[发明专利]一种工业硅电炉定向凝固反应器及浇注方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种冶炼技术领域，具体是一种工业硅电炉定向凝固反应器及浇注方法。

背景技术

随着全球经济的发展，人类对能源的需求不断增长，石油、煤炭等不可再生资源日益枯竭。太阳能作为一种清洁的可再生能源，其研究和开发得到了快速发展。光伏产业的爆发式增长使得太阳能级多晶硅材料的供给出现巨大缺口。传统的西门子法已不能满足光伏市场的发展需求。物理冶金法具有投资少、成本低等优点而受到各国的广泛关注。

定向凝固工艺是物理冶金法制备太阳能级多晶硅的一个重要环节。它通过控制温度、保温时间等使得铸锭单向生长，并利用区域提纯效应将杂质元素富集到铸锭顶部，已达到提纯的目的。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种结构简单，能够解决冶金法提纯工艺中存在的渣硅分离效果差、杂质含量较高问题的工业硅电炉定向凝固反应器及浇注方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案，一种工业硅电炉定向凝固反应器，包括外层壳体，设在外层壳体内部的刚玉腔体，设在刚玉腔体与外层壳体之间的保温层，所述的外层壳体的底部设有底板，顶部设有上盖，所述的上盖的内侧设有保温模块，所述的刚玉腔体上端设有环形钢槽，该环形钢槽的外端面与保温层接触。

进一步，所述外层壳体位套设有加固圈。

进一步，所述的外层壳体上设有相互对称，且与外层壳体的中心线垂直的耳轴。

进一步，所述刚玉腔体为倒梯形。

进一步，所述的外层壳体和刚玉腔体分别与底板通过螺栓固定连接。

一种运用工业硅电炉定向凝固反应器浇注的方法，其特征在于，按照以下步骤进行：

a.准备工作，将搅拌好的耐火材料从底部加入到模具内，并用振动棒均匀振实；

b.刚玉腔体浇注，将刚玉腔体的外模与刚玉腔体的内模组合在一起，然后向刚玉腔体的外模与内膜组成的腔体内浇注刚玉刚玉浇注料，浇注完成后，空冷12h，在空冷期间，保持浇注的刚玉腔体的表面湿润，空冷12h后，脱去刚玉腔体的外模和内模，完成刚玉腔体的浇注；

c.装配，将浇注好的刚玉腔体通过底板定位销定位固定到底板上，然后将外层壳体通过螺栓固定在底板上，且刚玉腔体位于外层壳体的中部，然后向刚玉腔体与外层壳体之间塞入纤维保温棉，并压实，然后在刚玉腔体上放上环形钢槽；将组装的保温层上盖盖合到外层壳体上，并用建筑卡扣使上盖和外层壳体固定牢固；

d.浇注，打开上盖，向刚玉腔体中浇注硅液，然后盖上上盖；

e.翻转，待步骤d中浇注的硅液静止冷却后，将反应器放置到旋转支架上，旋转90°，继续静止8小时，然后换上脱模钢板，在旋转90°，实现脱模；

f.烘干，脱模完成后，将刚玉腔体内清理干净，然后用耐火泥对刚玉腔体进行修补，并喷涂Si₃N₄，然后至少烘干12h，保证水分完全蒸发方可进行下一次浇注。

进一步，所述的步骤a中在振捣过程中，要边加料边震动。

本发明采用以上技术方案，具有以下优点，生产周期短、污染小、操作简单、渣硅分离效果好、产品含杂质极低、成品质量高，生产成本低等优点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是刚玉腔体浇注脱模后结构示意图；

图3是翻转支架结构示意图。

图中：1. 外层壳体；2.刚玉腔体；3.保温层；4.底板；5.上盖；6. 保温模块；7. 环形钢槽；8.加固圈；9. 耳轴；10.螺栓。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

实施例1

如图1和图2所示的一种工业硅电炉定向凝固反应器，其特征在于，包括外层壳体1，设在外层壳体1内部的刚玉腔体2，设在刚玉腔体2与外层壳体1之间的保温层3，所述的外层壳体1的底部设有底板4，顶部设有上盖5，所述的上盖5的内侧设有保温模块6，所述的刚玉腔体2上端设有环形钢槽7，该环形钢槽7的外端面与保温层3接触。

在具体的浇注过程中，刚玉腔体2用于硅液的浇注，在使用的古城中，打开上盖5向刚玉腔体2没浇注硅液，然后将上盖5通过建筑卡扣与外层壳体1固定，待硅液静止冷却后，将反应器放置到旋转支架上，旋转90°，继续静止8小时，然后换上脱模钢板，在旋转90°，实现脱模，在静止的时候浇注的硅液的杂质会漂浮到刚玉腔体2的最上端，当旋转180°后，杂质会落入到环形钢槽7内，实现硅液浇注中杂质的除去。

实施例2