石英坩埚在高温下使用过程中,会因为多种原因导致其性能下降或损坏,从而无法重复利用。以下是一些主要原因:
析晶现象:石英坩埚在高温下长时间使用会产生析晶现象,即坩埚的非晶态二氧化硅逐渐转变为结晶态的方石英。析晶层的增厚会降低坩埚的强度,容易破裂,影响其再次使用。
杂质污染:石英坩埚在使用过程中可能会受到杂质的污染,如碱金属离子(钾、钠等)和其他金属离子,这些杂质的存在会降低石英坩埚的耐温性能,促使析晶发生。
热震损伤:石英坩埚在高温下如果突然冷却,可能会因为热膨胀不均匀而产生裂纹,这种现象称为热震,会严重影响坩埚的完整性。
鼓包和变形:石英坩埚在使用过程中可能会因为内部气体无法顺畅排出或受热不均而出现鼓包和变形,这会降低坩埚的机械强度。
由于上述原因,石英坩埚通常被视为一次性消耗品,在单晶硅生产等过程中使用后即报废,需要购置新的石英坩埚用于下次生产。
废石英坩埚的用途
1. 冶金领域
在冶金工业中,废石英坩埚可以用来制造各种形状和尺寸的坩埚、套筒和罐等耐高温容器。
2. 建材领域
在建材领域,废石英坩埚可以被用来生产制砖、火砖、耐火材料等建材产品。由于废石英坩埚能够承受高温,因此这些建材制品具有很好的耐高温性能和化学稳定性。
3. 陶瓷领域
在陶瓷领域,废石英坩埚可以被用来制作陶瓷坯料和釉料。由于废石英坩埚中含有高纯度的二氧化硅,可以增加陶瓷釉料的光泽和透明度,提升其质量。
关于废石英坩埚制备高纯石英砂的方法
2022年10月,隆基绿能发布一项专利:用废石英坩埚制备高纯石英砂的方法、高温炉及制备高纯石英砂的方法和高纯石英砂。专利指出,将废石英坩埚经过预处理,得到预处理后的石英砂;使所述预处理后的石英砂在高温炉内与氯化气接触,进行氯化处理,得到氯化处理后的石英砂;在惰性处理气氛下,使所述氯化处理后的石英砂在所述高温炉内进行第一加热处理,控制所述高温炉内的压力为第一炉内压力;随后再进行第二加热处理,控制所述高温炉内的压力为第二炉内压力,得到脱羟和去气泡处理后的石英砂;所述第一加热的温度为700~1200℃,压力为0.01~1Kpa;所述第二加热的温度为800~1300℃,所述第二炉内压力的真空度为10~80KPa。本公开的方法能同时解决废坩埚中杂质含量高、羟基含量高以及气泡多的问题。