一种高纯硅的精炼装置及其方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103387236A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103387236103387236A(43)申请公布日2013.11.13(21)申请号201310342874.0(22)申请日2013.08.08(71)申请人厦门大学地址361005福建省厦门市思明南路422号(72)发明人罗学涛黄柳青赖慧先卢成浩方明陈娟李锦堂(74)专利代理机构厦门南强之路专利事务所(普通合伙)35200代理人马应森(51)Int.Cl.C01B33/037(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书6页说明书6页附图1页附图1页(54)发明名称一种高纯硅的精炼装置及其方法(57)摘要一种高纯硅的精炼装置及其方法，涉及一种硅的精炼装置及其方法。提供低成本、高效、工艺简单和适合产业化推广的一种高纯硅的精炼装置及其方法。所述装置设有中频感应熔炼炉、升降装置、等离子熔炼装置、透气塞装置、真空系统和浇注用石墨模具。将硅料放入坩埚中，抽真空后启动熔炼炉对硅料加热；熔化后提高熔炼炉功率，使硅液在1600～1850℃保温；通入工作气体熔炼；启动熔炼装置，引弧后，将引弧装置转移，对硅液表面进行等离子熔炼；熔炼完成后关闭熔炼装置，透气塞降至坩埚底部，当透气塞降至坩埚底部后关闭透气塞装置，停止通气；将硅液倒入浇注用模具中，即得高纯硅锭。CN103387236ACN1038726ACN103387236A权利要求书1/1页1.一种高纯硅的精炼装置，其特征在于设有中频感应熔炼炉、升降装置、等离子熔炼装置、透气塞装置、真空系统和浇注用石墨模具；所述中频感应熔炼炉设有炉盖、石墨坩埚和中频感应线圈，升降装置设在炉盖上，中频感应线圈设于石墨坩埚的外侧，在中频感应线圈与石墨坩埚之间设有保温层；所述等离子熔炼装置设有等离子枪和引弧装置，引弧装置与等离子枪均固定于炉盖上，等离子枪可垂直移动，等离子枪上设有冷却水进口、冷却水出口和氩气进口；所述透气塞装置设有透气塞、导杆和传动装置，透气塞与传动装置连接，透气塞和传动装置位于石墨坩埚底部，导杆与透气塞底部连接，透气塞设有气体管道用于通入工作气体，气体管道顶部设有出气口，透气塞可在传动装置带动下垂直升降；所述真空系统设有机械旋片泵与罗茨泵，中频感应熔炼炉通过罗茨泵与机械旋片泵连接；所述浇注用石墨模具设有4块石墨片。2.如权利要求1所述一种高纯硅的精炼装置，其特征在于所述保温层采用保温耐火泥保温层。3.如权利要求1所述一种高纯硅的精炼装置，其特征在于所述出气口设有4个。4.一种高纯硅的精炼方法，其特征在于采用如权利要求1所述一种高纯硅的精炼装置，所述方法包括以下步骤：1）选用低磷低硼工业硅为硅料；2）将硅料放入石墨坩埚中，关闭炉盖，开启机械泵与罗茨泵抽真空，然后启动中频感应熔炼炉对硅料进行加热；3）待硅料全部熔化后，提高中频感应熔炼炉电源功率，使硅液在1600～1850℃进行保温；4）启动透气塞装置，透气塞在传动装置带动下上升至距离石墨坩埚底部10mm处，通过气体管道向硅液底部通入工作气体进行熔炼；同时启动等离子熔炼装置，先通过引弧装置进行引弧，引弧完成后，将引弧装置转移，然后对硅液表面进行等离子熔炼；5）待吹气熔炼和等离子熔炼完成后，先关闭等离子熔炼装置，透气塞在传动装置带动下降至石墨坩埚底部，在此过程中保持通气以防硅液进入气体通道，当透气塞降至石墨坩埚底部后关闭透气塞装置，停止通气；6）将硅液倒入浇注用石墨模具中，静置冷却后取出硅锭，得到除磷除硼提纯后的高纯硅锭。5.如权利要求4所述一种高纯硅的精炼方法，其特征在于在步骤1）中，所述低磷低硼工业硅的纯度为99%，其中，硼的含量为1～2ppmw，磷的含量为5～6ppmw。6.如权利要求4所述一种高纯硅的精炼方法，其特征在于在步骤2）中，所述中频感应熔炼炉的电源功率控制在200～300kW。7.如权利要求4所述一种高纯硅的精炼方法，其特征在于在步骤3）中，所述中频感应熔炼炉的电源功率在硅液保温阶段升至300～500kW。8.如权利要求4所述一种高纯硅的精炼方法，其特征在于在步骤4）中，所述等离子熔炼装置的电源功率控制在100～350kW。9.如权利要求4所述一种高纯硅的精炼方法，其特征在于在步骤4）中，所述工作气体为氩气与水蒸气的混合气体，混合气体中水蒸气的体积分数为0～1.5%，氩气的体积分数为98.5%～100%，通气速率为20～30L/min，吹气精炼与等离子精炼过程持续30～60min，硅液温度控制在1600～1850℃。2CN103387236A说明书1/6页一种高纯硅的精炼装置及其方法技术领域[0001]本发明涉及一种硅的精炼装置及其方法，尤其是涉及一种高纯硅的精炼装置及其方法。背景技术[0002]太