一种去除硅中杂质磷的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103318895A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103318895103318895A(43)申请公布日2013.09.25(21)申请号201310281112.4(22)申请日2013.07.05(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)发明人魏奎先马文会邹鹏谢克强王统周阳伍继君杨斌戴永年(51)Int.Cl.C01B33/037(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图1页附图1页(54)发明名称一种去除硅中杂质磷的方法(57)摘要本发明涉及一种去除硅中杂质磷的方法，属于硅产品深加工技术领域。首先向正在进行炉外精炼的工业硅熔体中加入硅钙合金，获得特殊成分硅熔体，待炉外精炼完毕后将特殊成分硅熔体进行浇注；将浇注完成后的特殊成分硅熔体通过可控、分段凝固冷凝到室温，最终获得特殊成分硅产品；将特殊成分硅产品经精整、破碎、球磨、筛分、磁选工艺处理后可获得特殊成分硅产品粉料；将特殊成分硅产品粉料加入到酸性溶液中酸浸，最终可获得低磷硅产品。该方法具有操作安全，容易控制，杂质磷的去除效率高，能够与现有的工业硅生产过程结合，生产成本低，易于实现规模化生产等优点。CN103318895ACN103895ACN103318895A权利要求书1/1页1.一种去除硅中杂质磷的方法，其特征在于具体步骤如下：（1）向正在进行炉外精炼、温度高于1600℃的工业硅熔体中加入硅钙合金，获得特殊成分硅熔体，待2～4h炉外精炼完毕后，将特殊成分硅熔体进行浇注；（2）将步骤（1）得到的特殊成分硅熔体进行可控、分段凝固：首先将特殊成分硅熔体以0.1～5℃/min的冷凝速率冷凝，然后当温度降到1000～1400℃时，冷凝速率以5～20℃/min冷凝，最后当温度降到1000℃以下时将特殊成分硅熔体自然冷却至室温，最终获得特殊成分硅产品；（3）将步骤（2）中的特殊成分硅产品经精整、破碎、球磨、筛分、磁选处理后获得铁含量小于0.1wt%且粒度为50～500目的特殊成分硅产品粉料；（4）将步骤（3）所得特殊成分硅产品粉料按液固比为（2～8）：1mL/g加入到20～85℃的酸性溶液中酸浸6～24h，最终获得低磷硅产品。2.根据权利要求1所述去除硅中杂质磷的方法，其特征在于：所述步骤（1）中工业硅熔体的杂质Fe的含量小于0.2wt%，P含量大于50ppmw。3.根据权利要求1所述去除硅中杂质磷的方法，其特征在于：所述步骤（1）中硅钙合金中的杂质含量符合硅钙合金产品国家标准YB/T5061-2007中的要求。4.根据权利要求1所述去除硅中杂质磷的方法，其特征在于：所述步骤（1）中硅钙合金的加入量按照特殊成分硅熔体中钙含量的要求来添加，且加入量不超过工业硅熔体质量的20%。5.根据权利要求1所述去除硅中杂质磷的方法，其特征在于：所述步骤（1）中硅钙合金的加入为一次性加入或者多批次加入。6.根据权利要求1所述去除硅中杂质磷的方法，其特征在于：所述步骤（3）精整、破碎、球磨、筛分、磁选处理根据特殊成分硅产品粉料的粒度及铁含量要求对特殊成分硅产品进行一次或多次处理，或者交叉或重复处理。7.根据权利要求1所述去除硅中杂质磷的方法，其特征在于：所述步骤（4）中的酸性溶液为HCl、HNO3、H2SO4中的一种或几种任意比例混合酸，其中酸的浓度为1～8mol/L。8.根据权利要求1所述去除硅中杂质磷的方法，其特征在于：所述的步骤（4）中的酸浸为多段浸出，直到磷的去除率高于90%。2CN103318895A说明书1/3页一种去除硅中杂质磷的方法技术领域[0001]本发明涉及一种去除硅中杂质磷的方法，属于硅产品深加工技术领域。背景技术[0002]磷是硅中的一种重要杂质的元素，对太阳电池的转换效率有明显的影响。在冶金法制备太阳能级多晶硅新工艺中，为了去除杂质磷，人们采取了多种方法或手段。由于磷的蒸气压较高，采用真空挥发除磷成为人们研究的热点之一，也取得了较好的进展。昆明理工大学的马文会等人采用真空蒸馏技术，对工业硅中的磷进行挥发去除，可以将磷含量降低到1ppmw以下，大连理工大学以及国外众多研究机构均采用电子束对硅中杂质磷的去除进行了研究，也均取得了较好的效果，可以将磷降低到0.5ppmw以下，厦门大学的郑淞生等人对真空除磷工艺及除磷机理进行了系统研究，在1823K、0.08～0.15Pa真空度下，可以将磷从15×10-4%降低至12×10-5%。尽管真空挥发去除硅中的杂质磷是一种行之有效的方法，但由于在杂质磷的挥发过程中需要长时间的保持高温状态，能量消耗较大，主体金属硅也会有相应的损失，且更为重要的是真空法去除硅中的杂质磷的处理量较小，不能适应工业化的大