[發明專利]一種制備高純硅的硅電解槽及其硅的制備方法

有效

• 申請號: 201610286747.7
• 申請日: 2016-05-04
• 公開（公告）號: CN107345304B
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 周東方;白斌;劉偉;付松
• 申請（專利權）人: 沈陽鋁鎂設計研究院有限公司
• 主分類號: C25B1/00
• 分類號: C25B1/00;C25B9/12;C25B15/00
• 代理公司: 沈陽圣群專利事務所(普通合伙) 21221
• 代理人: 張立新

1.一種制備高純硅的硅電解槽，其特征在于設在同一層面的陰極預熱室、中間操作室和晶體硅冷卻室三個操作室，在相鄰的兩個操作室之間設有折疊門，在中間操作室下方設有與其連通的電解反應室，在電解反應室內設有熔融電解質，在熔融電解質內設有陽極裝置，陽極裝置用于固定陽極極片，陽極極片通過陽極接線與直流供電系統正極連接，在熔融電解質的外側設有內襯，內襯的外側為槽殼；在陰極預熱室、中間操作室和晶體硅冷卻室內的上方設有軌道，軌道上設有移動的陰極移動裝置，陰極移動裝置上設有陰極母線，陰極母線下方通過陰極導桿連接陰極裝置，陰極裝置用于固定陰極極片；中間操作室上方設有陰極接線，生產時，陰極母線與陰極接線相連，陰極接線與直流供電系統負極相連；三個操作室外側設有上部密封罩；三個操作室的上部密封罩頂部或側部分別設有連通操作室內的保護氣體排氣裝置、測溫裝置和氣氛檢測裝置，每個操作室的上部密封罩的下部設有連通操作室內的保護氣體進氣裝置。

2.根據權利要求1所述的一種制備高純硅的硅電解槽，其特征在于在陰極預熱室的底部設有預熱裝置。

3.根據權利要求2所述的一種制備高純硅的硅電解槽，其特征在于在陰極預熱室側面設有進料門。

4.根據權利要求1所述的一種制備高純硅的硅電解槽，其特征在于晶體硅冷卻室的側面設有出料門。

5.根據權利要求1所述的一種制備高純硅的硅電解槽，其特征在于中間操作室的側面設有熔鹽進出料口。

6.根據權利要求1所述的一種制備高純硅的硅電解槽，其特征在于內襯由石墨材料、耐火保溫材料、加熱元件和防滲層砌筑而成，其中由石墨材料砌筑電解反應室的槽膛；在石墨材料外側砌筑用于槽膛保溫的耐火保溫材料，在耐火保溫材料內鑲嵌安裝加熱元件；在底部石墨材料下方和角部砌筑一層耐熔鹽腐蝕的防滲層。

7.根據權利要求1所述的一種制備高純硅的硅電解槽，其特征在于槽殼由型鋼或鋼板拼接而成。

8.根據權利要求1所述的一種制備高純硅的硅電解槽，其特征在于陰極裝置通過陰極導桿固定在陰極母線上，并在陰極移動裝置的驅動下實現水平和垂直方向移動；單個陰極裝置裝載≥1組陰極極片，陰極極片為硅基材料。

9.根據權利要求1所述的一種制備高純硅的硅電解槽，其特征在于陽極裝置通過絕緣處理后的固定支架固定在槽殼上；單個陽極裝置裝載≥1組陽極極片，陽極極片為石墨材料。

10.一種高純硅的制備方法，其特征在于：首先，在陰極預熱室內將裝載好一組或多組硅基陰極極片的陰極裝置通過陰極導桿安裝到陰極母線上，然后關閉進料門，通過陰極移動裝置將陰極裝置移動到預熱裝置上方，啟動預熱裝置對硅基陰極極片進行預熱；在硅基陰極極片達到預熱溫度后，打開陰極預熱室內的保護氣體排氣裝置和保護氣體進氣裝置，在檢測氣氛滿足要求后，開啟與中間操作室之間的折疊門，陰極裝置在陰極移動裝置的驅動下進入中間操作室；待陰極裝置完全進入中間操作室后，關閉折疊門和陰極預熱室內的保護氣體進氣裝置和保護氣體排氣裝置；通過精確定位將陰極裝置沉入熔融電解質內，使陰極極片插入到兩個陽極極片之間，形成陽極－陰極－陽極的交錯布置，關閉好兩側折疊門，連接陰極母線與陰極接線，通電后進入生產狀態；在生產過程中，中間操作室內的保護氣體排氣裝置和保護氣體進氣裝置始終處于打開狀態，待硅基陰極極片反應完畢，斷開陰極母線和陰極接線，通過陰極移動裝置提升陰極裝置，移出熔融電解質，靜置一段時間；打開晶體硅冷卻室的保護氣體排氣裝置和保護氣體進氣裝置，待檢測氣氛滿足要求后，開啟折疊門，將陰極裝置移動到晶體硅冷卻室內進行冷卻；待陰極裝置完全進入晶體硅冷卻室后，關閉折疊門；當達到冷卻要求后，在晶體硅冷卻室內卸下陰極裝置，取出硅基陰極極片；取出硅基陰極極片后，關閉晶體硅冷卻室的保護氣體進氣裝置和保護氣體排氣裝置；在一組或多組硅基陰極極片冷卻時，另外一組或多組預熱好的裝有硅基陰極極片的陰極裝置進入電解反應室內繼續生產。