[發(fā)明專利]冶金法太陽能多晶硅提純用中頻感應爐及多晶硅提純方法

無效

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• 申請日: 2012-04-19
• 公開（公告）號: CN102849741A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發(fā)明（設計）人: 張振海;楊大偉
• 申請（專利權）人: 北京民海艷科技有限公司
• 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(fā)明涉及一種多晶硅提純用中頻感應爐及使用該感應爐多晶硅的提純方法。

背景技術

目前，多晶硅的生產(chǎn)方法主要有化學法和冶金法兩種，化學法是當今主流工藝，但其工藝流程復雜、建設投資大、運營成本高，且對環(huán)境有一定的污染。世界各國都在研究新的多晶硅生產(chǎn)工藝，其中冶金法就是最具有代表性最有前途一種多晶硅生產(chǎn)工藝。相比化學法，冶金法的工藝流程相對簡單，建設投資少成本低，環(huán)保無污染。但冶金法目前也有一些諸如產(chǎn)量難于上規(guī)模和成本偏高的缺點，很多冶金法多晶硅企業(yè)的年產(chǎn)量只能在幾百噸到幾千噸之間，主要原因在于還沒有具有高產(chǎn)能的多晶硅提純設備，大大影響了冶金法多晶硅的生產(chǎn)規(guī)模和參與市場競爭的能力。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有冶金法生產(chǎn)多晶硅成本偏高和產(chǎn)量難于上規(guī)模的問題，進而提供一種冶金法太陽能多晶硅提純用中頻感應爐及多晶硅提純方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

一種冶金法太陽能多晶硅提純用中頻感應爐，包括：爐體、上蓋和吹氣(工作氣體)裝置，所述爐體包括鎂砂層、高鋁澆注料層、石墨磚層和氧化鋯層，所述石墨磚層和氧化鋯層同為內層，氧化鋯層處于石墨磚層的上部，鎂砂層為外層，高鋁澆注料層設置在鎂砂層的外層和石墨磚層與氧化鋯層的內層之間，所述爐體的中部為圓柱形，圓柱形兩側的爐體上分別設有一個短爐嘴和一個長爐嘴，在長爐嘴下部的爐體上設有吹氣(工作氣體)裝置。

一、首先配備兩臺不同容量的中頻感應爐組成一套提純系統(tǒng)，前端的一號中頻感應爐容量為1～12噸，后端的二號中頻感應爐容量為一號中頻感應爐容量的1/4～1/2；

二、對一號中頻感應爐通電進行預熱，當溫度達到400℃時，從頂部渣倉中加入堿性造渣劑，并吹入保護氣對爐襯進行保護；繼續(xù)升溫，并隨著溫度的升高不斷加入造渣劑；

三、把硅包中精煉完成的硅液從短爐嘴處倒入前端一號中頻感應爐中，同時再陸續(xù)加入造渣劑，并打開所有氣閥進行吹氣精煉，根據(jù)硅液的情況，渣金比在0.3～1.2之間，然后一號中頻感應爐調到最大功率進行升溫；

四、在一號中頻感應爐中的提純精煉時間是3～4個小時，在此之前要對二號中頻感應爐進行加熱，并保持整體硅液在1750℃以上，從第三個小時開始，逐漸降低長爐嘴一側線圈的功率，同時吹入冷卻氣體從長爐嘴處至圓柱形處緩慢達到一定的溫度梯度，當所有參數(shù)符合上述要求時，打開一號中頻感應爐的流口將硅液緩慢注入到二號中頻感應爐中；

五、在一號中頻感應爐中硅液流入二號中頻感應爐之前，對二號中頻感應爐進行加熱，并繼續(xù)加入造渣劑，同時像一號中頻感應爐一樣吹入工作氣體；

六、在二號中頻感應爐中的提純精煉時間是3～4個小時，前兩個小時保持整體硅液在1750℃以上；從第三個小時開始，逐漸降低長爐嘴一側線圈的功率，同時吹入冷卻氣體緩慢達到預定的溫度梯度，當所有參數(shù)符合上述要求時，打開二號中頻感應爐的流口將硅液緩慢注入專用定向凝固器中，在中頻爐內的提純工藝結束。

本發(fā)明中頻感應爐及其提純方法，解決了當前冶金法生產(chǎn)多晶硅規(guī)模小產(chǎn)量低成本偏高的缺點。提純方法直接處理從工業(yè)硅爐中直接出來的硅液，經(jīng)過兩次中頻感應爐的精煉，達到去除硅中大部分雜質的目的，為后續(xù)的定向凝固、粉末冶金和濕法冶金、真空熔煉就可直接生產(chǎn)出滿足太陽能多晶硅標準的產(chǎn)品奠定了基礎。本發(fā)明的方法產(chǎn)量大、效率高、成本低，解決了當前常規(guī)冶金法的很多缺點，提高了其產(chǎn)品的市場競爭力。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種冶金法太陽能多晶硅提純用中頻感應爐的剖面結構示意圖；

圖2是本發(fā)明一種冶金法太陽能多晶硅提純用中頻感應爐的俯視圖(無上蓋)；

圖3是本發(fā)明一種冶金法太陽能多晶硅提純用中頻感應爐的立體結構示意圖。

圖中附圖標記11是硅液。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明：本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述實施例。