[发明专利]高纯硅造渣剂的制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及高纯硅造渣剂的制备工艺，尤其涉及在冶金法短流程制备太阳能级多晶硅锭工艺流程中所用造渣剂。

背景技术

在冶金法短流程制备太阳能级多晶硅锭工艺流程中需要用到造渣剂。

目前，国内冶金法提炼高纯硅所采用的渣系大致有三大类：

（1）Na系，即采用钠盐或偏硅酸的渣系造渣；

（2）Ca系，即采用CaO-SiO₂的二元和三元CaO-SiO₂-CaF渣系造渣；

（3）Na系及Ca系两种渣系复合使用，即两种渣系均在精炼中使用。

从对选渣剂的基本要求来看，可以认为选择Ca系造渣剂较为合理，但用Ca系作为造渣系时，所采用的原料为冶金石灰，与石英砂并加以CaF₂经合理配方后，Si:渣组成按一定比例加入精炼炉内脱除Si液内杂质，这种造渣剂我们简称为“生渣”。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高纯硅造渣剂的制备工艺，其能制备适用于冶金法提炼高纯硅工艺的造渣剂，且造渣剂的使用效果好。

为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种高纯硅造渣剂的制备工艺，将活性石灰（CaO）、氟石(CaF₂)、硅砂(SiO₂)按适当比例投入熔烧炉内预熔，熔烧后得到预熔渣，该预熔渣即为高纯硅造渣剂。

优选的，所述预熔渣为CaO-SiO₂-CaF₂。

优选的，所述预熔的温度为1600～1800℃。

优选的，所述预熔的温度为1800℃。

本发明的优点和有益效果在于：

根据造渣法提纯的基本原理可知，熔融硅液中萃取杂质的造渣剂应满足以下四点基本要求：

（1）造渣剂与硅的熔体接触时互不相溶；

（2）造渣剂的熔点应与硅的熔点相似；

（3）造渣剂与硅中杂质之间化学亲和力要大于硅和杂质之间的化学亲和力。

（4）除以上三点基本原理要求外，还应从经济的角度来看，对所制作的造渣剂应该是不至于使成本提高太多，否则将难以推广应用。此外，造渣剂的制作以及硅的精炼过程中均应符合环保要求，不能产生有害气体，损害人体健康或严重侵蚀所用炉体中装着的坩埚的寿命降低。

目前，国内冶金法提炼高纯硅所采用的渣系大致有三大类：

（1）Na系，即采用钠盐或偏硅酸的渣系造渣；

（2）Ca系，即采用CaO-SiO₂的二元和三元CaO-SiO₂-CaF渣系造渣；

（3）Na系及Ca系两种渣系复合使用，即两种渣系均在精炼中使用。

从对选渣剂的基本要求来看，可以认为选择Ca系造渣剂较为合理，但用Ca系作为造渣系时，所采用的原料为冶金石灰，与石英砂并加以CaF₂经合理配方后，Si:渣组成按一定比例加入精炼炉内脱除Si液内杂质，这种造渣剂我们简称为“生渣”。

本发明提供一种高纯硅造渣剂的制备工艺，其能制备适用于冶金法提炼高纯硅工艺的造渣剂，且造渣剂的使用效果好。

本发明是将生料制成预熔渣（即熟渣）用于造渣提炼Si中杂质（B、P），本申请运用CaO-SiO₂-CaF₂三元系相图原理并进行实际测定熔渣的熔点与粘度以后，进行合理的配方。所选用的主要原料为“活性石灰”，将这些生料在熔烧炉内熔烧后得以预熔渣（即熟渣）。

用本发明这种“熟渣”在300Kg级中频炉中试验，已取得良好工艺效果，1次选渣，硅:渣=1:1时，n_β≈74%。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明具体实施的技术方案是：

一种高纯硅造渣剂的制备工艺，将活性石灰（CaO）、氟石(CaF₂)、硅砂(SiO₂)按适当比例投入熔烧炉内预熔，熔烧后得到预熔渣CaO-SiO₂-CaF₂，该预熔渣即为高纯硅造渣剂。

所述预熔的温度为1600～1800℃。

优选的，所述预熔的温度为1800℃。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。