一種低成本剛玉坩堝造渣除硼的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種低成本剛玉坩堝造渣除硼的方法。其步驟為：1）通過(guò)澆注、烘干、高溫?zé)Y(jié)在中頻爐內(nèi)制作剛玉坩堝；2）在礦熱爐出硅液過(guò)程中，采用上述制作好的中頻爐剛玉坩堝接硅液，并加熱，同時(shí)測(cè)定硅液側(cè)部溫度，保持硅液溫度為1450～1500℃；3）待出硅液完成后，將預(yù)熱后帶有通氣孔道的石墨棒插入到硅液中，開始通氧氣，并加入造渣劑造渣精煉；4）抬包精煉靜置后，將硅渣一起倒入結(jié)晶器實(shí)現(xiàn)渣硅分離，得到提純后的低磷硼多晶硅原料。本發(fā)明具備充分利用和節(jié)約能源、設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低、除硼效果好，環(huán)境無(wú)污染等特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種低成本剛玉坩堝造渣除硼的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多晶硅提純【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種低成本剛玉坩堝造渣除硼的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光伏能源是21世紀(jì)最重要的新能源之一。近年來(lái)，全球光伏產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，世界各國(guó)為了滿足光伏產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，都致力于開發(fā)低成本、低能耗的太陽(yáng)能多晶硅新制備技術(shù)和工藝，例如改良西門子法、新硅烷法、硫化床法、冶金法等。其中，冶金法提純多晶硅工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，成本低廉，且對(duì)環(huán)境造成的污染相對(duì)較小，已成為太陽(yáng)能級(jí)多晶硅的主要發(fā)展方向。
[0003]多晶硅提純主要去除其中的雜質(zhì)元素，如Al、Fe、C、P、B等，而P、B等非金屬元素不易除去，特別是硼元素，由于硼在硅中的分凝系數(shù)為0.8，接近于1，并且飽和蒸汽壓低，通過(guò)傳統(tǒng)的定向凝固或真空熔煉去除無(wú)法達(dá)到要求。而硼雜質(zhì)的含量對(duì)太陽(yáng)能電池的性能有很大的影響，要求硼含量不高于0.3ppm,因此探索各種有效的低成本除硼方法是多晶硅提純的研究熱點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)大部分廠家普遍采用等離子或造渣除硼技術(shù)，對(duì)礦熱爐冶煉出來(lái)凝固后的固態(tài)金屬硅在中頻爐石墨坩堝中進(jìn)行重新熔化精煉。
[0004]專利CN102344142A公開了一種去除硼的硅提純方法，通過(guò)將硅采用中頻爐石墨坩堝加熱重新熔化成硅液，采用通氣和造渣的方法去除硅中硼雜質(zhì)。專利CN101671023A公開了一種多晶硅除硼提純方法，通過(guò)采用中頻爐石墨坩堝加熱將硅熔化成硅液，通過(guò)二次造渣去除硅中硼雜質(zhì)。CN103072993A公開了一種多晶硅除硼的新方法，該方法為:將硅塊裝入中頻感應(yīng)爐石墨坩堝中加熱，并熔化成硅液；向硅液中投入造渣劑，繼續(xù)加熱使造渣劑完全熔化，并保持硅液溫度；所述造渣劑由NaCl、KCl與SiO2組成；將帶有通氣孔道的石墨棒預(yù)熱，待預(yù)熱充分后將通氣棒插入到硅液中，開始通氧氣；同時(shí)開啟高壓等離子發(fā)生器，在室溫下將氧氣通道中的氧氣電離成氧離子并通過(guò)石墨棒注入硅液中；將得到的硅液注入保溫爐中凝固，待硅錠冷卻后，去除硅錠表面渣塊。上述專利均采用中頻爐石墨坩堝將硅重新溶化的方法，進(jìn)一步提純多晶娃，耗能大，成本聞。
