[實(shí)用新型]利用硅渣生產(chǎn)高純硅的重熔裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320865126.6
• 申請日: 2013-12-26
• 公開（公告）號: CN203754432U
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 權(quán)炳盛
• 申請（專利權(quán)）人: 青海稼誠硅業(yè)有限公司
• 主分類號: C01B33/021
• 分類號: C01B33/021
• 代理公司: 北京和信華成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11390
• 代理人: 王藝

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及高純硅制備領(lǐng)域，特別涉及一種利用硅渣生產(chǎn)高純硅的重熔裝置。

背景技術(shù)

目前，高純硅的制備一般首先由硅石（SiO₂）制得工業(yè)硅（粗硅），再制成高純的多晶硅，最后拉制成半導(dǎo)體材料硅單晶。

工業(yè)上是用硅石（SiO₂）和焦炭以一定比例混合，在電爐中加熱至1600～1800℃而制得純度為95%～99%的粗硅，粗硅中一般含有鐵、鋁、碳、硼、磷、銅等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)多以硅化構(gòu)成硅酸鹽的形式存在，為了進(jìn)一步提高工業(yè)粗硅的純度，可采用酸浸洗法，使雜質(zhì)大部分溶解（有少數(shù)的碳化硅不溶）。其生產(chǎn)工藝過程是：將粗硅粉碎后，依次用鹽酸、王水、（HF+H₂SO₄）混合酸處理，最后用蒸餾水洗至中性，烘干后可得含量為99.9%的工業(yè)粗硅。

高純多晶硅的制備方法很多，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)有十幾種，但所有的方法都是從工業(yè)硅開始，首先制取既易提純又易分解（即還原）的含硅的中間化合物如SiCl₄、SiHCl₃、SiH₄等，再使這些中間化合物提純、分解或還原成高純度的多晶硅。

目前我國制備高純硅多晶硅主要采用三氯氫硅氫還原法、硅烷熱解法和四氯化硅氫還原法。

以上高純硅的生產(chǎn)裝置設(shè)備龐大，流程較長，存在化學(xué)污染等問題，仍有大量廢棄物。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題就是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出一種利用硅渣生產(chǎn)高純硅的重熔裝置，可以利用工業(yè)硅爐生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的硅渣等廢棄物生產(chǎn)高純硅。

為了解決上述問題，本實(shí)用新型提供一種利用硅渣生產(chǎn)高純硅的重熔裝置，所述重熔裝置為桶狀，其外壁由外至里依次包括：殼體、中頻感應(yīng)線圈、耐火磚和硅質(zhì)涂層；所述重熔裝置的下部設(shè)置有相連的導(dǎo)氣管和透氣磚；所述透氣磚的周圍設(shè)置有耐火材料；所述重熔裝置一側(cè)的下部設(shè)置有保溫通道。

優(yōu)選地，所述重熔裝置還包括回轉(zhuǎn)連桿、回轉(zhuǎn)支撐和堵塞，所述回轉(zhuǎn)支撐設(shè)置在殼體上，所述回轉(zhuǎn)連桿位于回轉(zhuǎn)支撐上，并與堵塞相連，所述堵塞位于保溫通道；通過轉(zhuǎn)動(dòng)回轉(zhuǎn)連桿調(diào)整所述堵塞的位置，打開或關(guān)閉所述保溫通道。

優(yōu)選地，所述堵塞為錐形。

本實(shí)用新型裝置每天可冶煉24小時(shí)。與最常用的化學(xué)法和西門子法相比，可大幅度降低西門子法帶來的高耗能和化學(xué)法帶來的高污染，其能耗僅是改良西門子法的1/5～1/3，成本低廉。而且廢棄物再生利用，提高其產(chǎn)品附加值，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的重熔裝置主視圖；

圖2是本實(shí)用新型的重熔裝置俯視圖；

圖3是圖1的局部放大圖；

其中，1-殼體，2-中頻線圈，3-耐火磚，4-硅質(zhì)涂層，5-導(dǎo)氣管，6-耐火材料，7-透氣磚，8-保溫通道，9-回轉(zhuǎn)連桿，10-回轉(zhuǎn)支撐，11-堵塞。

具體實(shí)施方式

下文中將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互任意組合。

如圖1～圖3所示，本實(shí)用新型的重熔裝置，由殼體1、中頻感應(yīng)線圈2、耐火磚3、硅質(zhì)涂層4、導(dǎo)氣管5、耐火材料6、透氣磚7、保溫通道8、回轉(zhuǎn)連桿9、回轉(zhuǎn)支撐10、堵塞11等零部件組成。

如圖1和圖2所示，重熔裝置為桶狀，其外壁由外至里依次包括：殼體1、中頻感應(yīng)線圈2、耐火磚3和硅質(zhì)涂層4；所述重熔裝置的下部設(shè)置有相連的導(dǎo)氣管5和透氣磚7；所述透氣磚7的周圍設(shè)置有耐火材料6；重熔裝置一側(cè)的下部設(shè)置有保溫通道8。

如圖3所示，回轉(zhuǎn)支撐10設(shè)置在殼體1上，回轉(zhuǎn)連桿9位于回轉(zhuǎn)支撐10上，并與堵塞11相連，所述堵塞11位于保溫通道8；通過轉(zhuǎn)動(dòng)回轉(zhuǎn)連桿9調(diào)整所述堵塞11的位置，打開或關(guān)閉所述保溫通道8。該堵塞11為錐形。

本實(shí)用新型裝置重熔過程為：將工業(yè)硅廢料渣、下腳料等廢棄物，破碎后，置入高徑比為1:1的單爐處理量0.5～1.2噸的重熔裝置中；冶煉通電頻率1000～1400Hz中頻，冶煉功率1000～3000KW進(jìn)行重熔，期間，配制特種渣系，配電冶煉，經(jīng)導(dǎo)氣管5、透氣磚7通入氧氣或氬氣精煉，檢驗(yàn)合格后，通過安裝在回轉(zhuǎn)支撐10上的回轉(zhuǎn)連桿9打開錐形堵塞11，經(jīng)保溫通道8進(jìn)行澆鑄，采用加蓋保溫冷凝方式，緩慢冷卻，順序結(jié)晶，先結(jié)晶雜質(zhì)高的，然后進(jìn)行分揀，根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果，可對產(chǎn)品進(jìn)行再重熔，以得到柱狀、立方晶體狀的99.99%以上的高純硅。

綜上所述，通過將工業(yè)硅廢料渣、下腳料等廢棄物，破碎后，置入具有保溫出硅、底吹氣體等功能的本實(shí)用新型的裝置進(jìn)行重熔，得到化學(xué)污染較小、附加值較高的高純硅材料。本實(shí)用新型還實(shí)現(xiàn)了充分利用工業(yè)硅爐生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的硅渣等廢棄物，減少固體廢棄物的排放的技術(shù)效果。