Skip to main content
Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions B 3/2016

19.02.2016

Thermodynamics and Kinetics of Boron Removal from Metallurgical Grade Silicon by Addition of High Basic Potassium Carbonate to Calcium Silicate Slag

verfasst von: Jijun Wu, Fanmao Wang, Wenhui Ma, Yun Lei, Bin Yang

Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions B | Ausgabe 3/2016

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

In this study, we investigated the thermodynamics and kinetics of boron removal from metallurgical grade silicon (MG-Si) using a calcium silicate slag containing a high basic potassium carbonate. The distribution of boron between slag and silicon was theoretically derived and the distribution coefficients (L B) of boron with different compositions of CaO, SiO2, and K2CO3 in slag reagents were determined. The maximal value of L B reached 2.08 with a high basicity slag of 40 pctCaO-40 pctSiO2-20 pctK2CO3 (Λ = 0.73). The boron removal rates from MG-Si using CaO-SiO2 and CaO-SiO2-K2CO3 slags at 1823 K (1550 °C) were investigated in an electromagnetic induction furnace. The results showed that the boron concentration in MG-Si can be reduced from 22 to 1.8 ppmw at 1823 K (1550 °C) with 20 pct K2CO3 addition to calcium silicate slag, where the removal efficiency of boron reached 91.8 pct. The mass transfer coefficient (β S) of boron in binary 50 pctCaO-50 pctSiO2 slag was 3.16 × 10−6 m s−1 at 1823 K (1550 °C) and was 2.43 × 10−5 m s−1 in ternary 40 pctCaO-40 pctSiO2-20 pctK2CO3 slag.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat 1. D. Sarti, and R. Einhaus: Sol. Energy Mater. Sol. Cells, 2002, vol. 72, pp. 27−40.CrossRef 1. D. Sarti, and R. Einhaus: Sol. Energy Mater. Sol. Cells, 2002, vol. 72, pp. 27−40.CrossRef
2.
Zurück zum Zitat 2. P. Woditsch, and W. Koch: Sol. Energy Mater. Sol. Cells, 2002, vol. 72, pp. 11−26.CrossRef 2. P. Woditsch, and W. Koch: Sol. Energy Mater. Sol. Cells, 2002, vol. 72, pp. 11−26.CrossRef
3.
Zurück zum Zitat 3. J.J. Wu, W.H. Ma, Y.L. Li, B. Yang, D.C. Liu, and Y.N. Dai: Trans. Nonferrous Met. Soc. China, 2013, vol. 23, pp. 260−265CrossRef 3. J.J. Wu, W.H. Ma, Y.L. Li, B. Yang, D.C. Liu, and Y.N. Dai: Trans. Nonferrous Met. Soc. China, 2013, vol. 23, pp. 260−265CrossRef
4.
Zurück zum Zitat 4. M. Fang, C.H. Lu, L.Q. Huang, H.X. Lai, J. Chen, J.T. Li, W.H. Ma, P.F. Xing, and X.T. Luo: Ind. Eng. Chem. Res., 2014, vol. 53, pp. 972−979.CrossRef 4. M. Fang, C.H. Lu, L.Q. Huang, H.X. Lai, J. Chen, J.T. Li, W.H. Ma, P.F. Xing, and X.T. Luo: Ind. Eng. Chem. Res., 2014, vol. 53, pp. 972−979.CrossRef
5.
Zurück zum Zitat 5. L. Hu, Z. Wang, X.Z. Gong, Z.C. Guo, and Hu Zhang: Metall. Mater. Trans. B, 2013, vol. 44B, pp. 828−836.CrossRef 5. L. Hu, Z. Wang, X.Z. Gong, Z.C. Guo, and Hu Zhang: Metall. Mater. Trans. B, 2013, vol. 44B, pp. 828−836.CrossRef
6.
Zurück zum Zitat 6. S.H Choi, B.Y. Jang, J.S. Lee, Y.S. Ahn, W.Y. Yoon, and J.H. Joo: Renew. Energ., 2013, vol. 54, pp. 40−45.CrossRef 6. S.H Choi, B.Y. Jang, J.S. Lee, Y.S. Ahn, W.Y. Yoon, and J.H. Joo: Renew. Energ., 2013, vol. 54, pp. 40−45.CrossRef
7.
Zurück zum Zitat 7. M.A. Martorano, J.B.F. Neto, T.S. Oliveira, T.O. Tsubaki: Mater. Sci. Eng., B, 2011, vol. 176, pp. 217−226.CrossRef 7. M.A. Martorano, J.B.F. Neto, T.S. Oliveira, T.O. Tsubaki: Mater. Sci. Eng., B, 2011, vol. 176, pp. 217−226.CrossRef