[0005]針對(duì)冶金法多晶硅造渣采用中頻爐石墨坩堝重新化硅能耗大的難題，目前也有部分廠家采用在抬包中利用通氣和造渣的方式進(jìn)一步去除硅中難除雜質(zhì)P、B、Al、Ca，由于抬包沒有供熱而造成的造渣劑用量高，易粘包，不能完全熔化等問(wèn)題，是冶金法多晶硅提純工藝抬包造渣中的一個(gè)難題。
[0006]專利CN102583389A公開了一種爐外精煉提純工業(yè)硅的方法，通過(guò)在自帶加熱系統(tǒng)的抬包中吹混合精煉氣體和以SiO2-CaO為基礎(chǔ)渣的復(fù)合渣系的氣固混合物，實(shí)現(xiàn)爐外精練。由于自帶加熱系統(tǒng)的抬包，設(shè)計(jì)困難、易損壞、成本高且SiO2-CaO復(fù)合渣系除硼效果差，用量多，不適合工業(yè)上推廣。
[0007]因此，如何充分利用礦熱爐出硅液體的熱量，采用通氣和造渣的方式進(jìn)一步去除硅中難除雜質(zhì)P、B、Al、Ca，避免重新化硅的熱量損耗，且抬包沒有供熱而造成的造渣劑用量高，易粘包，不能完全熔化，以及使用中頻爐石墨坩堝造渣精煉造成的工業(yè)硅重新化硅，能耗大，且大規(guī)格石墨坩堝制備難、造價(jià)高，易被造渣劑腐蝕等問(wèn)題，是當(dāng)今世界物理法多晶硅面臨的主要難題。
[0008]有鑒于此，特提出本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為避免重新化硅的能源損耗、成本高、抬包無(wú)法供熱造成的造渣劑除硼效果差和用量多，本發(fā)明的目的在于提供一種低成本剛玉坩堝造渣除硼的方法。該方法采用澆注、烘干、高溫?zé)Y(jié)在中頻爐內(nèi)制作剛玉坩堝，在礦熱爐出硅液過(guò)程中，采用上述制作好的中頻爐剛玉坩堝接硅液，并加熱，同時(shí)采用自制熱電偶測(cè)溫，保持硅液溫度為1450~1500°C ;待出硅液完成后，采用通氧氣和造渣劑進(jìn)行精煉，待精煉后，將硅渣一起倒入結(jié)晶器實(shí)現(xiàn)渣硅分離，得到提純后的低硼多晶硅原料。
[0010]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0011]一種低成本剛玉坩堝造渣除硼的方法，其中，所述的方法包括以下步驟:
[0012]I)制作剛玉坩堝；
[0013]2)在礦熱爐出硅液過(guò)程中，采用上述制作好的剛玉坩堝接硅液，并加熱，同時(shí)測(cè)定硅液溫度，保持硅液溫度為1450~1500°C ；
[0014]3)待出硅液完成后，向硅液中通氧氣，并加入造渣劑造渣精煉，化渣后靜置；
[0015]4)靜置后，將硅渣進(jìn)行渣硅分離，得到提純后的低硼多晶硅原料。
[0016]針對(duì)采用中頻爐石墨坩堝化硅造渣除硼技術(shù)能耗大，石墨坩堝易被造渣劑腐蝕、制備難、成本高的難題，本發(fā)明首先制作剛玉坩堝，采用剛玉坩堝代替石墨坩堝，不僅解決了石墨坩堝成本高，易被造渣劑腐蝕的難題，而且解決了大尺寸石墨坩堝制備難的難題，大大地降低了生產(chǎn)成本。其次，針對(duì)抬包無(wú)法供熱、化渣量少的缺點(diǎn)，本發(fā)明在礦熱爐出硅液過(guò)程中，采用中頻爐剛玉坩堝接硅液，并直接對(duì)硅液加熱，測(cè)量硅液側(cè)部溫度，保持硅液側(cè)部溫度在1450~1500°C，以便硅液與剛玉坩堝接觸面產(chǎn)生薄薄的硅壁，避免了坩堝對(duì)硅液的污染，同時(shí)保證了后續(xù)造渣所需要的熱量。本發(fā)明方法不僅解決了抬包無(wú)法供熱、化渣量少的難題，而且解決了造渣劑用量大、易粘包、不能完全熔化等問(wèn)題，避免了重新化硅的能耗，使造渣精煉更充分，除硼效果更好。
