Estudo de remoção de boro do silício por tratamento com escória. - Vilca Neira, John Bernardo (2015)
Novas fontes de energia são necessárias para um futuro sustentável. A conversão da energia solar em energia elétrica pelo uso de células fotovoltaicas a base de silício representa uma fonte de energia sustentável prometedora. Para uma maior competitividade desta energia com as fontes de energia já existentes, é necessário maior desenvolvimento tecnológico para garantir a viabilidade técnica e econômica. A obtenção de células fotovoltaicas a partir do refino pirometalúrgico é visto como processo promissor, sendo a etapa de remoção de boro uma das mais complicadas de ser atingida, devido às propriedades físico-químicas do boro no silício. O tratamento de remoção de boro do silício por escória mostra-se uma metodologia interessante, de modo que este trabalho tem como objetivo estudar os efeitos das variáveis: tempo, temperatura, basicidade, relação silício/escória e fluxante na remoção de boro do silício, tendo sido proposto duas abordagens que foram denominadas como ensaios preliminares e ensaios definitivos. Nos ensaios preliminares foram usadas escórias a base de matéria prima comercial (BaO-SiO2, BaO-SiO2-CaF2, Na2O-SiO2, Na2O-SiO2-CaF2, BaO-SiO2-Na2CO3) e silício grau metalúrgico. Nos ensaios definitivos foram elaboradas escórias com matéria-prima de grau químico (BaO-SiO2-CaF2, BaO-SiO2-Na2CO3) e silício grau eletrônico dopado com boro. Os experimentos de remoção de boro por escória foram realizados no forno de indução em escala laboratorial, em cadinhos de grafite sob atmosfera de argônio. Na avaliação de remoção de boro foram usadas as técnicas analíticas de ICP-OES na analise dos teores de boro no silício, FRX na analise de composição da escória após ensaio e microscopia ótica para quantificar o silício presente na escória após ensaio. Dos resultados dos ensaios preliminares pode-se concluir que a remoção de boro por escórias contendo sódio ou bário é possível em condiçõesfora do equilíbrio em até aproximadamente 30 minutos após dissolução total da escória. Constatou-se que a remoção de boro é maior a 1650 oC. Concluiu-se que a maior remoção de boro acontece com escórias contendo bário e fluorita, com basicidade 6, e ainda escórias contendo sódio, sem fluorita, também com basicidade 6. Dos resultados dos ensaios definitivos com o sistema BaO-SiO2-CaF2 e BaO-SiO2-Na2CO3 conclui-se que ambos sistemas são promissores na remoção de boro do silício em condições de não equilíbrio.