[發(fā)明專利]用于從高硅鋁合金提取硅的裝置及其提取方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210187020.5
• 申請日: 2012-06-08
• 公開（公告）號: CN102745695A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 閻峰云;吳東旭;陳體軍;馬穎;黃曉鋒;李元東
• 申請（專利權(quán)）人: 蘭州理工大學(xué)
• 主分類號: C01B33/037
• 分類號: C01B33/037
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責(zé)任公司 62102
• 代理人: 董斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及硅的提取技術(shù)。

背景技術(shù)

硅的用途十分廣泛，是制備鋁硅合金、功能材料、硅的有機(jī)化合物的基本原料，經(jīng)過進(jìn)一步提純的硅是發(fā)展太陽能產(chǎn)業(yè)和信息微電子產(chǎn)業(yè)的重要原材料，因此純度高的工業(yè)硅原料市場需求很大。

目前工業(yè)上制備硅的方法主要是電熱還原法。將SiO₂礦石與木炭或石油焦一起放入電弧爐里，在電弧的情況下進(jìn)行還原而制成。制得的冶金級硅，經(jīng)氯或氧精制后可得到98%～99%純度的精制冶金硅。但該方法對原材料SiO₂的純度要求較高（SiO₂純度達(dá)到98.5%以上）。目前我國純硅石資源越來越少，因此急需尋找一種原料易得，低能耗且經(jīng)濟(jì)可靠的制備金屬硅的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于從高硅鋁合金提取硅的裝置及其提取方法。

本發(fā)明是用于從高硅鋁合金提取硅的裝置及其提取方法，用于從高硅鋁合金提取硅的裝置，有一個向熔化的高硅鋁合金提供保護(hù)氣氛的保護(hù)氣體瓶17，第一電機(jī)6與第一減速器5連接，組成旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，攪拌桿13的中部位置處與第一減速器5連接，減速器5能夠驅(qū)動攪拌桿13旋轉(zhuǎn)，第二電機(jī)7與第二減速器8、升降桿9和導(dǎo)軌10組成升降機(jī)構(gòu)，攪拌桿13與安裝在固定平臺12上的軸承18連在一起，固定平臺12與導(dǎo)軌10連在一起，升降機(jī)構(gòu)能夠驅(qū)動攪拌桿13上下移動，攪拌桿13的上端與升降桿9連接，攪拌桿13的下端連接有聚集底座16，石墨坩堝14安裝在電阻爐15中，攪拌桿13能夠驅(qū)動聚集底座16在石墨坩堝14中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運動和升降運動。

從高硅鋁合金提取硅的方法，采用以上所述用于從高硅鋁合金提取硅的裝置，其步驟為：

（1）將高硅鋁合金放入石墨坩堝中加熱到800～1100℃，或高硅鋁合金液由其他熔煉爐中熔煉后導(dǎo)入到本裝置的石墨坩堝中；

（2）通入保護(hù)氣體，使合金充分熔化后，保溫5～30分鐘；或高硅鋁合金液由其他熔煉爐中熔煉后導(dǎo)入到本裝置的石墨坩堝中，調(diào)整熔化溫度，使其處于完全熔化均勻狀態(tài)；

（3）以階段降溫方式凝集硅：每次降溫幅度為2～10℃，每個階段保溫5～30min；

（4）以0.5～30n/min的速度攪拌高硅鋁合金液，攪拌時間0.5～2min，攪拌完成后，攪拌桿（13）以0.5～10mm/min的速度上下移動，移動速度為0.5～10mm/min，移動幅度為0～10mm，每個階段移動時間1～5min，移動后回復(fù)到原始位置；

（5）上述階段完成后，進(jìn)入下一個重復(fù)降溫階段；或以連續(xù)降溫方式凝集硅：降溫速度為0.2～10℃/min，攪拌和上下移動采用間歇攪拌和移動方式，或者是連續(xù)工作，工作參數(shù)如前；

（6）上述降溫過程通過打開冷卻機(jī)構(gòu)實現(xiàn)；

（7）待溫度降到650～620℃時，將聚集底座（16）提出；

（8）將提取出的含鋁的結(jié)晶硅放入鹽酸中浸泡溶鋁，然后過濾；

（9）將過濾出的硅用去離子水清洗干燥，得到晶體硅。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明原料是基于礦熱還原法生產(chǎn)出的高硅鋁合金，其基本原料非鋁土礦易得，我國含量豐富，且從合金液中直接將硅提取出來，隨著溫度的降低，大多數(shù)雜質(zhì)溶入鋁液中，對硅起到了清洗、純凈化作用，且與礦熱還原法相比，對礦石中SiO₂的純度要求不高，基本不產(chǎn)生污染。本發(fā)明可得到99.9%純度的高純硅，對后面生產(chǎn)太陽能級硅提供了高純度的原料，可大大降低提純成本。本發(fā)明的提取裝置，設(shè)備體積小、占地面積少、工藝可靠、簡單易行、操作方便、生產(chǎn)周期短。

附圖說明

圖1是本發(fā)明裝置的示意圖，圖2是本發(fā)明的冷卻機(jī)構(gòu)的剖面示意圖，圖3是本發(fā)明聚集底座的結(jié)構(gòu)圖，附圖標(biāo)記及對應(yīng)名稱為：總電源開關(guān)1，升降系統(tǒng)控制柜2，加熱系統(tǒng)控制柜3，電表4、第一減速器5，第一電機(jī)6，第二電機(jī)7，第二減速器8，升降桿9，導(dǎo)軌10，氣體進(jìn)口11，固定平臺12，攪拌桿13，石墨坩堝14，電阻爐15，聚集底座16，保護(hù)氣體瓶17，軸承18，熱電偶19，氣體出口20，氣體冷卻桿21，加熱管22，干燥瓶23，冷卻氣體瓶24。

具體實施方式