[0017]上述方法中，在步驟I)中，所述剛玉坩堝是通過(guò)澆注、烘干、高溫?zé)Y(jié)而成，所述澆注、烘干、高溫?zé)Y(jié)是采用在中頻爐內(nèi)放置石墨電極感應(yīng)供熱進(jìn)行澆注、烘干、高溫?zé)Y(jié)的。
[0018]本發(fā)明以高純氧化鋁為原料，采用在中頻爐內(nèi)放置石墨電極感應(yīng)供熱進(jìn)行澆注、烘干、高溫?zé)Y(jié)制作剛玉坩堝，具體制作工藝為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。
[0019]本發(fā)明所制作的剛玉坩堝的容量達(dá)3噸，采用該剛玉坩堝代替石墨坩堝，不僅解決了石墨坩堝成本高，易被造渣劑腐蝕的難題，而且解決了大尺寸石墨坩堝制備難的難題，大大地降低了生產(chǎn)成本。
[0020]進(jìn)一步的，所述烘干是先升溫至140~160°C烘干2~4h，再繼續(xù)以90~110°C /h升溫至850~950°C，烘干0.2 ~0.8h ;優(yōu)選先升溫至150°C烘干3h，再繼續(xù)以10(TC /h升溫至900°C，烘干0.5h ;所述高溫?zé)Y(jié)的溫度為1860~1900°C，燒結(jié)的時(shí)間為I~3h，優(yōu)選2h。[0021]上述方法中，在步驟2)中，所述加熱溫度為1450?1500°C。
[0022]上述方法中，在步驟3)中，所述氧氣的流量為5?12L/min，通氣時(shí)間為25? 35min。
[0023]本發(fā)明中，在向硅液中通氧氣的過(guò)程中，可以將預(yù)熱后帶有通氣孔道的石墨棒插 入到硅液中，以實(shí)現(xiàn)向硅液中通氧氣的過(guò)程。
[0024]上述方法中，步驟3)中硅液與造渣劑的質(zhì)量比為1:0. 2?1，優(yōu)選1:0.6?1。
[0025]所述的造渣劑為Na2C03、CaCO3和SiO2的組合物。
[0026]進(jìn)ー步的，所述的造渣劑的組成按質(zhì)量百分比為：Na2C03為15%?25%，CaCO3為 15%?25%，其余為SiO2。
[0027]上述方法中，在步驟3)中，所述的靜置為靜置25?35min，優(yōu)選30min。
[0028]本發(fā)明的方法中，在步驟2)中測(cè)定硅液溫度的過(guò)程中，可以采用現(xiàn)有技術(shù)的測(cè)溫裝置進(jìn)行測(cè)量，但作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，本發(fā)明優(yōu)選采用本發(fā)明所提供的一種硅液連續(xù)測(cè)溫裝置進(jìn)行測(cè)量。
[0029]具體地說(shuō)，本發(fā)明所述的硅液連續(xù)測(cè)溫裝置由測(cè)溫管和滑輪升降裝置組成；所述的測(cè)溫管分為上端和下端兩個(gè)部分，其內(nèi)部安裝有熱電偶，所述的熱電偶的頂部通過(guò)測(cè)溫管上端設(shè)置的螺栓孔固定連接在所述測(cè)溫管的內(nèi)部；所述的熱電偶的外部設(shè)有剛玉保護(hù)套管，所述的剛玉保護(hù)套管的外部設(shè)有石墨保護(hù)套管。本發(fā)明通過(guò)采用由材質(zhì)為高純度石墨的外保護(hù)套管和剛玉作內(nèi)保護(hù)套管的熱電偶組成的測(cè)溫管不僅可以有效地實(shí)現(xiàn)熱電偶在高溫下對(duì)硅液進(jìn)行測(cè)溫，避免受煙霧等環(huán)境因素影響測(cè)量的精確度；而且能實(shí)現(xiàn)連續(xù)測(cè)溫，避免因普通材質(zhì)的保護(hù)套在高溫的硅水中易融，導(dǎo)致熱電偶絲燒壞，造成硅液污染。
[0030]所述的測(cè)溫管的上端靠緊密螺紋與下端連接；所述上端的端部對(duì)稱設(shè)有兩個(gè)連接孔，所述的滑輪升降裝置通過(guò)所述的兩個(gè)連接孔通過(guò)導(dǎo)線與所述的上端連接。工作時(shí)，滑輪升降裝置將測(cè)溫管降至硅液上面預(yù)熱，預(yù)熱結(jié)束后再緩慢下降，將測(cè)溫管的下端中間部分插入娃液中實(shí)時(shí)測(cè)溫。
