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低硼磷工业硅生产关键技术及应用(2014年度一等奖)
作者:匿名    来源: 来源网络    点击数:28    更新时间:2016-04-14 15:30:42    

现行的《工业硅》国家标准(GB/T 2881-2008)中对杂质硼磷没有要求,传统生产技术只关注产品中杂质Fe、Al、Ca的含量。随着产业结构的转型升级和科技进步,有机硅及多晶硅下游产业对工业硅产品品质,特别是对产品中杂质硼磷的含量提出了明确指标。项目组历经多年持续攻关,突破了系列关键工程技术难题和理论基础问题,成功研发了低硼磷工业硅生产新技术,所生产的低硼磷工业硅产品长期供给美国道康宁等知名企业,组织并完成了《工业硅》国家新标准(GB/T2881-201X)的起草工作。

(1) 开发了低硼磷工业硅生产新工艺。结合传统的工业硅生产技术,在深入研究工业硅生产过程中杂质特性及分布规律的基础上,开发了“生产原料调控-矿热炉强化冶炼-新型精炼剂和抬包高效炉外精炼”生产低硼磷工业硅新工艺。①成功研制了新型复合碳质还原剂,实现了工业硅生产原料的调控和自动进料,工人劳动强度下降了30%。②通过优化矿热炉的径高比和改善复合碳质还原剂的电学性能,提高熔池区域温度,减少中间产物SiC沉积,有效抑制了炉底上涨,矿热炉连续生产周期和炉衬的使用寿命均可延长50%。③在炉外精炼过程中,采用所研究的多种高效新型精炼剂,组合气体精炼,可将工业硅中杂质硼磷的含量分别降低到30ppmw以下。④首次实现了低硼磷工业硅生产新工艺的产业化应用,生产1吨低硼磷工业硅产品所消耗的硅矿石和复合碳质还原剂分别减少了239kg和169kg。(2) 研制了新型炉外精炼专用装备。自主研制了工业硅炉外精炼专用抬包,辅助星型底吹精炼吹气系统,实现造渣精炼和气体精炼的耦合,可将炉外精炼时间缩短30min以上。(3) 建立了工业硅精炼过程动力学理论。研究了炉外精炼过程中缩短炉外精炼时间、实现渣-金高效分离和低硼磷工业硅产品质量控制的基础问题,建立了工业硅精炼过程除杂动力学理论。

项目获得授权发明专利6项、实用新型6项,出版专著2部,发表论文12篇,培养博士生2名、硕士生8名,培养百千万人才国家级人选1名,教育部新世纪优秀人才1名,获得项目资助10项。成果实现了产业化应用和推广,先后在4家工业硅企业应用,累计新增产值近6亿元,2012年-2014你那上半年期间,生产低硼磷工业硅产品34380吨,新增产值48983.40万元,取得了显著的经济、社会和环境效益。在国内外工业硅生产和硅材料行业等领域具有广阔的应用前景。

低硼磷工业硅冶炼过程

炉外精炼与浇注