一种工业硅熔体炉外精炼提纯的设备及其方法.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CN107311182A(43)申请公布日2017.11.03(21)申请号201710519004.4(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)发明名称一种工业硅熔体炉外精炼提纯的设备及其方法(57)摘要本发明涉及一种工业硅熔体炉外精炼提纯的设备及其方法，属于提纯工业硅技术领域。该设备包括抬包、喷嘴、通气管和储气装置，抬包底部和侧壁分别设有一个喷嘴，喷嘴均通过通气管与储气装置连通，抬包从里至外分别设有耐火砖、石棉板和铁架，耐火砖上设有喷嘴。通过储气装置向抬包底部和侧壁的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，当硅熔体位于抬包中的高度到达侧壁的喷嘴的高度时，调节通气气体的流量和气体成份，对硅熔体进行炉外精炼，在该过程中，根据精炼情况，加入精炼剂，实现硅熔体吹气精炼和精炼剂造渣精炼的同时进行；扒开浮渣后获得符合国家标准的工业硅产品。本设备目的是制备杂质含量低的硅产品。CN107311182ACN107311182A权利要求书1/1页1.一种工业硅熔体炉外精炼提纯的设备，其特征在于：包括抬包、喷嘴（1）、通气管（2）和储气装置（3），抬包底部和侧壁分别设有一个喷嘴（1），喷嘴（1）均通过通气管（2）与储气装置（3）连通，抬包从里至外分别设有耐火砖（4）、石棉板（5）和铁架（6），耐火砖（4）上设有喷嘴（1）。2.根据权利要求1所述的工业硅熔体炉外精炼提纯的设备，其特征在于：所述抬包底部上设置的喷嘴（1）半径r1、底部喷嘴（1）与抬包底部圆心的距离l1以及抬包底部半径R之间的关系为：0≤l1≤R-r1。3.根据权利要求1所述的工业硅熔体炉外精炼提纯的设备，其特征在于：所述抬包侧壁上设置的喷嘴（1）半径r2、侧壁上喷嘴（1）与抬包侧壁底部l2以及抬包高度H之间的关系为r2≤l2≤H-r2，其中r2≤0.5H。4.一种根据权利要求1至3任意所述的工业硅熔体炉外精炼提纯的设备的应用方法，其特征在于具体步骤如下：步骤1、通过储气装置（3）向抬包底部和侧壁的喷嘴（1）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，当硅熔体位于抬包中的高度到达侧壁的喷嘴（1）的高度时，调节通气气体的流量和气体成份，对硅熔体进行炉外精炼，在该过程中，根据精炼情况，加入精炼剂，实现硅熔体吹气精炼和精炼剂造渣精炼的同时进行；步骤2、步骤1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，获得符合国家标准的工业硅产品。5.根据权利要求4所述的工业硅熔体炉外精炼提纯的设备的应用方法，其特征在于：所述步骤1调节通气气体的流量为0.5～15m3/h，压力为1～15MPa，通气时间为0.3～8h。6.根据权利要求5所述的工业硅熔体炉外精炼提纯的设备的应用方法，其特征在于：所述步骤1中精炼剂的加入量为与硅熔体质量比为20：1～1：20。2CN107311182A说明书1/4页一种工业硅熔体炉外精炼提纯的设备及其方法技术领域[0001]本发明涉及一种工业硅熔体炉外精炼提纯的设备及其方法，属于提纯工业硅技术领域。背景技术[0002]工业硅广泛应用于冶金、电子、化工等行业，其传统的生产方式是在矿热炉内以硅石和碳质还原剂冶炼制得。在冶炼过程中，随炉料带入炉内的其他元素在还原硅的同时也被还原，并且融入硅熔体，因此工业硅中存在Al、Ca、Ti、C等多种杂质，这些杂质的存在严重影响工业硅的性能、使用和价值；同时，随着各行业的快速发展，对工业硅的产品质量也提出了更高的要求,市场竞争愈加激烈，因此对工业硅的提纯一直是材料工作者的研究热点。[0003]在抬包中进行炉外精炼是一种经济适用且简单易行的工业硅精炼方法，能有效的去除硅熔体中杂质元素、提高工业硅产品质量、调整硅工业产品成份，在实际工业生产中得到了广泛应用。然而，目前工业硅生产过程中，抬包的喷嘴一般只有一个，且设置在抬包底部的中间位置，这种设计在实际生产中会使精炼时的硅熔体产生搅拌的死角、精炼时间较长、热量损失较多，从而影响精炼后硅的质量和产量。发明内容[0004]针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种工业硅熔体炉外精炼提纯的设备及其方法。本设备及其方法目的是制备产品成分均匀、杂质含量低的工业硅产品，而且本方法精炼时间短、环境无污染。本发明通过以下技术方案实现。[0005]一种工业硅熔体炉外精炼提纯的设备，包括抬包、喷嘴1、通气管2和储气装置3，抬包底部和侧壁分别设有一个