[0031]所述的剛玉保護(hù)套管的外壁上均勻分布四組凹槽，且每組凹槽設(shè)有有正負(fù)電源的耐高溫導(dǎo)線。
[0032]所述的熱電偶的內(nèi)部安裝有鉬銠絲。
[0033]所述的滑輪升降裝置由熱電偶信號(hào)引出線、電氣控制箱、滑輪和升降電機(jī)組成；所述的電氣控制箱通過(guò)熱電偶信號(hào)引出線連接在引線口上；所述的滑輪和升降電機(jī)通過(guò)導(dǎo)線與測(cè)溫管的上端的端部對(duì)稱設(shè)置的兩個(gè)連接孔連接。
[0034]所述的引線口設(shè)置在接線區(qū)域內(nèi)，所述的接線區(qū)域設(shè)置在測(cè)溫管的上端的中間位置。
[0035]所述的接線區(qū)域上設(shè)有接線區(qū)域蓋子。
[0036]所述的測(cè)溫管的下端與石墨保護(hù)套管的空隙處填充有石墨粉，用于導(dǎo)熱。
[0037]本發(fā)明中，所提供的硅液連續(xù)測(cè)溫裝置，具有自動(dòng)提升功能，在測(cè)溫過(guò)程中一旦硅液滲漏到熱電偶內(nèi)部，液態(tài)硅液接觸兩相鄰的兩根正負(fù)電源的耐高溫導(dǎo)線將形成導(dǎo)通回路，導(dǎo)通信號(hào)反饋給電氣控制箱，控制升降電機(jī)起動(dòng)，通過(guò)滑輪將整個(gè)熱電偶提升硅液面，可以有效的避免熱電偶絲燒壞，防止硅液受到污染。
[0038]本發(fā)明中，在步驟4)中對(duì)硅渣進(jìn)行硅渣分離的過(guò)程中，可以將硅渣一起倒入結(jié)晶器以實(shí)現(xiàn)硅渣的分離。
[0039]所述的結(jié)晶器是由石墨板拼裝，且外部帶有保溫材料的裝置。
[0040]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0041]1、本發(fā)明采用自制剛玉坩堝，容量大，可提高生產(chǎn)效率；
[0042]2、本發(fā)明采用中頻爐剛玉坩堝接硅液精煉代替抬包接硅液精煉，解決了抬包無(wú)法供熱、化渣量少的缺點(diǎn)，而且解決了造渣劑用量大、易粘包、不能完全熔化等問(wèn)題，避免了重新化硅的能耗，使造渣精煉更充分，除硼效果更好，大大降低了成本；
[0043]3、本發(fā)明采用中頻爐剛玉坩堝代替中頻爐石墨坩堝加熱，解決了大尺寸石墨坩堝制備難，成本高，造渣精煉易被造渣劑腐蝕的難題；
[0044]4、本發(fā)明的優(yōu)選方案中所采用的硅液連續(xù)測(cè)溫裝置由材質(zhì)為高純度石墨的外保套管和剛玉作內(nèi)保護(hù)套的熱電偶組成的測(cè)溫管可以準(zhǔn)確的測(cè)量高溫下硅液的溫度，避免受煙霧等環(huán)境因素影響測(cè)量的精確度，可以有效的實(shí)現(xiàn)熱電偶在高溫下對(duì)硅液進(jìn)行測(cè)溫，更能實(shí)現(xiàn)連續(xù)測(cè)溫，避免因普通材質(zhì)的保護(hù)套在高溫的硅液中易熔，導(dǎo)致熱電偶絲燒壞，造成娃液污染。
[0045]5、本發(fā)明采用的工藝操作簡(jiǎn)單，無(wú)污染，能實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，符合冶金的要求。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0046]圖1為本發(fā)明所提供的一種低成本剛玉坩堝造渣除硼的方法的示意圖；
[0047]其中:1—帶有通氣孔道的石墨棒，2——線圈，3——?jiǎng)傆翊u，4——?jiǎng)傆褊釄澹?——硅液連續(xù)測(cè)溫裝置，6——硅液
[0048]圖2為本發(fā)明所提供的硅液連續(xù)測(cè)溫裝置的示意圖；
[0049]圖3為本發(fā)明所提供的硅液連續(xù)測(cè)溫裝置的熱電偶的示意圖。
[0050]在圖2和圖3各部件名稱如下:
