2000P,這不包括比接觸電弧的溫度髙得多的物 質(zhì)。凝結(jié)物呈現(xiàn)為SiO2和SiC以及一些游離Co游離C不穩(wěn)定，將’通過(guò)與 SiO或Si的反應(yīng)慢慢轉(zhuǎn)化為SiC。
由極其細(xì)微的硅滴分散于SiC>2中的棕色物質(zhì)加熱時(shí)，硅滴將聚集成大滴 并從空腔頂部的SiOz中落下。相當(dāng)可觀的Si。在高于SiC）2熔點(diǎn)的溫度下凝 結(jié)。幾乎同時(shí)Si從$02中離析，空腔頂部的沉積物主要為SiO2,而Si一開(kāi) 始就從其中落下。沉積物由于含有少量的Si而呈棕色。
對(duì)凝結(jié)反應(yīng)的另一種解釋是：棕色物質(zhì)蒸發(fā)產(chǎn)生的SiO流回到內(nèi)區(qū)，因 此內(nèi)區(qū)的SiO含量很髙，足以產(chǎn)生Si。工業(yè)硅期貨入門資料，離析或蒸發(fā)這兩種解釋對(duì)于電爐操作 的影響是相同的。消耗SiO2和SiC產(chǎn)生SiO的反應(yīng)主要發(fā)生在空腔的下部, 這里的溫度躍高。
在空腔的頂部，物料部分地發(fā)生反應(yīng)、落人空腔進(jìn)一步反 應(yīng)，因此使空腔増長(zhǎng)。—些也可沿著空腔壁落下。碳過(guò)量時(shí)在底部反應(yīng)將產(chǎn)生 過(guò)量的SiC沉積于硅液中。如果碳不足，將使所有的Si02被蒸發(fā)掉。工業(yè)硅期貨入門資料，當(dāng)然, 搗爐或熱停爐經(jīng)常中止未完成的反應(yīng)，所以通常有一些Sid留在爐底沉積 物中。
（2） 電爐中反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量分析
定性描述將電爐分為兩部分：內(nèi)部主反應(yīng)區(qū)，其中SiOz同SiC反應(yīng)產(chǎn)生 Si、SiO和co；外區(qū)為預(yù)反應(yīng)區(qū)。工業(yè)硅期貨入門資料，對(duì)于工藝的理解可來(lái)自一個(gè)非常簡(jiǎn)單的模 型，即兩個(gè)區(qū)域之間的均衡及物流平衡的限制。為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，一開(kāi)始不考慮加 熱或冷卻物料的能量。
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