[實用新型]金屬硅提純裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201922436244.5
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN211521608U
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 呂軍超;李汝利;郭琴
• 申請（專利權(quán)）人: 寶興易達光伏刃料有限公司
• 主分類號: C01B33/037
• 分類號: C01B33/037
• 代理公司: 成都眾恒智合專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51239
• 代理人: 黃芷

本實用新型提供了一種金屬硅提純裝置，包括提純爐和冷卻鍋，冷卻鍋設(shè)置于提純爐的右下方，通過輸液管連接，所述提純爐包括頂部敞口的容器以及在其頂部通過轉(zhuǎn)軸鉸接的爐蓋，所述容器和所述爐蓋通過插銷定位和密封，緊貼所述容器的內(nèi)壁及所述爐蓋的下表面安裝有耐熱層，高溫電熱絲埋設(shè)在所述容器的左右兩側(cè)和底部的爐壁內(nèi)，并靠近所述耐熱層布置，所述容器的內(nèi)壁右下角設(shè)置有可抽離的出液門，所述容器內(nèi)的硅液通過與所述出液門連接的所述輸液管進入所述冷卻鍋。該金屬硅提純裝置能夠在金屬硅熔化并氧化雜質(zhì)時，保證提純爐內(nèi)溫度快速升高并有效保持該熱量不向外界散失；硅液凝固時，在冷卻鍋內(nèi)構(gòu)成下低上高的溫度場，實現(xiàn)定向凝固。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及金屬硅精煉技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種金屬硅提純裝置。

背景技術(shù)

以工業(yè)硅為起點的產(chǎn)業(yè)鏈科技含量高，是我國經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整的主導(dǎo)方向之一。作為目前使用廣泛的工業(yè)原材料之一，金屬硅按照磷硼含量分為兩類：磷硼含量大于50ppm的產(chǎn)品主要用于合成有機硅，低端鋁合金生產(chǎn)；磷硼含量小于50ppm的，則主要用于太陽能電池，航空航天材料，光纖，高端鋁合金等。

以多晶硅為基板材料的太陽能電池以具有高轉(zhuǎn)化效率、較小的生態(tài)影響和長時間不降解的特點占主導(dǎo)地位，硅基太陽能電池中，硅材料占其80％的成本，其用料主要來源于電子級別的直拉單晶硅的頭尾料，因其質(zhì)量要求低于電子級別高純多晶硅。為了適應(yīng)高速發(fā)展的太陽能產(chǎn)業(yè)要求，必須開發(fā)不依賴購買半導(dǎo)體級別硅材料的低成本太陽能級硅生產(chǎn)技術(shù)，目前己有多晶硅、非晶硅薄膜化技術(shù)、降低硅沉淀速度技術(shù)以及冶金級工業(yè)硅提純工藝等的研究。

在冶金級工業(yè)硅提純工藝中，通常會利用定向凝固的原理去除金屬雜質(zhì)。即在硅液的凝固過程中采用強制手段，在尚未凝固的硅熔體中建立起特定方向的溫度梯度，從而使熔體沿著與熱流相反的方向逐漸凝固，由于分凝系數(shù)的不同，金屬雜質(zhì)在液態(tài)硅中的含量要遠遠大于在固態(tài)硅中的含量，因此使原來的金屬雜質(zhì)大量聚集在最后階段凝固的固態(tài)硅中，切割去除固態(tài)硅的邊緣部分即完成了金屬硅的提純。

在目前的金屬硅提純裝置中，一種是通過在爐側(cè)壁安裝非均勻布置的電熱絲形成溫度梯度從而實現(xiàn)定向凝固，但該方案中金屬硅顆粒在加熱熔融時溫度不均勻，且未設(shè)置保溫層，會造成較大的熱量散失；另一種是將加熱絲和保溫層設(shè)置在爐底，通過將保溫層抽出，熱量從底部向外散發(fā)從而實現(xiàn)定向凝固，但這種方式使得硅液凝固緩慢，生產(chǎn)效率底下，且熱量同時也在向側(cè)壁散發(fā)，難以保證定向凝固的效果。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供了一種金屬硅提純裝置，其能夠快速升溫并有效保溫，將金屬硅快速熔化為液態(tài)，還能夠在凝固時穩(wěn)定高效地形成的溫度梯度，達到定向凝固的效果。

本實用新型是這樣實現(xiàn)的：一種金屬硅提純裝置，其包括提純爐和冷卻鍋，冷卻鍋設(shè)置于提純爐的右下方，通過輸液管連接，所述提純爐包括頂部敞口的容器以及在其頂部通過轉(zhuǎn)軸鉸接的爐蓋，所述容器和所述爐蓋通過插銷定位和密封，緊貼所述容器的內(nèi)壁及所述爐蓋的下壁安裝有耐熱層，提純爐還包括高溫電熱絲，所述高溫電熱絲埋設(shè)在所述容器的左右兩側(cè)和底部的爐壁內(nèi)，并靠近所述耐熱層布置，所述容器的內(nèi)壁右下角設(shè)置有可抽離的出液門，所述容器內(nèi)的硅液通過與所述出液門連接的所述輸液管進入所述冷卻鍋，所述冷卻鍋的鍋體底部設(shè)有冷卻通道。

優(yōu)選的，所述容器的外側(cè)包覆有一層保溫棉。

優(yōu)選的，所述提純爐上方設(shè)置抽真空管道，所述抽真空管道上連接有真空泵，所述抽真空管道貫通所述爐蓋，其一端位于爐內(nèi)，另一端連接氣體處理裝置，所述容器下方安裝氣體管道，所述氣體管道貫通所述容器的底部，開口位于硅液內(nèi)部。

優(yōu)選的，所述冷卻鍋包括鍋體和鍋蓋，二者固定連接且所述鍋蓋和鍋體的壁內(nèi)均設(shè)有加熱裝置，所述鍋蓋上開設(shè)有進液口，該進液口連接所述輸液管。

優(yōu)選的，所述冷卻通道的兩端分別為入口和出口。