[發明專利]用于冶金法提純多晶硅的預處理方法

在審

• 申請號: 201210383282.9
• 申請日: 2012-10-11
• 公開（公告）號: CN102862989A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 霍佃鑫;董志遠;趙有文;倪海江;王起發
• 申請（專利權）人: 包頭市山晟新能源有限責任公司
• 主分類號: C01B33/037
• 分類號: C01B33/037
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 馮志云;鄭特強

技術領域

本發明涉及一種硅材料的預處理方法，尤其涉及用于冶金法硅提純過程中多晶硅料的預處理方法。

背景技術

近年來，能源和環境問題日益嚴重，傳統能源的消耗和全球變暖的問題引起高度關注。因此，光伏行業快速發展，對太陽能電池原料硅的需求迅速增加，但目前多晶硅價格居高不下，影響了光伏產業的進一步發展。提高多晶硅的產量和質量，降低成本成為多晶硅產業的發展方向。

冶金法硅提純技術是近年來因太陽能級多晶硅的質量需要而發展起來的新工藝，其工藝路線短、能耗低，因此被認為是生產價格低廉的太陽能級多晶硅的新技術。

冶金法提純技術的主要任務是在前期去除硼磷的基礎上再通過定向凝固法去除金屬及過渡金屬雜質，并最終得到適合于光伏產業需求的純度為6N左右的多晶硅。就國內冶金法提純硅的現狀而言，冶金法硅提純還面臨著這樣或那樣的一些問題。其中，由于硅的硬度較高，因此在冶金法提純過程中多晶硅塊料破碎處理過程成本高、產量小、操作不便、易污染、不適于工業化大規模生產，一直是一個難題。

發明內容

為解決在冶金法提純過程中多晶硅塊料破碎處理過程存在的成本高、產量小、操作不便、易污染、不適于工業化大規模生產的問題，本發明提供一種用于冶金法提純多晶硅的預處理方法，包括以下步驟：（1）提供需要破碎的多晶硅的硅塊；（2）進行淬火處理：在氬氣的氣氛下，將硅塊在水爆爐內加熱，恒溫一段時間后，倒入純水進行淬火處理；（3）進行破碎處理：將淬火后的硅塊冷卻并干燥后，在顎式破碎機中破碎處理并調整出料的粒度小于50mm；（4）進行篩分處理：將破碎后的硅塊在振動篩上篩分處理，得直徑小于3mm的硅粉料和直徑在3mm至50mm之間的硅碎料；（5）進行磁選處理：將直徑小于3mm的硅粉料放入磁選機中磁選處理，以去除在破碎過程中引入的金屬雜質；（6）分別收集在步驟（4）中得到的直徑在3mm至50mm之間的硅碎料和在步驟（5）中得到的直徑小于3mm的硅粉料以備用。

在一實施例中，在步驟（2）中，將硅塊加熱到740℃，恒溫30分鐘后，倒入純水進行淬火處理。

在一實施例中，在步驟（2）中，水爆爐是以耐氧化的不銹鋼材料作為爐襯、以石英磚砌成托盤，加熱過程中，硅塊放于石英磚托盤中，并通入純度為99.9%、流量為50sccm的氬氣。相較于現有技術中以石英材料做成整個爐膛，本發明使用的水爆爐可有效地降低材料成本。在加熱過程中，硅塊放于石英磚托盤中，可避免硅塊與金屬材料接觸而引入金屬雜質；并通入一定流量的高純氬氣做為保護氣體，盡量避免硅塊氧化。

在一實施例中，在步驟（2）中，純水介質裝于聚丙烯材料的桶中，純水介質與硅塊的質量比為1.5：1。用于淬火的純水介質裝于聚丙烯（PP）材料的桶中，進一步避免硅塊與金屬材料接觸而引入金屬雜質。純水介質與硅塊的質量比為1.5：1，可保證水淬效果。

在一實施例中，在步驟（3）中，通過調節破碎機的顎板間隙以調整出料的粒度。采用顎式破碎機，因其操作簡便、處理量大而適合工業化大規模生產。

在一實施例中，在步驟（4）中，振動篩采用高強度的尼龍材料作為篩底。可避免篩分過程引入過多的金屬雜質。

在一實施例中，在步驟（5）中引入的金屬雜質主要為鐵屑。

通過本發明提供預處理方法在破碎硅塊的同時盡量減少了金屬元素的污染，該處理方法包括水淬、破碎、篩分、磁選、收集步驟，可降低生產成本、提高產量、便于操作，適于工業化大規模生產。

附圖說明

圖1為本發明提供的用于冶金法提純多晶硅的預處理方法的流程圖。

具體實施方式

在一實施例中，本發明提供一種用于冶金法提純多晶硅的預處理方法，包括以下步驟：

（1）提供需要破碎的多晶硅的硅塊；

（2）進行淬火處理：在氬氣的氣氛下，將硅塊在水爆爐內的加熱，恒溫一段時間后，倒入純水進行淬火處理；

（3）進行破碎處理：將淬火后的硅塊冷卻并干燥后，在顎式破碎機中破碎處理并調整出料的粒度小于50mm；

（4）進行篩分處理：將破碎后的硅塊在振動篩上篩分處理，得直徑小于3mm的硅粉料和直徑在3mm至50mm之間的硅碎料；

（5）進行磁選處理：將直徑小于3mm的硅粉料放入磁選機中磁選處理，以去除在破碎過程中引入的金屬雜質；

（6）分別收集在步驟（4）中得到的直徑在3mm至50mm之間的硅碎料和在步驟（5）中得到的直徑小于3mm的硅粉料以備用。。