一种感应熔炼高硅废料制备高纯硅/硅合金的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109052409A(43)申请公布日2018.12.21(21)申请号201811219188.3(22)申请日2018.10.19(71)申请人东北大学地址110819辽宁省沈阳市和平区文化路3号巷11号(72)发明人邢鹏飞孔剑庄艳歆魏冬卉金星尹华意高波冯忠宝(74)专利代理机构沈阳东大知识产权代理有限公司21109代理人梁焱(51)Int.Cl.C01B33/037(2006.01)C01B33/021(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种感应熔炼高硅废料制备高纯硅/硅合金的方法(57)摘要一种感应熔炼高硅废料制备高纯硅/硅合金的方法，按以下步骤进行(1)高硅废料烘干作为原料；(2)在感应熔炼炉内设置耐高温导磁体；(3)感应熔炼炉升温至900℃以上，将原料和钙系添加剂混合形成的混合料置于感应熔炼炉内进行感应熔炼，并使耐高温导磁体与混合料接触；(4)保持感应熔炼炉的温度；耐高温导磁体加快混合料的熔化速率完全熔化后静置分层，将硅熔体/硅合金熔体浇注后冷凝后形成高纯硅/硅合金。本发明的方法实现了高硅废料高效的回收利用，变废为宝，可以产生极大的经济效益；该方法具有流程短、能耗低、简单易行等优点，易于实现工业化生产。CN109052409ACN109052409A权利要求书1/2页1.一种感应熔炼高硅废料制备高纯硅/硅合金的方法，其特征在于按以下步骤进行：(1)将高硅废料烘干去除水分，作为原料；(2)在感应熔炼炉内设置耐高温导磁体；(3)通过感应熔炼炉的感应线圈使感应熔炼炉的温度升至900℃以上，然后将原料和钙系添加剂混合形成的混合料置于感应熔炼炉内进行感应熔炼，并使耐高温导磁体与混合料接触；所述的钙系添加剂按质量百分比含CaCO30～99％，CaCl20～30％，CaF20～30％，CaO1～100％；所述的混合料中原料和钙系添加剂的质量比为100:(3～60)；(4)通过感应线圈保持感应熔炼炉的温度在900℃以上；电磁线圈对耐高温导磁体作用使耐高温导磁体发热，加快混合料的熔化速率；混合料在感应熔炼内完全熔化后形成的硅熔体/硅合金熔体和渣熔体静置分层，停止加热并将熔化的硅熔体/硅合金熔体浇注到模具中，待模具中的硅熔体/硅合金熔体冷凝后形成高纯硅/硅合金。2.根据权利要求1所述的一种感应熔炼高硅废料制备高纯硅/硅合金的方法，其特征在于所述的高硅废料有两种：一种是太阳能产业产生的高硅废料，选用太阳能晶体硅硅锭切片时产生的切割废料、晶体硅锭打磨时产生的打磨废料、晶体硅铸锭后切下来的头尾料、废弃的晶体硅片和/或淘汰的太阳能电池片；所述的太阳能晶体硅硅锭切片时产生的切割废料包括金刚石切割产生的废料和碳化硅切割产生的废料；所述的晶体硅为多晶硅和单晶硅的统称；另一种是高硅合金破碎或者切割时产生的高硅废料，所述的高硅合金为Si的质量百分比≥50％的合金。3.根据权利要求1和2所述的一种感应熔炼高硅废料制备高纯硅/硅合金的方法，其特征在于当高硅废料为太阳能产业产生的高硅废料时，将高硅废料先酸洗去除杂质，再水洗至滤液为中性，最后烘干作为原料；酸洗采用的酸液为质量浓度5～30％的盐酸和/或硫酸，酸洗时酸液与高硅废料的质量比为(3～15):1。4.根据权利要求1所述的一种感应熔炼高硅废料制备高纯硅/硅合金的方法，其特征在于所述的原料直接置于感应熔炼炉内，或制成球团后置于感应熔炼炉内。5.根据权利要求1所述的一种感应熔炼高硅废料制备高纯硅/硅合金的方法，其特征在于所述的耐高温导磁体为碳素电极、石墨棒、铁棒、铬棒、镍棒、铜棒、钨棒、钼棒、锰铁合金棒、铬铁合金棒、镍铬合金棒或铁铬铝合金棒。6.根据权利要求1所述的一种感应熔炼高硅废料制备高纯硅/硅合金的方法，其特征在于所述的耐高温导磁体的上部固定在升降装置上，导磁体底端与感应熔炼炉内底面之间有间隙；进行浇注前，通过升降装置将耐高温导磁体抬升离开感应熔炼炉，再将感应熔炼炉内熔化的熔体进行浇注。7.根据权利要求1所述的一种感应熔炼高硅废料制备高纯硅/硅合金的方法，其特征在于所述的耐高温导磁体为柱状体，其水平截面为圆形、椭圆形、矩形、菱形或多边形。8.根据权利要求1所述的一种感应熔炼高硅废料制备高纯硅/硅合金的方法，其特征在于所述的耐高温导磁体的水平截面积与感应熔炼炉内部空间的水平截面积的比例为1:(2～10)。9.根据权利要求1和2所述的一种感应熔炼高硅废料制备高纯硅/硅合金的方法，其特征在于当高硅废料为太阳能产业产生的高硅废料时，混合料熔化后形成的硅熔体与渣熔体分层，硅熔体冷凝后形成高纯硅，Si的质量百分比为99～99.999％；当高硅废料为高硅合金2CN109052409A权利要求书2/2页破碎或者切