8.
Zurück zum Zitat 8. T.C. Santos, W.F.P. Neves-Junior, J.A.C. Goncalves, C.M.K. Haddadb, and C.C. Bueno: Radiat. Meas., 2011, vol. 46, pp. 1662−1665.CrossRef 8. T.C. Santos, W.F.P. Neves-Junior, J.A.C. Goncalves, C.M.K. Haddadb, and C.C. Bueno: Radiat. Meas., 2011, vol. 46, pp. 1662−1665.CrossRef
9.
Zurück zum Zitat 9. J. Safarian, G. Tranell, and M. Tangstad: Energy Procedia, 2012, vol. 20, pp. 88–97.CrossRef 9. J. Safarian, G. Tranell, and M. Tangstad: Energy Procedia, 2012, vol. 20, pp. 88–97.CrossRef
10.
Zurück zum Zitat 10. K. Morita, and T. Miki: Intermetallics, 2003, vol. 11, pp.1111–1117.CrossRef 10. K. Morita, and T. Miki: Intermetallics, 2003, vol. 11, pp.1111–1117.CrossRef
11.
Zurück zum Zitat 11. J.J. Wu, W.H. Ma, B. Yang, Y.N. Dai, and K. Morita: Trans. Nonferrous Met. Soc. China, 2009, vol. 19, pp. 463−467.CrossRef 11. J.J. Wu, W.H. Ma, B. Yang, Y.N. Dai, and K. Morita: Trans. Nonferrous Met. Soc. China, 2009, vol. 19, pp. 463−467.CrossRef
12.
Zurück zum Zitat 12. J.J. Wu, Y.L. Li, W.H. Ma, K. Liu, K.X. Wei, K.Q. Xie, B. Yang, and Y.N. Dai: Silicon, 2014, vol. 6, pp. 79−85.CrossRef 12. J.J. Wu, Y.L. Li, W.H. Ma, K. Liu, K.X. Wei, K.Q. Xie, B. Yang, and Y.N. Dai: Silicon, 2014, vol. 6, pp. 79−85.CrossRef
13.
Zurück zum Zitat 13. L.A.V. Teixeira, and K. Morita: ISIJ Int., 2009, vol. 49, pp. 783−787.CrossRef 13. L.A.V. Teixeira, and K. Morita: ISIJ Int., 2009, vol. 49, pp. 783−787.CrossRef
14.
Zurück zum Zitat JJ Wu, WH Ma, BJ Jia, B Yang, DC Liu, YN Dai: J. Non-Cryst. Solids, 2012, vol. 358, pp. 3079−3083CrossRef JJ Wu, WH Ma, BJ Jia, B Yang, DC Liu, YN Dai: J. Non-Cryst. Solids, 2012, vol. 358, pp. 3079−3083CrossRef
15.
Zurück zum Zitat 15. L.A.V. Teixeira, Y. Tokuda, T. Yoko, and K. Morita: ISIJ Int., 2009, vol. 49, pp. 777–782.CrossRef 15. L.A.V. Teixeira, Y. Tokuda, T. Yoko, and K. Morita: ISIJ Int., 2009, vol. 49, pp. 777–782.CrossRef
16.
Zurück zum Zitat 16. J. Safarian, G. Tranell, and M. Tangstad: Metall. Mater. Trans. B, 2013, vol. 44B, pp. 571−583.CrossRef 16. J. Safarian, G. Tranell, and M. Tangstad: Metall. Mater. Trans. B, 2013, vol. 44B, pp. 571−583.CrossRef
17.
Zurück zum Zitat 17. K. Suzuki, T. Sugiyama, K. Takano, and N. Sano: J. Jpn. Inst. Met., 1990, vol. 54, pp. 168–172. 17. K. Suzuki, T. Sugiyama, K. Takano, and N. Sano: J. Jpn. Inst. Met., 1990, vol. 54, pp. 168–172.
18.
Zurück zum Zitat 18. J. Cai, J.T. Li, W.H. Chen, C. Chen, and X.T. Luo: Trans. Nonferrous Met. Soc. China, 2011, vol. 21, pp. 1402–1406.CrossRef 18. J. Cai, J.T. Li, W.H. Chen, C. Chen, and X.T. Luo: Trans. Nonferrous Met. Soc. China, 2011, vol. 21, pp. 1402–1406.CrossRef
19.
Zurück zum Zitat J. White, C. Allertz, K. Forwald, and D. Sichen: Ninth International Conference on Molten Slags, Fluxes and Salts (MOLTEN12), Beijing, 2012. J. White, C. Allertz, K. Forwald, and D. Sichen: Ninth International Conference on Molten Slags, Fluxes and Salts (MOLTEN12), Beijing, 2012.
20.
Zurück zum Zitat 20. D.W. Luo, N. Liu, Y.P. Lu, G.L. Zhang, and T.J. Li: Trans. Nonferrous Met. Soc. China, 2011, vol. 21, pp. 1178–1184.CrossRef 20. D.W. Luo, N. Liu, Y.P. Lu, G.L. Zhang, and T.J. Li: Trans. Nonferrous Met. Soc. China, 2011, vol. 21, pp. 1178–1184.CrossRef
21.
Zurück zum Zitat 21. M.D. Johnston and M. Barati: Sol. Energy Mater. Sol. Cells, 2010, vol. 94, pp. 2085–2090.CrossRef 21. M.D. Johnston and M. Barati: Sol. Energy Mater. Sol. Cells, 2010, vol. 94, pp. 2085–2090.CrossRef
