多晶硅生产用煤基高纯石墨性能及应用

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本站小编 Free考研考试/2022-01-01

王启立^1*，张锋涛¹，高晓峰¹，胡建文²

1. 中国矿业大学煤炭加工与高效洁净利用教育部重点实验室，江苏徐州 221116 2. 成都润封电碳有限公司，四川成都 611430

收稿日期:2020-01-18修回日期:2020-05-22出版日期:2021-03-22发布日期:2021-03-23
通讯作者:王启立

基金资助:中央高校基本科研业务费专项资金;徐州市重点研发计划

Properties and application of coal-based high purity graphite in polysilicon preparation

Qili WANG^1*, Fengtao ZHANG¹, Xiaofeng GAO¹, Jianwen HU²

1. Key Laboratory of Coal Processing and Efficient Utilization, Ministry of Education, China University of Mining & Technology, Xuzhou, Jiangsu 221116, China2. Chengdu Runfeng Electric Carbon Co., Ltd., Chengdu, Sichuan 611430, China

Received:2020-01-18Revised:2020-05-22Online:2021-03-22Published:2021-03-23

摘要/Abstract

摘要： 本工作以煤焦颗粒和高温煤沥青为原料制备高纯石墨，测试并分析了其微观结构和主要物理性能，将其应用于多晶硅制备工艺的还原炉，发挥夹持硅芯、有效导电和传热作用，探索提升还原炉内生产可靠性和石墨组件复用率的措施。结果表明，高纯石墨试样结构总体较光滑，在不同尺度下局部和整体均展现出良好的结构相似性。制备的高纯石墨材料具有突出的物理性能，体积密度为1.84~1.88 g/cm3，肖氏硬度为55.2~62.4 Hs，抗折强度为33.9~45.6 MPa，抗压强度为66.3~78.8 MPa，热膨胀系数为3.76×10–6/℃~4.08×10–6/℃，电阻率为8.92~11.98 μΩ?m，灰分含量为133~202 mg/kg，各项指标表现优异。根据元素成分分析，碳元素占主体，含量为88.71wt%~90.57wt%，原子含量为92.09at%~93.25at%。除了基体碳元素外，其他元素主要有O, S, Si和Al，O的质量含量为7.15wt%~9.79wt%，原子含量为5.61at%~7.57at%。除C, O两种元素外，其他元素含量均较低，原子含量均低于1at%。通过分析还原炉中硅芯因导电不均质和热量集中引起的“亮点”和“倒棒”现象，优化石墨组件结构，将石墨帽的复用率从5.85%提升至7.28%，石墨座的复用率从7.95%提升至9.01%，倒棒率从14.22%降为4.43%，有效地保障了还原炉内安全生产，降低了硅棒废品率和生产成本，展示了煤基高纯石墨在硅晶材料制备领域的良好应用前景。

引用本文

王启立张锋涛高晓峰胡建文. 多晶硅生产用煤基高纯石墨性能及应用[J]. 过程工程学报, 2021, 21(3): 323-331.
Qili WANG Fengtao ZHANG Xiaofeng GAO Jianwen HU. Properties and application of coal-based high purity graphite in polysilicon preparation[J]. Chin. J. Process Eng., 2021, 21(3): 323-331.

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