Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Thermodynamic properties of Sb2O3-SiO2 and PbO-Sb2O3–SiO2 liquid solutions

Kopyto M., Przybyło W., Onderka B., Fitzner K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2009

|

Vol. 54, iss. 3

811-822

EN

Thermodynamic properties of the liquid PbO-SiO2 and Sb2O3-SiO2 solutions were derived from the results of the electrochemical studies by the use of solid oxide galvanic cells with YSZ electrolyte. Activities of PbO in silicate melts were determined directly in the temperature range from 850 to 1025 K and for SiO2 mole fractions 0.2, 0.3, 0.4 and 0.5 from measured e.m.f.'s of the cell: Pb; PbO - SiO2 YSZ Ni; NiO relatively to Gibbs energy change of pure PbO formation. The thermodynamic properties of Sb2O3-SiO2 liquid solutions were derived indirectly from the measurements conducted with the cell of the type: Pb; PbO - Sb2O3 - SiO2 YSZ Ni; NiO in ternary PbO-Sb2O3-SiO2 liquid solutions in the temperature range from 1070 to 1280 K. Two pseudobinary phase diagrams, namely, PbO-SiO2 and PbO-Sb2O3 were optimized, and next using the obtained results the diagram of Sb2O3-SiO2 system, and the liquidus in the pseudoternary PbO-Sb2O3-SiO2 were predicted.

PL

Na podstawie badań elektrochemicznych z wykorzystaniem ogniw galwanicznych ze stałym elektrolitem cyrkonowym YSZ określono właściwości termodynamiczne ciekłych roztworów PbO-SiO2 i Sb2O3-SiO2. W zakresie temperatury od 850 do 1025 K dla stężeń molowych SiO2 0.2, 0.3, 0.4 i 0.5 wyznaczono aktywności PbO w żużlu krzemionkowym w odniesieniu do energii swobodnej Gibbsa tworzenia czystego PbO. Obliczenia wykonano bezpośrednio ze zmierzonych doświadczalnie sił elektromotorycznych ogniwa o schemacie: Pb; PbO - SiO2 YSZ Ni; NiO Właściwosci termodynamiczne ciekłych roztworów Sb2O3-SiO2 określono pośrednio z danych termodynamicznych otrzymanych z pomiarów dla ciekłych roztworów PbO-Sb2O3-SiO2. Zastosowane tu ogniwa typu: Pb; PbO - Sb2O3 - SiO2 YSZ Ni; NiO pracowały w zakresie temperatury 1070-1280 K. Zoptymalizowano dane termodynamiczne dla dwóch pseudopodwójnych układów fazowych PbO-SiO2 and PbO-Sb2O3 i wyznaczono ich diagram fazowe. Tak wyznaczone dane termodynamiczne zastosowano do oszacowania wykresu fazowego Sb2O3-SiO2 i określenia przewidywanego kształtu powierzchni likwidus w pseudopotrójnym układzie tlenkowym PbO-Sb2O3-SiO2.

2

Thermodynamic analysis of SiO2 reduction with carbon aimed at solar--grade silicon production

Przybyło W., Kopyto M., Onderka B., Pawlas-Foryst E., Wypartowicz J., Fitzner K.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2001

|

Vol. 27, no. 2

155-166

EN

Production of silicon for solar cells application in metallurgical reactor under atmospheric pressure is possible only under conditions, which promote simultaneous formation of SiC. To assure appropriate in the presence of carbon as a fuel and reducing agent, the process has to proceed with gaseous as the intermediary product. Liquid silicon is finally obtained according to the reaction: 2 SiO(g) -> SiO2 + Si. In the present work the equilibrium between condensed phases and two-component gas phase (SiO + CO) has been evaluated for the system Si-C-O. Based on the literature data, the temperature dependencies of Gibbs free energy for five chemical reaction occuring in the system have been estimated. Next, the three-dimensional phase predominance diagram (Kellog's diagram) was constructed for temperature range 1800herm2300 K, in the coordinate system: PSiO3PCO3T. The domestic siliceous materials of the best purity available were used in the reduction tests. The experiments were carried out in small induction furnace, with various carbonaceous materials as the reducers. The products obtained were examined by means of X-ray microanalysis and phase analysis. It was found that silicon carbide and silicon are the final products of reduction process. On the basis of experimental results and thermodynamic considerations the directions of the process design have been outlined.

