[發明專利]一種爐外精煉提純工業硅的方法

無效

• 申請號: 201210054652.4
• 申請日: 2012-03-05
• 公開（公告）號: CN102583389A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 馬文會;魏奎先;王統;謝克強;伍繼君;周陽;楊斌;戴永年
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C01B33/037
• 分類號: C01B33/037
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種爐外精煉提純工業硅的方法，尤其是涉及一種在帶自帶加熱系統的抬包中對剛從礦熱爐放出的硅水進行造渣、吹氣精煉來提純工業硅的方法，屬于冶金法提純工業硅制備太陽能級硅的技術領域。?

背景技術

根據“十二五”規劃，我國要達到“‘十二五’末非化石能源在一次能源消費中的比重達到11.4%”這一目標，未來數年必將掀起太陽能等新興能源產業的投資浪潮。目前，我國只能依靠引進國外改良Siemens法工藝技術進行小批量的生產，在產業化方面同國際先進水平差距主要表現在多晶硅的產能低，供需矛盾突出；生產規模小；工藝設備落后，物料和電力消耗過大，三廢問題多。采用傳統的氯化提純工藝生產太陽能級硅，雖然技術成熟，但成本過高，不能滿足太陽能電池工業發展的需求。因此，研究和開發生產廉價的太陽能級多晶硅的新技術成為當務之急。?

多晶硅是制備單晶硅和太陽能硅電池的原料，是全球電子工業及光伏產業的基石。因此，世界各國競相開發低成本、低能耗的太陽能級硅信制備技術與工藝，并趨向于把制備高純度的太陽能級硅（純度>99.9999wt%）工藝與制備高純度的電子級硅（純度>99.9999999wt%）工藝區別開來，以進一步降低成本。?

冶金法提純多晶硅，是指提純過程中硅沒有發生化學變化，未通過化學反應轉化為其它化合物來達到提純的目的。在提純過程中主要利用不同元素物理性質的差異來使之分離，其中包括濕法冶金、吹氣、造渣、定向凝固、真空條件下的電子束、等離子體、太陽聚光及感應熔煉等。冶金法生產太陽能級硅與傳統的生產方法具有環境壓力小、成本低等優點。?

發明內容

為克服生產效率低、生產成本高、規模小等問題，本發明目的在于提供一種爐外精煉提純工業硅的方法，該方法直接在自帶加熱系統的抬包中對剛從礦熱爐中流出的熔融硅水進行爐外精煉。在精煉過程中，先吹壓縮空氣，再吹混合精煉氣體和以SiO₂-CaO為基礎渣的復合渣系的氣固混合物，實現出硅、加熱、精煉同步進行。通過上述爐外精煉之后，使硅中的大部分金屬雜質得到去除，同時部分非金屬雜質B、P、C等也被去除。?

一種爐外精煉提純工業硅的方法，經過下列步驟：?

在礦熱爐釋放硅熔體之前，向抬包中持續通入精煉氣體，接著釋放硅熔體到抬包中，并在抬包中進行加熱、保溫，使硅熔體的爐外精煉溫度控制在1450～1700℃，實現邊加熱、邊出硅水、邊精煉同步進行；再向抬包中加入精煉劑進行造渣精煉，使渣硅比控制在10︰1～1︰10，隨著抬包中硅熔體量的不斷增加，調整精煉氣體的通入流量為1～10m³/h，壓力為2～8atm，進行爐外精煉1～6h；該過程可以實現出硅水、抬包加熱、爐外精煉（包括吹氣和造渣精煉）同時進行；然后進行渣硅分離，再進行澆注，即完成爐外精煉提純工業硅。

所述精煉劑的主要成分包括CaO、SiO₂、CaF₂、Al₂O₃、Na₂O、BaO等中的一種或多種的任一比例混合物，但不限于上述組分。?

所述精煉氣體包括空氣、氧氣、水蒸氣、氬氣、氮氣等中的一種或多種氣體的任一比例混合，但不限于上述氣體。?

所述精煉劑的加入是通過抬包爐口直接加入和通氣管道加入，利用精煉氣體的壓力和流量將精煉劑以氣固混合物的形式帶入抬包中，實現精煉劑和硅熔體的成分接觸和反應，提高爐外精煉的效果。?