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(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115323491A(43)申请公布日2022.11.11(21)申请号202210896817.6(22)申请日2022.07.28(71)申请人商南中剑实业有限责任公司地址726300陕西省商洛市商南县城关街道办硅科技产业园(72)发明人蔡云蔡华宪李瑞宇罗学涛(74)专利代理机构安徽潍达知识产权代理事务所(普通合伙)34166专利代理师罗琳(51)Int.Cl.C30B28/06(2006.01)C30B29/06(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种通过硅铜定向凝固制备高纯硅的装置及其方法(57)摘要本发明公开了一种通过硅铜定向凝固制备高纯硅的装置及其方法,包括由固定箱、坩埚组成的凝固加热器,所述固定箱内通过两个连接杆固定安装有放置环,且坩埚卡合放置在放置环内,所述放置环内通过多个复位弹簧绳固定安装有底托盘,所述放置环内通过滑动机构安装有升降杆。优点在于:本发明提出了一套以工业化运用为主,同时可以有效提纯工业硅的方法,先将工业硅和金属铜放入定向凝固炉中熔炼一段时间,再进行两次不同的定向凝固,得到高纯硅铸锭,对于后续高纯硅铸锭的处理,主要是对不同部位进行不同的处理,以便最大化合理利用原材料,本发明对高纯硅铸锭的分类处理,节约成本和人力,适合工业化运用。CN115323491ACN115323491A权利要求书1/2页1.一种通过硅铜定向凝固制备高纯硅的装置,包括由固定箱(1)、坩埚(4)组成的凝固加热器,其特征在于,所述固定箱(1)内通过两个连接杆(2)固定安装有放置环(3),且坩埚(3)卡合放置在放置环(3)内,所述放置环(3)内通过多个复位弹簧绳(13)固定安装有底托盘(8),所述放置环(3)内通过滑动机构安装有升降杆(5),所述升降杆(5)上通过固定环(6)固定安装有加热环(7),且加热管(7)与固定箱(1)之间安装有标示机构。2.根据权利要求1所述的一种通过硅铜定向凝固制备高纯硅的装置,其特征在于,所述滑动机构包括开设在固定箱(1)内的梯形滑槽,所述升降杆(5)上固定安装有梯形滑块,且梯形滑块卡合安装在梯形滑槽内。3.根据权利要求2所述的一种通过硅铜定向凝固制备高纯硅的装置,其特征在于,所述标示机构包括固定安装在固定箱(1)内的刻度标杆(11),所述底托盘(8)上固定安装有与刻度标杆(11)相配合的标示杆一(9),所述固定环(6)上固定安装有与刻度标杆(11)相配合的标示杆二(10)。4.根据权利要求3所述的一种通过硅铜定向凝固制备高纯硅的装置,其特征在于,所述升降杆(5)与固定箱(1)之间滑动安装有拉杆,所述固定箱(1)上卡合安装有密封盖,所述固定箱(1)的侧部固定安装有多个散热网(12)。5.根据权利要求4所述的一种通过硅铜定向凝固制备高纯硅的方法,其特征在于,包括下列步骤:S1、将待提纯的工业硅和金属铜放入定向凝固炉中,往炉中通入氩气并使炉内温度升至1500~1700℃后保温2~4h;S2、将步骤S1得到的硅铜熔融合金保温后进行第一次定向凝固,得到第一次定向凝固硅铸锭,凝固方式为将硅铜熔融合金放入坩埚(4)内,再将坩埚(4)卡合至放置环(3)上,并启动加热环(7)对坩埚(4)进行加热,在进行加热时拉动拉杆带动升降杆(5)、固定环(6)与加热环(7)自下而上进行移动,即可对硅铜熔融合金进行定型凝固,加热环(7)为凝固加热器内的加热源;S3、将步骤S2得到的一次定向凝固铸锭在凝固加热器内进行第二次定向凝固,凝固方式为拉动拉杆带动升降杆(5)、固定环(6)与加热环(7)移动,并根据标示杆一(9)、标示杆二(10)在刻度标杆(11)上的刻度标示位置为基准,将加热环(7)降至离坩埚(4)底端三分之一的位置,并启动加热环(7)且进行上移,即可开始第二次定向凝固;S4、将步骤S3得到的二次定向凝固后的高纯硅锭平均切三段,对不同的部分进行不同处理,具体操作如下:①将底部的高纯硅锭回收并直接用于生产;②将中部的硅锭进行盐酸和氢氟酸混合酸酸洗后用于生产;③将顶部的硅锭与其他原料混合进行重新熔炼。6.根据权利要求5所述的一种通过硅铜定向凝固制备高纯硅的方法,其特征在于,在所述步骤S1中,所述工业硅和金属铜分别以硅块和铜块的形式使用,所述工业硅和铜块的加入量的质量比为(1~1.2):1;工业硅纯度为2~3N,铜块纯度为3~4N;氩气纯度为4N,通气流量为400ml/min。7.根据权利要求6所述的一种通过硅铜定向凝固制备高纯硅的方法,其特征在于,所述步骤S2中加热源温度为1400~1600℃,设置定向凝固竖直向上温度梯度为15~50℃/cm,所2CN115323491A权利要求书2/2页述加热源从下往上运动的速度为10~20mm/h。8.