[发明专利]利用Al-Si合金熔体连铸硅提纯装置及方法

权利要求书

1.利用Al-Si合金熔体连铸硅提纯装置，包括有竖向设置且顶端封闭、底端设置为管口的石英管炉体，以及盖合在石英管炉体底端管口处的炉座，所述石英管炉体外设置有感应线圈，其特征在于：石英管炉体内的炉座上设置有支撑平台，支撑平台上支撑有竖向设置的支撑石墨管，以及套在支撑石墨管外的支撑石英管，石英管炉体内还设置有容器，所述容器由竖向设置且顶端、底端分别设置为管口的发热石墨管，以及设置在发热石墨管底端管口中的石墨底托构成，容器中盛放有Al-Si合金熔体，容器中发热石墨管外壁设置有保温层，所述支撑石墨管支撑在发热石墨管底部，所述支撑石英管支撑在保温层底部，所述石墨底托底部还插接有下拉管，所述下拉管依次穿过支撑平台、炉座后从石英管炉体中穿出，所述石英管炉体顶端端壁中开有连通石英管炉体内外的保护气体进口，所述下拉管位于石英管炉体内的管身上亦设置有保护气体进口。

2.根据权利要求1所述的利用Al-Si合金熔体连铸硅提纯装置，其特征在于： 所述保温层由陶瓷材料制成。

3.根据权利要求1所述的利用Al-Si合金熔体连铸硅提纯装置，其特征在于： 所述下拉管由耐高温材料制成。

4.根据权利要求1所述的利用Al-Si合金熔体连铸硅提纯装置，其特征在于： 所述石英管炉体内、下拉管内分别充入有保护性的惰性气体。

5.一种基于权利要求1所述利用Al-Si合金熔体连铸硅提纯装置的提纯方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）配料：将工业Si与工业级Al混合放入发热石墨管中，工业Si的比例占合金材料重量的20%~60%；

（2）加热熔炼：采用感应加热使发热石墨管发热，加热熔化温度为合金液相线温度以上100-400℃，然后保温10-100分钟，使石墨管中的Al和Si完全熔化为充分混合的合金熔体；

（3）连续下拉结晶：逐步降低温度至比合金液相线高30-150℃，然后以0.1mm/min到10mm/min的拉速将合金熔体从发热石墨管中拉出来，合金熔体会在支撑石墨管中冷却凝固, 硅会以片状的初晶硅晶体形式从合金熔体中析出，剩余的熔体在最后凝固时会形成共晶成分的合金基体；

（4）硅晶体与基体的分离：在凝固完成取出连续铸造的Al-Si合金锭子，然后用酸腐蚀去除合金基体即可获得提纯过的B，P以及其他杂质元素含量较低的片状硅晶体。

6.根据权利要求5所述的利用Al-Si合金熔体连铸硅提纯方法，其特征在于：步骤（1）中，所配料也可以是工业Si与Al、Sn、Ga、Cu、Fe、Ti形成的合金。

7.根据权利要求5所述的利用Al-Si合金熔体连铸硅提纯方法，其特征在于：步骤（4）中，采用盐酸或者硝酸酸腐蚀去除合金基体。