[0051]51——測(cè)溫管，511——上端，512——下端，52——滑輪升降裝置，53——緊密螺紋，54——連接孔，55——熱電偶，551——鉬銠絲，56——螺栓孔，57——?jiǎng)傆癖Ｗo(hù)套管，571——凹槽，572——有正負(fù)電源的耐高溫導(dǎo)線，58——石墨保護(hù)套管，59——接線區(qū)域，591——引線口，592——接線區(qū)域蓋子，60——熱電偶信號(hào)引出線，61——電氣控制箱，62-滑輪,63-升降電機(jī)，64-石墨粉
【具體實(shí)施方式】
[0052]以下為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，所述的實(shí)施例是為了進(jìn)一步描述本發(fā)明，而不是限制本發(fā)明。
[0053]實(shí)施例1
[0054]1)通過(guò)澆注、烘干、高溫?zé)Y(jié)在中頻爐內(nèi)制作剛玉坩堝，其中所述澆注、烘干、高溫?zé)Y(jié)是采用在中頻爐內(nèi)放置石墨電極感應(yīng)供熱，所述烘干是先升溫至1501烘干3匕再繼續(xù)以1001 /11升溫至9001，烘干0.5卜；所述高溫?zé)Y(jié)的溫度為18801，燒結(jié)的時(shí)間為2匕；
[0055]2)在礦熱爐出硅液過(guò)程中，采用上述制作好的剛玉坩堝接硅液，并加熱，加熱溫度為14501，同時(shí)向硅液側(cè)部放入本發(fā)明的硅液連續(xù)測(cè)溫裝置，保持硅液溫度為14501 ；
[0056]3)待出硅液完成后，將預(yù)熱后帶有通氣孔道的石墨棒插入到硅液中，開始通氧氣，氧氣的流量為5L/min，通氣時(shí)間為25min，并加入造渣劑造渣精煉，化渣后靜置30min ;所述造渣劑為Na2C03、CaCO3和SiO2的組合物，其組成按質(zhì)量百分比為=Na2CO3為15%，CaCO3為15%，其余為SiO2，所述硅液與造渣劑的質(zhì)量比為1:0.2 ;
[0057]4)靜置后，將硅渣一起倒入結(jié)晶器實(shí)現(xiàn)渣硅分離，得到提純后的低硼多晶硅原料，所述的結(jié)晶器是由石墨板拼裝，且外部帶有保溫材料的裝置。
[0058]其中，步驟2)中所述的硅液連續(xù)測(cè)溫裝置參見圖2所示，所述的硅液連續(xù)測(cè)溫裝置由測(cè)溫管51和滑輪升降裝置52組成；所述的測(cè)溫管51分為上端511和下端512兩個(gè)部分，其內(nèi)部安裝有熱電偶55，所述的熱電偶55的頂部通過(guò)測(cè)溫管51上端511設(shè)置的螺栓孔56固定連接在所述測(cè)溫管51的內(nèi)部；所述的熱電偶55的外部設(shè)有剛玉保護(hù)套管57，所述的剛玉保護(hù)套管57的外部還設(shè)有石墨保護(hù)套管58，參見圖3。本發(fā)明通過(guò)采用由材質(zhì)為高純度石墨的外保護(hù)套管和剛玉作內(nèi)保護(hù)套管的熱電偶組成的測(cè)溫管不僅可以有效地實(shí)現(xiàn)熱電偶在高溫下對(duì)硅液進(jìn)行測(cè)溫，避免受煙霧等環(huán)境因素影響測(cè)量的精確度；而且能實(shí)現(xiàn)連續(xù)測(cè)溫，避免因普通材質(zhì)的保護(hù)套在高溫的硅水中易融，導(dǎo)致熱電偶絲燒壞，造成硅液污染。[0059]實(shí)施例2
[0060]I)通過(guò)澆注、烘干、高溫?zé)Y(jié)在中頻爐內(nèi)制作剛玉坩堝，其中所述澆注、烘干、高溫?zé)Y(jié)是采用在中頻爐內(nèi)放置石墨電極感應(yīng)供熱，所述烘干是先升溫至140°C烘干4h，再繼續(xù)以90°C /h升溫至850°C，烘干0.8h ;所述高溫?zé)Y(jié)的溫度為1860°C，燒結(jié)的時(shí)間為Ih ；