PL

Produkcja krzemu, przeznaczonego na ogniwa słoneczne w reaktorze metalurgicznym, pod ciśnieniem atmosferycznym jest możliwa jedynie z równoczesnym wytwarzaniem SiC. Aby zapewnić odpowiednie warunki otrzymywania krzemu, proces musi przebiegać za pośrednictwem gazowego SiO, jako produktu finalnego. Ciekły krzem powstaje ostatecznie w wyniku reakcji: 2 SiO(g) -> SiO2 + Si. W obecnej pracy dokonano charakterystyki stanu równowagi pomiędzy fazami skondensowanymi i dwuskładnikową fazą gazową (SiO + CO) w układzie Si-C-O. Na podstawie danych literaturowych wyznaczono zależności energii swobodnych Gibbsa od temperatury dla pięciu reakcji chemicznych przebiegających w układzie. Następnie skonstruowano trójwymiarowy diagram pierwszeństwa faz (diagram Kelloga) w układzie współrzędnych: Pso> POT, T dla przedziału temperatur 1800herm2300 K. Badaniom doświadczalnym redukcji poddano krajowe surowce o najwyższej dostępnej czystości. Próby wykonano w miniaturowym piecu indukcyjnym, przy użyciu różnych materiałów węglowych jako reduktorów. Produkty reakcji poddano mikroanalizie rentgenowskiej oraz analizie fazowej. Stwierdzono, że w wyniku redukcji otrzymuje się krzem krystaliczny oraz węglik krzemu. Na podstawie wyników eksperymentu oraz analizy termodynamicznej przedstawiono wytyczne do zaprojektowania tego procesu.

3

Thermodynamic properties of cobalt orthosilicate

Kopyto M., Zabdyr L. A., Fitzner K.

Archives of Metallurgy

|

2001

|

Vol. 46, iss. 4

447-454

EN

The thermodynamic stability of the cobalt orthosilicate Co2SiO4 was determined in the temperature range 1070-1410 K, using electrochemical cells of the type: [formula]. Then, Gibbs energy change for the reaction of formation of the cobalt orthosilicate from the cobalt oxide and two silica modifications, namely quartz and amorphous, as well as Gibbs energy of SiO2(quartz) = > SiO2(amorphus) transition was obtained. The following expressions were derived: [formula]. Taking into account the literature data, the final form of the Gibbs energy change for the reaction of Co2SiO4 formation from cobalt oxide and quartz was suggested: [formula], which will be used for further phase equilibria considerations in the Co-O-Si system.

PL

Określono stabilność termodynamiczną ortokrzemianu kobaltu Co2SiO4, w zakresie temperatur 1070-1410 K, stosując ogniwa elektrochemiczne ze stałym elektrolitem o schemacie: [wzory]. Wyznaczono zmianę energii swobodnej Gibbsa reakcji tworzenia ortokrzemianu kobaltu Co2SiO4z tlenku kobaltu i z dwutlenku krzemu w dwóch postaciach: kwarcu i amorficznej oraz energię swobodną Gibbsa przemiany SiO2(kwarc) = > SiO2(amorficzny). Otrzymano następujące zależność: [wzory]. Na podstawie analizy dokładności uzyskanych wyników i wzięciu pod uwagę danych literaturowych z badań kalorymetrycznych zaproponowano ostatecznie następującą zależność energii swobodnej tworzenia ortokrzemianu kobaltu z tlenku kobaltu i kwarcu: [wzór]. Otrzymane dane posłużą do dalszych badań równowag fazowych w układzie Co-O-Si.