[發明專利]一種氧化亞硅生產裝置以及利用其制備氧化亞硅的方法

在審

• 申請號: 202111653124.6
• 申請日: 2021-12-31
• 公開（公告）號: CN114436265A
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 宗合威;吳恒;楊超;姚棟嘉
• 申請（專利權）人: 鄭州炬煌新材料科技有限公司
• 主分類號: C01B33/113
• 分類號: C01B33/113;C23C16/40;C23C16/46
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務所(普通合伙) 41131
• 代理人: 張智偉

本發明屬于氧化亞硅的制備領域，公開一種氧化亞硅生產裝置以及利用其制備氧化亞硅的方法。包括加熱倉和沉積倉，加熱倉內腔水平固定一陶瓷管，陶瓷管的兩端分別通過輸送機構連接于沉積倉的進氣口；沉積倉的倉壁為連通的空腔，空腔上分別連接有冷卻液進口和冷卻液出口；沉積倉的內部設有可轉動的加熱輥，加熱輥設置于沉積倉進氣口的側上方，加熱輥的中心軸線與沉積倉的進氣口中心軸線不相交但相互垂直，沉積倉內在加熱輥遠離沉積倉進氣口的位置固定設有能夠刮除加熱輥輥面沉積物的刮粉塊。本發明以旋轉的加熱輥作為沉積基體，沉積過程中加熱輥保持轉動，并與刮粉塊相配合，解決了氧化亞硅沉積溫度不同導致的產品品控問題，大大提升氧化亞硅的質量。

技術領域

本發明屬于氧化亞硅的制備技術領域，具體涉及一種氧化亞硅生產裝置以及利用其制備氧化亞硅的方法。

背景技術

氧化亞硅目前使用的制造設備中加熱倉和沉積室的距離比較近，那么，沉積基體就會根據距離加熱倉的距離遠近形成了溫度從高到低的不均勻的溫度場，造成收集的氧化亞硅沉積溫度不同，距離加熱倉近的一端溫度過高形成玻璃狀的二氧化硅晶體，距離加熱倉遠的一端溫度過低形成的氧化亞硅材料中原料晶體的含量較高，并且沉積密度也偏低。此外，目前工業上使用的氧化亞硅中一般采用鉬坩堝或者陶瓷管裝原料，但是在高溫下原料中的硅粉末與鉬坩堝起反應生成二硅化鉬，影響產品質量同時鉬坩堝損耗帶來了成本增加，而采用陶瓷管需要堵住一端，從另一端蒸發出氧化亞硅氣流進行冷凝，這就需要控制陶瓷管的長度不能太大，嚴重影響生產效率。

發明內容

針對上述現有技術的缺陷與不足，本發明的目的在于提供一種可以避免因氧化亞硅沉積溫度不同而導致產品品控問題的氧化亞硅生產裝置以及利用其制備氧化亞硅的方法。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：

一種氧化亞硅生產裝置，包括加熱倉和沉積倉，加熱倉內腔水平固定一陶瓷管，陶瓷管的兩端分別通過輸送機構連接于沉積倉的進氣口；所述輸送機構為一組或多組串聯的保溫管道（保溫管道的數量不限制，只要保證經其之后保證輸送至沉積倉進氣口的待沉積氣體的溫度在1200~1300℃范圍內），沉積倉的倉壁為連通的空腔，空腔上分別連接有冷卻液進口和冷卻液出口；沉積倉的內部設有可轉動的加熱輥，加熱輥設置于沉積倉進氣口的側上方，加熱輥的中心軸線與沉積倉的進氣口中心軸線不相交但相互垂直，沉積倉內在加熱輥遠離沉積倉進氣口的位置固定設有能夠刮除加熱輥輥面沉積物的刮粉塊。

現有沉積倉普遍采用304不銹鋼，雖然在真空狀態下不會生銹，但是由于收集溫度較高，304不銹鋼表面的鐵元素會滲入氧化亞硅表層，造成鐵污染，因此，較好地，本發明優選沉積倉、加熱輥輥面以及刮粉塊的材質為鉬合金、鎳、鎳合金或310S不銹鋼，該材質在收集溫度下不會釋放鐵元素，產出的氧化亞硅產品的鐵元素等雜質含量更低。

較好地，0°＜沉積倉進氣口至加熱輥中心點的仰角≤30°，使得從沉積倉進氣口進入沉積倉的待沉積氣體能夠全部噴灑至加熱輥輥面。

較好地，加熱輥為電磁加熱輥。

較好地，所述刮粉塊為弧形塊，其弧度與加熱輥輥面相同，刮粉塊的內弧面與加熱輥輥面相接觸。

較好地，刮粉塊的兩端分別固定在沉積倉的相對兩內側壁上，所述刮粉塊的厚度為3~15cm。

一種利用所述生產裝置制備氧化亞硅的方法：按（0.9~1）∶1的摩爾比配料二氧化硅和硅粉，混合均勻，裝入陶瓷管中部，將陶瓷管放入加熱倉，連接兩端的輸送機構和沉積倉后抽真空，將加熱輥升溫至300~800℃，接著將加熱倉升溫至1300~1400℃，加熱倉和加熱輥持續保溫；從陶瓷管出來的待沉積氣體經輸送機構輸送至沉積倉進氣口，1200℃≤輸送機構保證輸送至沉積倉進氣口的待沉積氣體的溫度≤1300℃，待沉積氣體從沉積倉進氣口出來后沉積在加熱輥的輥面；在沉積過程中，加熱輥保持轉動并與刮粉塊相配合，實現待沉積氣體在恒溫的加熱輥輥面的沉積和沉積得到的氧化亞硅的實時收集，同時在沉積過程中沉積倉的空腔通過冷卻液進口和冷卻液出口循環注入冷卻液冷卻收集到的氧化亞硅。