[0061]2)在礦熱爐出硅液過(guò)程中，采用上述制作好的中頻爐剛玉坩堝接硅液，并加熱，加熱溫度為1475°C，同時(shí)向硅液側(cè)部放入本發(fā)明的硅液連續(xù)測(cè)溫裝置，保持硅液溫度為14750C ；3)待出硅液完成后，將預(yù)熱后帶有通氣孔道的石墨棒插入到硅液中，開始通氧氣，氧氣的流量為8L/min，通氣時(shí)間為30min，并加入造渣劑造渣精煉，化渣后靜置30min ;所述造渣劑為Na2C03、CaCO3和SiO2的組合物，其組成按質(zhì)量百分比為=Na2CO3為20%，CaCO3為20%，其余為SiO2，所述硅液與造渣劑的質(zhì)量比為1:0.6 ;
[0062]4)靜置后，將硅渣一起倒入結(jié)晶器實(shí)現(xiàn)渣硅分離，得到提純后的低硼多晶硅原料，所述的結(jié)晶器是由石墨板拼裝，且外部帶有保溫材料的裝置。
[0063]其中，步驟2)中所述的硅液連續(xù)測(cè)溫裝置在實(shí)施例1的硅液連續(xù)測(cè)溫裝置的基礎(chǔ)上將測(cè)溫管51的上端511靠緊密螺紋53與下端512連接；所述上端511的端部對(duì)稱設(shè)有兩個(gè)連接孔54，所述的滑輪升降裝置52通過(guò)所述的兩個(gè)連接孔54通過(guò)導(dǎo)線與所述的上端511連接。工作時(shí)，滑輪升降裝置52將測(cè)溫管51降至硅液上面預(yù)熱，預(yù)熱結(jié)束后再緩慢下降，將測(cè)溫管51的下端512中間部分插入硅液中實(shí)時(shí)測(cè)溫。
[0064]優(yōu)選在所述的剛玉保護(hù)套管57的外壁上均勻分布四組凹槽571，且每組凹槽571設(shè)有有正負(fù)電源的耐高溫導(dǎo)線572。
[0065]所述的熱電偶的內(nèi)部安裝有鉬銠絲551。
[0066]實(shí)施例3
[0067]I)通過(guò)澆注、烘干、高溫?zé)Y(jié)在中頻爐內(nèi)制作剛玉坩堝，其中所述澆注、烘干、高溫?zé)Y(jié)是采用在中頻爐內(nèi)放置石墨電極感應(yīng)供熱，所述烘干是先升溫至160°C烘干2h，再繼續(xù)以110°C /h升溫至950°C，烘干0.2h ;所述高溫?zé)Y(jié)的溫度為1900°C，燒結(jié)的時(shí)間為3h ；
[0068]2)在礦熱爐出硅液過(guò)程中，采用上述制作好的中頻爐剛玉坩堝接硅液，并加熱，加熱溫度為1500°C，同時(shí)向硅液側(cè)部放入本發(fā)明的硅液連續(xù)測(cè)溫裝置，保持硅液溫度為1500 0C ；
[0069]3)待出硅液完成后，將預(yù)熱后帶有通氣孔道的石墨棒插入到硅液中，開始通氧氣，氧氣的流量為12L/min，通氣時(shí)間為35min，并加入造渣劑造渣精煉，化渣后靜置30min ;所述造渣劑為Na2C03、CaC03和SiO2的組合物，其組成按質(zhì)量百分比為=Na2CO3為25%，CaCO3為25%，其余為SiO2，所述硅液與造渣劑的質(zhì)量比為1:1 ;
[0070]4)靜置后，將硅渣一起倒入結(jié)晶器實(shí)現(xiàn)渣硅分離，得到提純后的低硼多晶硅原料，所述的結(jié)晶器是由石墨板拼裝，且外部帶有保溫材料的裝置。
[0071]其中，步驟2)中所述的硅液連續(xù)測(cè)溫裝置在實(shí)施例2的硅液連續(xù)測(cè)溫裝置的基礎(chǔ)上進(jìn)一步包括:所述的滑輪升降裝置52由熱電偶信號(hào)引出線60、電氣控制箱61、滑輪62和升降電機(jī)63組成；所述的電氣控制箱61通過(guò)熱電偶信號(hào)引出線60連接在引線口 591上；所述的滑輪62和升降電機(jī)63通過(guò)導(dǎo)線與測(cè)溫管51的上端511的端部對(duì)稱設(shè)置的兩個(gè)連接孔54連接。
[0072]所述的引線口 591設(shè)置在接線區(qū)域59內(nèi)，所述的接線區(qū)域59設(shè)置在測(cè)溫管51的上端511的中間位置。
[0073]所述的接線區(qū)域59上設(shè)有接線區(qū)域蓋子592。
