一种硅熔体炉外精炼的装置及其方法.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CN107352546A(43)申请公布日2017.11.17(21)申请号201710519059.5(22)申请日2017.06.30(71)申请人昆明理工大学地址650093云南省昆明市五华区学府路253号(72)发明人魏奎先王杰马文会李绍元谢克强伍继君于洁雷云吕国强(51)Int.Cl.C01B33/037(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种硅熔体炉外精炼的装置及其方法(57)摘要本发明涉及一种硅熔体炉外精炼的装置及其方法，属于提纯工业硅技术领域。该装置中抬包底设置两个气体喷嘴，两个喷嘴圆心和抬包底部圆心呈现的夹角θ满足：90°≤θ≤180°；两个喷嘴圆心与抬包底部圆心的距离、喷嘴半径r和抬包底半径R之间的关系为：其中向抬包底设置两个气体喷嘴中持续通入压缩空气或者精炼气体，向抬包中放入矿热炉冶炼出的硅熔体，随着抬包内释放硅熔体的增加，加入精炼剂，并调节通入精炼气体成分和流量，进行炉外吹气、造渣精炼；扒开硅熔体表面的浮渣，进行硅熔体的浇注，获得高纯工业硅产品。在本发明保证了特制抬包内硅熔体的动力学条件，消除了搅拌死角，有效的提高了硅产品质量。CN107352546ACN107352546A权利要求书1/1页1.一种硅熔体炉外精炼的装置，其特征在于：所述抬包底(2)设置两个气体喷嘴(3)，两个喷嘴(3)圆心和抬包底部圆心呈现的夹角θ满足：90°≤θ≤180°；两个喷嘴(3)圆心与抬包底部圆心的距离1、喷嘴(3)半径r和抬包底(2)半径R之间的关系为：其中2.一种根据权利要求1所述的硅熔体炉外精炼的装置的应用方法，其特征在于具体步骤如下：步骤1、向抬包底(2)设置两个气体喷嘴(3)中持续通入压缩空气或者精炼气体，向抬包中放入矿热炉冶炼出的硅熔体，随着抬包内释放硅熔体的增加，加入精炼剂，并调节通入精炼气体成分和流量，进行炉外吹气、造渣精炼；步骤2、硅熔体炉外精炼完毕后，扒开硅熔体表面的浮渣，实现渣硅分离后，进行硅熔体的浇注，获得高纯工业硅产品。3.根据权利要求2所述的硅熔体炉外精炼的装置的应用方法，其特征在于：所述步骤1通入精炼气体流量为0.5～15m3/h，压力为1～15MPa，通气时间为0.3～8h。4.根据权利要求2所述的硅熔体炉外精炼的装置的应用方法，其特征在于：所述步骤1精炼剂加入量与硅熔体质量比为20：1～1：20。2CN107352546A说明书1/4页一种硅熔体炉外精炼的装置及其方法技术领域[0001]本发明涉及一种硅熔体炉外精炼的装置及其方法，属于提纯工业硅技术领域。背景技术[0002]工业硅产业是整个硅产业链的源头和基础产业。多晶硅及光伏产业是近年来发展最快，最具有发展前景的产业。工业硅产业和多晶硅及光伏产业是同属于硅产业链的上下游产品行业，在数量和质量间制约紧密。我国是工业硅的生产大国，2016年我国工业硅产量为225.20万吨，同比增长4.74％。[0003]光伏产业的迅速发展，多晶硅太阳能电池的需求日益增长，铝硅合金、有机硅的较快发展，这些都带动工业硅的快速发展,其市场需求增加也日益显著。科技生产发展的同时，市场对工业硅的质量要求也越来越高，现有的工业硅生产技术已逐渐满足不了市场要求。因此，如何去除工业硅中更多杂质，制备高纯工业硅成为每个生产产家重点关注的问题。在工业生产中，工业硅厂最常用的除杂方法是在抬包中对矿热炉出来的硅熔体进行炉外精炼。张安福等人(专利申请号：201110127717)通过底吹压缩空气和氧气以及附加精炼脱硫剂钙石，使硅液中的铝加速氧化，形成氧化渣，有效除去了杂质Al含量，提高了工业硅产品质量。周继红等人(专利申请号：201510654085)通过先吹氧精炼，再适时加入一定比例的镁盐和钠盐混合成的组合絮剂，有效将冶金级硅提升到化学级硅的品级。可以看出，吹气精炼和造渣精炼能有效除去工业硅中部分杂质，提高硅产品质量。[0004]实际上，发明的炉外精炼技术中使用的抬包底部只有一个喷嘴。在实际生产中，一个喷嘴的底吹精炼既会使硅熔体搅拌不充分，硅熔体内成分不均匀，从而影响产品质量，又造成精炼时间较长，热量损失多，最终影响产量，增加能耗。采用合理位置布置的双喷嘴抬包进行炉外精炼，能在不过多增加基建投资下，有效解决上述问题。发明内容[0005]针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种硅熔体炉外精炼的装置及其方法。本发明的装置在精炼中采用底部双喷嘴特制抬包来强化炉外精炼，本发明通过以下技术方案实现。[0006]一种硅熔体炉外精炼的装置，所述抬包底2设置两个气体喷嘴3，两个喷嘴3圆心和抬包底部圆心呈现的夹角θ满足：90°≤θ≤180°；两个喷嘴3圆心与抬包底部圆心的距离1、喷嘴3半径r