[发明专利]硅基原料的提纯方法和设备

权利要求书

1.硅基原料提纯的方法，其用于提纯硅基原料以获得高纯度硅，其特征在于，实施以下的步骤：

a)将第一非转移电弧焰炬(6)产生的等离子体喷焰喷送到具有出口孔的空间的实心壁(7)上，以使得所述等离子体喷焰在所述空间内在所述实心壁(7)上的碰撞产生均匀的等离子体流，

b)在所述均匀的等离子体流中连续地引入待处理的由微粒和/或颗粒组成的、或粉碎的硅基原料，

c)从所述空间的出口孔向坩埚(1)连续地引导由已引入粉碎硅基原料的所述均匀的等离子体流所形成的全体，其中所述坩埚具有侧壁和底部(30)以及开放的上部分，所述坩埚(1)包括用于将粉碎硅基原料加热到熔融状态和进行搅拌的部件(12)，

d)全部待处理的粉碎硅基原料已被引入并且熔融浴(13)已形成在所述坩埚(1)中，将至少一第二非转移电弧焰炬(14-16)的反应等离子体射流引导到所述熔融浴的表面(17)上，以便蒸发在所述熔融浴的表面(17)存在的所述熔融浴(13)的至少某些杂质，

e)将在所述熔融浴的表面(17)存在的熔渣排出，必要时重复步骤d)和e)以蒸发通过搅拌被带到所述熔融浴的表面(17)的所述熔融浴的至少某些杂质，

f)卸出所述熔融浴(13)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，至少一反应等离子体射流是通过所述至少一第二非转移电弧焰炬(14-16)所产生的反应等离子体喷焰在具有出口孔的另一空间的实心壁(7)上的碰撞所获得的均匀的反应等离子体流，所述第二非转移电弧焰炬(14-16)与所述另一空间相连接。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述粉碎硅基原料的粒度在10μm到500μm之间，甚至更好地在80μm到150μm之间。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤b)，所述粉碎硅基原料利用载运气体被引入，所述粉碎硅基原料的质量与载运气体的质量之比大于20。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述载运气体是与所述均匀的等离子体流接触的反应气体，在所述均匀的等离子体流中对所述粉碎硅基原料进行第一次提纯。

6.根据权利要求1到5中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤c)，电磁搅拌所述熔融浴(13)。

7.根据权利要求1到6中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤d)，所述坩埚(1)具有直径D和高度H，使D/H≥5，将至少第二和第三非转移电弧焰炬(14-16)的反应等离子体射流发送到所述熔融浴(13)的所述表面(17)上，以便蒸发在所述熔融浴的表面(17)存在的所述熔融浴(13)的至少某些杂质。

8.根据权利要求1到7中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤e)，将单一的反应等离子体射流导引到所述熔融浴的表面(17)，以赋予所述熔渣以适于将熔渣向位于所述坩埚(1)的侧壁上的至少一排出孔引导的一定量运动，所述反应等离子体射流由所述其它非转移电弧焰炬轮流地产生或非轮流地产生。

9.根据权利要求1到8中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤f)，通过控制其提取速度、其提取温度和提取数量，卸出通过等离子体被除去杂质而提纯的熔融浴。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，无需附加熔融步骤地实现所述固化；获得锭块，所述锭块具有富含富杂质硅的外壳和含有高纯度硅的锭芯；和除去所述外壳以获得所述高纯度硅。

11.根据权利要求1到10中任一项和权利要求2所述的方法，其特征在于，增大均匀的等离子体流的空间体积，以避免在步骤c)在所述坩埚(1)中发生喷溅和以在步骤d)处理所述熔融浴(13)的更大的表面(17)。