[0074]所述的測(cè)溫管51的下端512與石墨保護(hù)套管58的空隙處填充有石墨粉64，用于導(dǎo)熱。
[0075]本發(fā)明中，所提供的硅液連續(xù)測(cè)溫裝置，具有自動(dòng)提升功能，在測(cè)溫過(guò)程中一旦硅液滲漏到熱電偶內(nèi)部，液態(tài)硅液接觸兩相鄰的兩根正負(fù)電源的耐高溫導(dǎo)線將形成導(dǎo)通回路，導(dǎo)通信號(hào)反饋給電氣控制箱，控制升降電機(jī)起動(dòng)，通過(guò)滑輪將整個(gè)熱電偶提升硅液面，可以有效的避免熱電偶絲燒壞，防止硅液受到污染。
[0076]實(shí)施例4
[0077]I)在中頻爐內(nèi)放置石墨電極感應(yīng)供熱，通過(guò)澆注、烘干、高溫?zé)Y(jié)制作剛玉坩堝；
[0078]2)在礦熱爐出硅液過(guò)程中，采用上述制作好的剛玉坩堝接硅液，并加熱，加熱溫度為1450°C，同時(shí)測(cè)定硅液溫度，保持硅液溫度為1450°C ；
[0079]3)待出硅液完成后，向硅液中通氧氣，氧氣的流量為8L/min，通氣的時(shí)間為30min，并加入造渣劑造渣精煉，化渣后靜置30min ;其中，硅液與造渣劑的質(zhì)量比為1:1，所述造渣劑為Na2C03、CaC03和SiO2的組合物，其組成按質(zhì)量百分比為=Na2CO3為25%，CaCO3為25%，其余為SiO2 ；
[0080]4)靜置后，將硅渣進(jìn)行渣硅分離，得到提純后的低硼多晶硅原料。
[0081]實(shí)施例5
[0082]1)在中頻爐內(nèi)放置石墨電極感應(yīng)供熱，通過(guò)澆注、烘干、高溫?zé)Y(jié)制作剛玉坩堝；
[0083]2)在礦熱爐出硅液過(guò)程中，采用上述制作好的剛玉坩堝接硅液，并加熱，加熱溫度為1500°C，同時(shí)測(cè)定硅液溫度，保持硅液溫度為1500°C ；
[0084]3)待出硅液完成后，向硅液中通氧氣，氧氣的流量為7L/min，通氣的時(shí)間為25min，并加入造渣劑造渣精煉，化渣后靜置25min ;其中，硅液與造渣劑的質(zhì)量比1:0.2，所述造渣劑為Na2C03、CaC03和SiO2的組合物，其組成按質(zhì)量百分比為=Na2CO3為15%，CaCO3為15%，其余為SiO2 ；[0085]4)靜置后，將硅渣進(jìn)行渣硅分離，得到提純后的低硼多晶硅原料。
[0086]實(shí)施例6
[0087]I)在中頻爐內(nèi)放置石墨電極感應(yīng)供熱，通過(guò)澆注、烘干、高溫?zé)Y(jié)制作剛玉坩堝；
[0088]2)在礦熱爐出硅液過(guò)程中，采用上述制作好的剛玉坩堝接硅液，并加熱，加熱溫度
為1480°C，同時(shí)測(cè)定硅液溫度，保持硅液溫度為1480°C ；
[0089]3)待出硅液完成后，向硅液中通氧氣，氧氣的流量為9L/min，通氣的時(shí)間為
25min，并加入造渣劑造渣精煉，化渣后靜置32min ;其中，硅液與造渣劑的質(zhì)量比為1:0.5，
所述造渣劑為Na2C03、CaC03和SiO2的組合物，其組成按質(zhì)量百分比為=Na2CO3為20%，CaCO3
為20%，其余為SiO2 ；
[0090]4)靜置后，將硅渣進(jìn)行渣硅分離，得到提純后的低硼多晶硅原料。
[0091]試驗(yàn)例1:
[0092]硼含量測(cè)定:
[0093]將上述實(shí)施例中硅液原料B的含量記作X，提純后的低硼多晶硅原料的B的含量的
記作Y，取硅錠中心部，通過(guò)ICP~MS測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如表1。
[0094]表1`
[0095]
【權(quán)利要求】
