[發(fā)明專利]精煉法提純工業(yè)硅的工藝及設(shè)備在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201811376972.5 | 申請日： | 2018-11-19 |
| 公開（公告）號： | CN109133069A | 公開（公告）日： | 2019-01-04 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 羊?qū)?/a>;庹開正 | 申請（專利權(quán)）人： | 成都斯力康科技股份有限公司 |
| 主分類號： | C01B33/037 | 分類號： | C01B33/037 |
| 代理公司： | 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220 | 代理人： | 胡曉麗 |
| 地址： | 610000 四川省成都市天府*** | 國省代碼： | 四川;51 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 工業(yè)硅 造渣劑 提純 工藝及設(shè)備 精煉顆粒 硅熔體 精煉法 體內(nèi) 潤濕 操作工藝 溫度條件 造渣精煉 對設(shè)備 高品質(zhì) 精煉硅 精煉氣 硼雜質(zhì) 除雜 加水 粒徑 配比 去除 造粒 精煉 冷卻 引入 優(yōu)化 | ||
本發(fā)明公開了精煉法提純工業(yè)硅的工藝及設(shè)備，具體步驟為：將造渣劑粉碎后，加水潤濕造粒獲得粒徑為40～80目、密度為3.0～3.5g/cm3、濕度為10～15％的精煉顆粒制劑；將硅熔體注入包體內(nèi)，同時向包體內(nèi)通入精煉氣、加入精煉顆粒制劑，在1450～1550℃溫度條件下進(jìn)行精煉2～8h；冷卻至室溫，進(jìn)行渣硅分離獲得精煉硅。本發(fā)明通過優(yōu)化各組分及配比提供造渣劑、以及基于上述造渣劑的造渣精煉提純工業(yè)硅工藝、設(shè)備，利于促進(jìn)造渣劑與硅熔體混合均勻，除雜效果顯著，可以將工業(yè)硅中的硼、鋁、鈣等雜質(zhì)顯著降低，有效避免引入新的雜質(zhì)，獲得純度較高的高品質(zhì)的工業(yè)硅；且對于低含量的硼雜質(zhì)去除效率較高；操作工藝簡單，對設(shè)備要求低，成本較低。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種太陽能多晶硅技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種精煉法提純工業(yè)硅的工藝及設(shè)備。
背景技術(shù)
相關(guān)研究表明，大面積使用太陽能光伏發(fā)電電能，能有效減少二氧化碳的排放，減少溫室效應(yīng)，改善地球氣候。光伏產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展帶來了太陽能級硅(Solar GradeSilicon,SOG-Si)的短缺，造成滿足光伏產(chǎn)業(yè)要求的多晶硅價格不斷攀升。目前，太陽能級硅材料沒有形成獨立的供應(yīng)系統(tǒng)，大部分來源于電子級硅的廢料以及單晶硅的頭尾料，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足太陽能電池產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的需求，原料供應(yīng)已成為制約光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。商業(yè)上，硅通常是在石墨電極的電弧爐中由高純度的二氧化硅和焦炭反應(yīng)得到的，這種方法得到的硅純度至少為95％，被稱為工業(yè)硅(Metallurgical Grade Silicon，MG-Si)。但是，要制成太陽能電池，有些雜質(zhì)元素的含量不能超過1ppmw。為了滿足日益增長的對有太陽能級硅的需要，開發(fā)一種低成本精煉硅的冶金法已是刻不容緩。
其中，造渣精煉是一種相對耗時少，能耗低的冶金級硅提純技術(shù)，對新能源時代太陽能的發(fā)展具有重要影響。日本東京大學(xué)的L.A.V.Teixeira等人在論文“Behavior andState of Boron in CaO-SiO2Slags during Refining ofSolar Grade Silicon”(ISIJInt.2009,49:777-782)中提出，CaO-SiO2二元渣混合冶金級硅放，在1823K下通氬氣保護(hù)的感應(yīng)爐中氧化精煉，得雜質(zhì)硼元素的分配系數(shù)(LB)最大為和5.5，精煉后硅中最低硼含量為1.9ppmw。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：現(xiàn)有技術(shù)中采用造渣精煉提純工業(yè)硅過程中，精煉后對硼雜質(zhì)的除去效率較低，本發(fā)明提供了解決上述問題的精煉法提純工業(yè)硅的工藝及設(shè)備。
本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：
精煉法提純工業(yè)硅的工藝，具體步驟為：
步驟A，將造渣劑粉碎后，加水潤濕造粒獲得粒徑為40～80目、密度為3.0～3.5g/cm3、濕度為10～15％的精煉顆粒制劑；
步驟B，將硅熔體注入包體內(nèi)，同時向包體內(nèi)通入精煉氣、加入精煉顆粒制劑，在1450～1550℃溫度條件下進(jìn)行精煉2～8h；
步驟C，冷卻至室溫，進(jìn)行渣硅分離獲得精煉硅。
優(yōu)選地，所述造渣劑采用BaO、NaO和SiO2的混合物。
優(yōu)選地，所述BaO、NaO和SiO2的配比為2:5:1。
優(yōu)選地，所述步驟A中，將造渣劑粉碎成粒徑為100～120目的粉末后，加入水、水合硅酸鎂細(xì)粉混合均勻用于造粒；造渣劑與水合硅酸鎂細(xì)粉的質(zhì)量配比10:0.3。
優(yōu)選地，所述步驟B中，造渣劑和硅熔體的質(zhì)量配比為1:10～1:5。
優(yōu)選地，所述步驟B中精煉氣體為空氣和氬氣混合氣。
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