Softening and Melting Properties of Quartz

Denne masteroppgaven beskriver en undersøkelse av smelteegenskaper til tre forskjellige kvartstyper, som brukes i silisiumproduksjon, og effekten kvartskvalitet kan ha på ovnens ytelse. Dette ble gjort ved å: • Måle myknings- og smeltetemperatur, og studere smeltekinetikk, ved forskjellige holdetemperaturer i en mykningsovn. • Finne fasesammensetingen i varmebehandlet kvarts ved XRD-analyse. • Modellere varmefordelingen i kvarts med ulike størrelser. • Implementere målt myknings- og smeltetemperatur i en temperaturprofil for en silisiumovn. Fra undersøkelser av smeltekinetikk i mykningsovnen ble det observert at kvarts har en lav smeltehastighet som øker med økende holdetemperatur. Det ble også observert at smeltehastigheten avtok med økende konsentrasjon av urenheter. Målt smeltetemperatur var høyere enn den teoretiske på 1713 C. Modellering av varmefordeling i kvarts indikerer at varmeoverføring ikke er den hastighetsbegrensende faktoren som fører til den langsomme smeltekinetikken og de høye myknings- og smeltetemperaturene. Ettersom myknings- og smeltetemperatur ble anslått ved å studere en video av smelteprosessen, kan det virke som at den høye viskositeten til kvarts kan være den viktigste egenskapen som fører til de høye verdiene. XRD-analysene etter varmebehandling til 1650 C viste en variasjon i fasesammensetning mellom de ulike kvartstypene. Ingen sammenheng mellom konsentrasjon av de ulike fasene og smeltehastighet ble observert.