[發(fā)明專(zhuān)利]利用機(jī)械力化學(xué)去除冶金硅中微量磷、硼雜質(zhì)的方法及所用助劑

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910117384.4
• 申請(qǐng)日: 2009-07-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101613107A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 祁利民;劉海
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北方民族大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C01B33/037
• 分類(lèi)號(hào): C01B33/037
• 代理公司: 寧夏專(zhuān)利服務(wù)中心
• 代理人: 趙明輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在制造高純金屬硅過(guò)程中除雜的方法，尤其是利用機(jī)械力化學(xué)去除冶金硅中微量磷、硼雜質(zhì)的方法及所用助劑。?

背景技術(shù)

生產(chǎn)太陽(yáng)能發(fā)電用多晶硅和單晶硅，傳統(tǒng)的方法有以下幾種：1、用SiHCl₃法生產(chǎn)高純金屬硅棒。2、用SiH₄法生產(chǎn)高純金屬硅棒。3、利用SiHCl₃法，或用SiH₄法制造高純金屬硅，雖然這些方法去除雜質(zhì)效果很好，但都存在成本高。?

最近有資料報(bào)道：采用精選冶金硅粉碎后，進(jìn)行酸洗除雜烘干，并經(jīng)真空熔煉，再定向凝固除雜的方法。但這一方法仍然存在去除金屬硅中所含的非金屬-磷、硼雜質(zhì)很困難，需多次真空熔煉，定向凝固除雜，才可達(dá)到要求，仍存在成本較高、能耗高等問(wèn)題。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一是提供一種利用機(jī)械力化學(xué)去除冶金硅中微量磷、硼雜質(zhì)的方法，能夠減少真空熔煉和定向凝固次數(shù)，減少能量消耗，從而顯著降低生產(chǎn)成本；?

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種在上述方法中使用的助劑，能夠協(xié)助有效去除雜質(zhì)。?

一種助劑，其特別之處在于，以重量份計(jì)其組成為：?

表面活性劑????0.5-2.0份?

堿????????????1.0-5.0份?

金屬氧化物????0.5-3.0份。?

其中表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、十七碳烷基羧酸鈉、或拉開(kāi)粉，堿為氫氧化鉀、氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸鈣、或碳酸氫鈉，金屬氧化物為氧化鎂、氧化鋅、氧化鈣、或氧化銅。?

在金屬硅粉中添加2-8％重量百分含量的前述的助劑，充分混勻后，一起粉碎至金屬硅達(dá)到140-200目，然后通過(guò)酸洗后，去離子水洗滌至中性，過(guò)濾分離出固體物后，干燥即可。?

其中原料金屬硅粉為60-100目。?

其中酸洗用混合酸的組成為鹽酸∶硫酸∶氫氟酸的摩爾比為1∶0.2-0.8∶0.02-0.2，混合酸的質(zhì)量百分比濃度為3-8％。?

其中粉碎設(shè)備采用行星磨、球磨、或攪拌磨機(jī)，使用的磨介為碳化硅球、氮化硅球、氧化鋯球、陶瓷球、或鑄鋼球。?

本發(fā)明采用機(jī)械力化學(xué)的方法，在精選冶金硅被粉碎的過(guò)程中添加能夠與磷元素結(jié)合，但不與金屬硅反應(yīng)的復(fù)合助劑，并在酸洗過(guò)程即可將微量磷雜質(zhì)(11-12ppm)去除，使金屬硅中磷雜質(zhì)的含量達(dá)到4ppm以下。將硼雜質(zhì)由5-6ppm降低至1ppm以下。本方法可減少真空熔煉和定向凝固次數(shù)，減少能量消耗，可顯著降低生產(chǎn)成本。?

附圖說(shuō)明

附圖1為由金屬硅得到純凈多晶硅錠的過(guò)程示意圖；?

附圖2為本發(fā)明方法的流程圖。?

具體實(shí)施方式

本發(fā)明采用機(jī)械力化學(xué)的方法去除微量磷、硼雜質(zhì)的這一思路和工藝過(guò)程，未見(jiàn)報(bào)道。本發(fā)明在冶金法金屬硅除雜過(guò)程中采用，去除微量磷雜質(zhì)，達(dá)到4ppm以下，甚至更低，同時(shí)去除微量硼雜質(zhì)，達(dá)到1ppm以下，甚至更低，再結(jié)合其他除雜技術(shù)，去除其中所含的金屬雜質(zhì)，使金屬硅的純度達(dá)到6個(gè)9的要求。本發(fā)明在機(jī)械力除雜規(guī)程中使用了復(fù)合助劑，此復(fù)合助劑可使磷、硼等雜質(zhì)變成溶于水的化合物。?

本發(fā)明所使用復(fù)的合助劑由三部分組成，其中陰離子表面活性劑為：十二烷基苯磺酸鈉、十七碳烷基羧酸鈉、拉開(kāi)粉等。堿為：氫氧化鉀，氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸鈣、碳酸氫鈉等。金屬氧化物為：氧化鎂、氧化鋅、氧化鈣、氧化銅等。?

其組成為：表面活性劑????????0.5-2.0重量份?

??????????堿????????????????1.0-5.0重量份?

??????????金屬氧化物????????0.5-3.0重量份。?

目前有許多除雜工藝，大多是以混合酸酸洗法，去除冶金法金屬硅中的各種金屬雜質(zhì)。如：鐵、錳、鋅、鈉、鉀、鎂、鈣等。但他們對(duì)非金屬性雜質(zhì)基本沒(méi)有效果。本發(fā)明獨(dú)特之處在于，可以去除微量磷、硼等雜質(zhì)。由于酸洗工藝為現(xiàn)有公知技術(shù)，因此本發(fā)明實(shí)施例中所給出的混合酸組成為鹽酸∶硫酸∶氫氟酸的摩爾比為1∶0.2-0.8∶0.02-0.2，混合酸的質(zhì)量百分比濃度為3-8％，其僅僅是一種效果較好的例子，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，現(xiàn)有常規(guī)酸洗用酸也能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。?

本發(fā)明中使用的機(jī)械力化學(xué)反應(yīng)裝置為行星磨、球磨或攪拌磨機(jī)等，使用的磨介為碳化硅球、氮化硅球、氧化鋯球等高耐磨的陶瓷球以及高硬度鑄鋼球，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，上述設(shè)備可互相替代而不影響本發(fā)明的效果。?

實(shí)施例1?