[發(fā)明專利]一種控制工業(yè)硅中鈣含量的冶煉方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211116315.3
• 申請日: 2022-09-14
• 公開（公告）號: CN115611283A
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李風(fēng)光
• 申請（專利權(quán)）人: 寧夏廣臻興升新材料有限公司
• 主分類號: C01B33/037
• 分類號: C01B33/037
• 代理公司: 寧夏君創(chuàng)未來專利代理事務(wù)所(普通合伙) 64107
• 代理人: 周曉梅

本申請涉及一種控制工業(yè)硅中鈣含量的冶煉方法，包括以下步驟：向中頻爐的爐膛內(nèi)加入冶煉原料和含有碳酸鈣的除渣劑；熔煉1.5小時(shí)至2小時(shí)；向爐膛內(nèi)加入冶煉原料和除渣劑，繼續(xù)熔煉1小時(shí)至1.5小時(shí)；分批次向爐膛內(nèi)加入冶煉原料，每次熔煉1小時(shí)至1.5小時(shí)，直至爐膛內(nèi)裝滿熔融的硅水；出爐后，扒去爐膛底部的爐渣。通過碳酸鈣代替氧化鈣，并控制冶煉原料與碳酸鈣的比例，分批多次加入中頻爐進(jìn)行冶煉，碳酸鈣分解生成的氧化鈣直接存在于硅水中，因此不存在受潮的可能，從而能夠避免出現(xiàn)氫氧化鈣硅水熔化而進(jìn)入硅水中導(dǎo)致鈣的含量較高的問題，進(jìn)而使得除渣效果好，以使所生產(chǎn)的工業(yè)硅中鈣含量較低，進(jìn)而使得所生產(chǎn)的工業(yè)硅純度較高。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及工業(yè)硅冶煉技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種控制工業(yè)硅中鈣含量的冶煉方法。

背景技術(shù)

多晶硅按純度可以分為冶金級（95～99.8％）、太陽能級（一般認(rèn)為99.99～99.9999％）和電子級（一般認(rèn)為高于99.9999％）。目前制備多晶硅的方法主要有化學(xué)法和冶金法?；瘜W(xué)法以改良西門子法為代表，其通過三氯氫硅氫還原得到電子級多晶硅，其純度遠(yuǎn)高于太陽能級多晶硅，并需要在制作電池的過程中通過摻雜的方法調(diào)整電子率。但隨著光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對太陽能級多晶硅的需求急劇增大，由于西門子法等化學(xué)法生產(chǎn)太陽能多晶硅工藝存在能耗高、成本高和污染嚴(yán)重等問題，冶金法制備多晶硅技術(shù)成為關(guān)注的焦點(diǎn)，其主要利用金屬硅和雜質(zhì)的物料性質(zhì)差異來分離提純硅，具有能耗低、污染小等特點(diǎn)，因此，在制備太陽能級多晶硅的過程中具有更大的優(yōu)勢。

而隨著冶金法工藝的發(fā)展中人們發(fā)現(xiàn)利用造渣法可以較好的除去硅中的雜質(zhì)，造渣精煉是一種相對耗時(shí)少，能耗低的冶金級硅提純技術(shù)?，F(xiàn)有技術(shù)中，工業(yè)硅冶煉過程中加入的造渣劑通常為氧化鈣，但是，氧化鈣極易吸潮生成氫氧化鈣，由于氫氧化鈣的熔點(diǎn)較低，在工業(yè)硅冶煉過程中，吸潮生成的氫氧化鈣會被熔融態(tài)的硅水熔化而進(jìn)入硅水中，導(dǎo)致硅水中雜質(zhì)鈣的含量較高，導(dǎo)致所生產(chǎn)的工業(yè)硅中鈣含量較高，進(jìn)而導(dǎo)致所生產(chǎn)的工業(yè)硅純度較低。即使提高對氧化鈣的存儲要求，但氧化鈣還是會不可避免受潮生成氫氧化鈣，嚴(yán)重制約冶金法制備高純工業(yè)硅的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要針對工業(yè)硅冶煉過程中加入的造渣劑極易吸潮生成氫氧化鈣，在工業(yè)硅冶煉過程中，吸潮生成的氫氧化鈣會被熔融態(tài)的硅水熔化而進(jìn)入硅水中，導(dǎo)致硅水中雜質(zhì)鈣的含量較高，導(dǎo)致所生產(chǎn)的工業(yè)硅中鈣含量較高，進(jìn)而導(dǎo)致所生產(chǎn)的工業(yè)硅純度較低，且即使提高對氧化鈣的存儲要求，但氧化鈣還是會不可避免受潮生成氫氧化鈣，嚴(yán)重制約冶金法制備高純工業(yè)硅的發(fā)展。提供一種控制工業(yè)硅中鈣含量的冶煉方法，通過碳酸鈣代替氧化鈣，并控制冶煉原料與碳酸鈣的比例，分批多次加入中頻爐進(jìn)行冶煉，在啟動中頻爐進(jìn)行熔煉的過程中，碳酸鈣受熱分解，在還未達(dá)到溶解溫度時(shí)便分解完成，因此不存在融化后的碳酸鈣進(jìn)入到硅水中，從而不存在將鈣元素引入到硅水中的可能。碳酸鈣受熱分解分解為氧化鈣和二氧化碳，氧化鈣起到造渣聚渣的效果，此時(shí)碳酸鈣分解生成的氧化鈣直接存在于硅水中，因此不存在受潮的可能，故不會生成氫氧化鈣，從而能夠防止向硅水中引入氫氧化鈣，進(jìn)而能夠避免出現(xiàn)氫氧化鈣硅水熔化而進(jìn)入硅水中導(dǎo)致硅水中雜質(zhì)鈣的含量較高的問題，進(jìn)而使得除渣效果好，以使所生產(chǎn)的工業(yè)硅中鈣含量較低，進(jìn)而使得所生產(chǎn)的工業(yè)硅純度較高。

一種控制工業(yè)硅中鈣含量的冶煉方法，包括以下步驟：

S10.向中頻爐的爐膛內(nèi)加入冶煉原料和含有碳酸鈣的除渣劑，直至將所述爐膛裝滿，所述冶煉原料與所述碳酸鈣的質(zhì)量比為（75-85）∶4；

S20.啟動所述中頻爐對所述冶煉原料進(jìn)行熔煉1.5小時(shí)至2小時(shí)；

S30.向所述爐膛內(nèi)加入所述冶煉原料和所述除渣劑，直至將所述中頻爐的爐膛裝滿，所述冶煉原料與所述碳酸鈣的質(zhì)量比為（90-100）∶7，繼續(xù)熔煉1小時(shí)至1.5小時(shí)；

S40.分批次向所述爐膛內(nèi)加入所述冶煉原料，每次熔煉1小時(shí)至1.5小時(shí)，直至所述爐膛內(nèi)裝滿熔融的硅水；

S50.出爐后，扒去所述爐膛底部的爐渣。