[發明專利]一種回收硅粉的提純方法及裝置

在審

• 申請號: 202211047741.6
• 申請日: 2022-08-30
• 公開（公告）號: CN115403047A
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 章金兵;胡動力;周小英
• 申請（專利權）人: 浙大寧波理工學院
• 主分類號: C01B33/037
• 分類號: C01B33/037
• 代理公司: 寧波甬致專利代理有限公司 33228
• 代理人: 李迎春

本發明提供了一種回收硅粉的提純方法，包括以下步驟：提供鑄錠爐、上層坩堝以及與所述上層坩堝底部相連接的收集裝置，置于鑄錠爐內，上層坩堝底部設置有若干過濾孔，上層坩堝底部、側壁鋪設塊狀硅料從而形成一凹形結構，凹型結構上部鋪設回收硅粉，回收硅粉頂部鋪設塊狀和/或碎片狀硅料，上層坩堝底部鋪設含雜質硅塊料；打開鑄錠爐開始加熱后，上層坩堝側壁的塊狀硅料以及上層坩堝頂部的塊狀和/或碎片狀硅料受熱先熔化為高溫硅液，從而熔化所述回收硅粉，流入收集裝置，完成回收硅粉的提純。本發明還提供了一種回收硅粉的提純裝置，通過本發明的方法及裝置能夠有效地對回收硅粉提純，具有較高的商業價值與推廣價值。

技術領域

本發明涉及回收硅粉提純的技術領域，具體而言，涉及一種回收硅粉的提純方法及裝置。

背景技術

在太陽能硅片制備過程中，硅料經過晶體生長后，需再經過多線切割工藝將硅塊加工成一定厚度的硅片。在用多線切割將硅塊或硅棒切割成硅片的同時，會產生一定量的硅屑。據測算，有30％以上的高純硅料作為硅粉鋸屑混入切割冷卻液中。

目前這部分硅屑、硅粉主要制作成低價值的硅鐵產品。而據報道2021年中國多晶硅產量為50.5萬噸，如能將該部分硅屑回收并有效利用，如重復用于太陽能硅片用硅料，將能產生巨大價值。

硅片切割產生的硅粉鋸屑粒徑約0.5微米，其回收利用通常需要通過濕法化學回收過程去除切割過程中引入的金屬雜質等，但因其比表面積大，反應活性高，導致回收過程中很難避免表面被氧化的問題，這使得坩堝中局部熔化產生的硅液無法流動并匯聚，無法獲得成型的硅錠，如圖1所示。所以，在常規的使用方法下，回收硅粉高溫熔化效果不佳，也無法用作太陽能硅片用硅原料。故，亟需出現一種回收硅粉的提純方法以及提純裝置，將上述回收硅粉重新提純，以重新利用到生產制造之中，從而實現回收硅粉的再利用。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種回收硅粉的提純方法，以解決目前回收硅粉無法被高效回收利用、在回收的過程中易氧化、難以成型的問題。

為解決上述問題，本發明提供一種回收硅粉的提純方法，包括以下步驟：

提供鑄錠爐、上層坩堝以及與所述上層坩堝底部相連接的收集裝置，所述上層坩堝以及所述收集裝置置于所述鑄錠爐內，所述上層坩堝底部設置有若干過濾孔，所述上層坩堝底部、側壁鋪設塊狀硅料從而形成一凹形結構，所述凹型結構上部鋪設回收硅粉，所述回收硅粉頂部鋪設塊狀和/或碎片狀硅料，所述上層坩堝底部鋪設的所述塊狀硅料為含雜質硅塊料；

打開所述鑄錠爐開始加熱后，所述上層坩堝側壁的所述塊狀硅料以及所述上層坩堝頂部的塊狀和/或碎片狀硅料受熱先熔化為高溫硅液，從而熔化所述回收硅粉，所述含雜質硅塊料受到上層熱量熔化，熔化后的高溫硅液從所述過濾孔流至所述收集裝置，完成回收硅粉的提純。

作為優選的方案，所述過濾孔的形狀為長方形或橢圓形或其他非中心對稱結構。

作為優選的方案，所述過濾孔為長方形時，長寬比為2:1；所述過濾孔為橢圓形時，長軸與短軸長度比為2:1。

作為優選的方案，所述過濾孔為長方形時，長為5-15mm，寬為2.5-7.5mm；所述過濾孔為橢圓形時，長軸為5-15mm，短軸為2.5-7.5mm。

過濾孔的孔徑過大，會導致雜質漏至下部坩堝，硅料的提純率變低，而孔徑過小，則會導致上部硅液在一定時間內沒有完全漏至下部坩堝，也會導致硅料的提純率變低，因此將其控制在上述范圍。

作為優選的方案，所述上層坩堝底部設置有一石墨墊板，且所述石墨墊板上設置有與所述過濾孔位置相對應且孔徑大小相同的開孔。

作為優選的方案，硅塊料為多晶硅錠的頭尾料和/或邊皮料。

作為優選的方案，所述含雜質硅塊料的雜質為氮化硅和碳化硅。