1.一種低成本剛玉坩堝造渣除硼的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步驟: 1)制作剛玉坩堝； 2)在礦熱爐出硅液過(guò)程中，采用上述制作好的剛玉坩堝接硅液，并加熱，同時(shí)測(cè)定硅液溫度，保持硅液溫度為1450~1500°C ； 3)待出硅液完成后，向硅液中通氧氣，并加入造渣劑造渣精煉，化渣后靜置； 4)靜置后，將硅渣進(jìn)行渣硅分離，得到提純后的低硼多晶硅原料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟I)中，所述剛玉坩堝是通過(guò)澆注、烘干、高溫?zé)Y(jié)而成，所述澆注、烘干、高溫?zé)Y(jié)是采用在中頻爐內(nèi)放置石墨電極感應(yīng)供熱進(jìn)行澆注、烘干、高溫?zé)Y(jié)的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述烘干是先升溫至140~160°C烘干2~4h，再繼續(xù)以90~110°C /h升溫至850~950°C，烘干0.2~0.8h ;優(yōu)選先升溫至150°C烘干3h，再繼續(xù)以100°C /h升溫至900°C，烘干0.5h ;所述高溫?zé)Y(jié)的溫度為1860~1900°C，燒結(jié)的時(shí)間為I~3h，優(yōu)選2h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟2)中，所述加熱溫度為1450~1500。。。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟3)中，所述氧氣的流量為5~12L/min，通氣時(shí)間為25~35 min ;硅液與造渣劑的質(zhì)量比為1:0.2~1，優(yōu)選1:0.6~I。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述的造渣劑為Na2C03、CaCO3和SiO2的組合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述的造渣劑的組成按質(zhì)量百分比為:Na2CO3 為 15% ~25%, CaCO3 為 15% ~25%，其余為 SiO20
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟3)中，所述的靜置為靜置25~35min,優(yōu)選 30min。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在步驟2)使用一種硅液連續(xù)測(cè)溫裝置測(cè)定硅液溫度，所述的硅液連續(xù)測(cè)溫裝置由測(cè)溫管(51)和滑輪升降裝置(52)組成；所述的測(cè)溫管(51)分為上端(511)和下端(512)兩個(gè)部分，其內(nèi)部安裝有熱電偶(55)，所述的熱電偶(55)的頂部通過(guò)測(cè)溫管(51)的上端(511)設(shè)置的螺栓孔(56)固定連接在所述測(cè)溫管(51)的內(nèi)部；所述的熱電偶(55)的外部設(shè)有剛玉保護(hù)套管(57)，所述剛玉保護(hù)套管(57)的外部設(shè)有石墨保護(hù)套管(58)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述的測(cè)溫管(51)的上端(511)靠緊密螺紋(53)與下端(512)連接；所述上端(511)的端部對(duì)稱設(shè)有兩個(gè)連接孔(54)，所述的滑輪升降裝置(52)通過(guò)所述的兩個(gè)連接孔(54)通過(guò)導(dǎo)線與所述的上端(511)連接。
【文檔編號(hào)】C04B35/10GK103833036SQ201410008149
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2014年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月8日
【發(fā)明者】楊鳳炳, 謝興源, 李偉生, 龔炳生 申請(qǐng)人:福建興朝陽(yáng)硅材料股份有限公司