22.
Zurück zum Zitat M. Tanahashi, M. Sano, C. Yamauchi, and K. Takeda: 2006 TMS Fall Extraction and Processing Division: Sohn International Symposium, San Diego. 2006. vol. 1. pp. 173–86. M. Tanahashi, M. Sano, C. Yamauchi, and K. Takeda: 2006 TMS Fall Extraction and Processing Division: Sohn International Symposium, San Diego. 2006. vol. 1. pp. 173–86.
23.
Zurück zum Zitat 23. H. Nishimoto, Y. Kang, T. Yoshikawa, and K. Morita: High Temp. Mater. Processes, 2012, vol. 31, pp. 471–477.CrossRef 23. H. Nishimoto, Y. Kang, T. Yoshikawa, and K. Morita: High Temp. Mater. Processes, 2012, vol. 31, pp. 471–477.CrossRef
24.
Zurück zum Zitat 24. E. Krystad, K. Tang, and G. Tranell: JOM, 2012, vol. 64, pp. 968−972.CrossRef 24. E. Krystad, K. Tang, and G. Tranell: JOM, 2012, vol. 64, pp. 968−972.CrossRef
25.
Zurück zum Zitat 25. I. Barin: Thermochemical Data of Pure Substances, VCH Publishers, New York, 1993 25. I. Barin: Thermochemical Data of Pure Substances, VCH Publishers, New York, 1993
26.
Zurück zum Zitat 26. R. Noguchi, K. Suzuki, F. Tsukihashi, and N. Sano: Metall. Mater. Trans. B, 1994, vol. 25B, pp. 903−907.CrossRef 26. R. Noguchi, K. Suzuki, F. Tsukihashi, and N. Sano: Metall. Mater. Trans. B, 1994, vol. 25B, pp. 903−907.CrossRef
27.
Zurück zum Zitat 27. J.J. Wu, Y.L. Li, W.H. Ma, K.X. Wei, B. Yang, and Y.N. Dai: Trans. Nonferrous Met. Soc. China, 2014, vol. 24, pp. 1231−1236.CrossRef 27. J.J. Wu, Y.L. Li, W.H. Ma, K.X. Wei, B. Yang, and Y.N. Dai: Trans. Nonferrous Met. Soc. China, 2014, vol. 24, pp. 1231−1236.CrossRef
28.
Zurück zum Zitat 28. M.D. Johnston, and M. Barati: J. Non-Cryst. Solids, 2011, vol. 357, pp. 970−975.CrossRef 28. M.D. Johnston, and M. Barati: J. Non-Cryst. Solids, 2011, vol. 357, pp. 970−975.CrossRef
29.
Zurück zum Zitat 29. L. Zhang, Y. Tan, J.Y. Li, Y. Liu, and D.K. Wang: Mater. Sci. Semicond. Process., 2013, vol. 16, pp. 1645–1649.CrossRef 29. L. Zhang, Y. Tan, J.Y. Li, Y. Liu, and D.K. Wang: Mater. Sci. Semicond. Process., 2013, vol. 16, pp. 1645–1649.CrossRef
30.
Zurück zum Zitat 30. J.J. Wu, M. Xu, K. Liu, W.H. Ma, B. Yang, and Y.N. Dai: J. Min. Metall. B, 2014, vol. 50, pp. 83−86.CrossRef 30. J.J. Wu, M. Xu, K. Liu, W.H. Ma, B. Yang, and Y.N. Dai: J. Min. Metall. B, 2014, vol. 50, pp. 83−86.CrossRef
31.
Zurück zum Zitat 31. Y.X. Zou, J.C. Chou, and P. Chao: Scientia Sinica, 1963, vol. 12, pp. 1249−1250. 31. Y.X. Zou, J.C. Chou, and P. Chao: Scientia Sinica, 1963, vol. 12, pp. 1249−1250.
32.
Zurück zum Zitat 32. E. Krystad, S. Zhang, and G. Tranell: 2012 EPD Congress, USA, 2012, pp. 471−480. 32. E. Krystad, S. Zhang, and G. Tranell: 2012 EPD Congress, USA, 2012, pp. 471−480.
Metadaten
Titel
Thermodynamics and Kinetics of Boron Removal from Metallurgical Grade Silicon by Addition of High Basic Potassium Carbonate to Calcium Silicate Slag
verfasst von
Jijun Wu
Fanmao Wang
Wenhui Ma
Yun Lei
Bin Yang
Publikationsdatum
19.02.2016
Verlag
Springer US
Erschienen in
Metallurgical and Materials Transactions B / Ausgabe 3/2016
Print ISSN: 1073-5615
Elektronische ISSN: 1543-1916
DOI
https://doi.org/10.1007/s11663-016-0615-z

Weitere Artikel der Ausgabe 3/2016

Metallurgical and Materials Transactions B 3/2016 Zur Ausgabe

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.