含量=0.27 ppmw、金屬雜質(zhì)含量< 0.1ppmw0
[0023] 實施例2
步驟1:中頻感應(yīng)爐熔化金屬硅
將1KG純度為3N的金屬硅塊料(B含量彡6ppmw、P含量彡20ppm、金屬雜質(zhì)總含量(100ppm)裝入中頻感應(yīng)爐的石墨坩禍中加熱熔化成硅液；
步驟2:吹氣造渣精煉
向步驟I熔化的硅液中投入1KG的造渣劑，造渣劑組分及含量按質(zhì)量百分比計為30%Na2CO3-15%Li2C03-15%CaC03-35%Si02-5% Y2O3，升溫至 1650°C使造渣劑完全熔化；然后以 7L/min的流量通入氮氣，通氣時間為Ih ;通氣結(jié)束后將硅液表面的造渣劑拔出，然后將剩余的硅液倒入鑄鐵鍋中快速冷卻成硅錠；
步驟3:—次粉碎研磨
將步驟2制得的硅錠粉碎研磨成30目以細的硅粉；
步驟4:通氧預(yù)加熱處理
將步驟3制得的硅粉放入管式加熱爐中通氧預(yù)加熱處理，加熱溫度為350°C，氧氣的流量為1.5L/min，通氣時間為Ih ；
步驟5:淬火
將步驟4通氧預(yù)加熱處理的硅粉投入40KG的酸溶液中進行淬火；酸溶液的組成按質(zhì)量濃度計為12%的HF酸和15%的HCl酸；
步驟6:—次酸洗除雜
將步驟5淬火后的硅粉在淬火用的酸溶液中酸洗5h，酸洗過程保持攪拌，酸洗完后用去離子水將硅粉清洗至中性后烘干；
步驟7: 二次粉碎研磨
將步驟6制得的硅粉粉碎研磨成200目以細的硅粉；
步驟8:二次酸洗除雜
將步驟7制得的硅粉投入40KG的酸溶液中酸洗8h ;酸溶液的組成按質(zhì)量濃度計為3%的HF酸、10%的HCl酸和1%的順03酸，酸溶液中加入1g的十二烷基硫酸鈉；酸洗過程保持攪拌，酸洗完后用去離子水將硅粉清洗至中性后烘干；
步驟9:定向凝固將步驟8制得的硅粉投入定向凝固爐中進行定向凝固形成硅錠；冷卻后取出硅錠，切除頂部、底部及四周部分，剩余部分硅錠用ICP-MS (等離子體質(zhì)譜儀)測得B含量=0.24ppmw、P 含量=0.21 ppmw、金屬雜質(zhì)含量< 0.1ppmw0
[0024]實施例3
步驟1:中頻感應(yīng)爐熔化金屬硅
將1KG純度為3N的金屬硅塊料(B含量彡4ppmw、P含量彡15ppm、金屬雜質(zhì)總含量(100ppm)裝入中頻感應(yīng)爐的石墨坩禍中加熱熔化成硅液；
步驟2:吹氣造渣精煉
向步驟I熔化的硅液中投入4KG的造渣劑，造渣劑組分及含量質(zhì)量百分比計為30%Na2CO3-10%Li2C03-17%CaC03-30%Si02-7%Mg0 _6%Fe304，升溫至 1650°C使造渣劑完全熔化；然后以8L/min的流量通入氬氣和氮氣的混合氣體(組成按體積百分比計氬氣為30%，氮氣為70%),通氣時間為1.5h ;通氣結(jié)束后將硅液表面的造渣劑拔出，然后將剩余的硅液倒入鑄鐵鍋中快速冷卻成硅錠；
步驟3:—次粉碎研磨
將步驟2制得的硅錠粉碎研磨成15目以細的硅粉；
步驟4:通氧預(yù)加熱處理
將步驟3制得的硅粉放入管式加熱爐中通氧預(yù)加熱處理，加熱溫度為400°C，氧氣的流量為lL/min，通氣時間為2h ；
步驟5:淬火
將步驟4通氧預(yù)加熱處理的硅粉投入30KG的酸溶液中進行淬火；酸溶液的組成按質(zhì)量濃度計為8%的HF酸和20%的HCl酸；
步驟6:—次酸洗除雜
將步驟5淬火后的硅粉在淬火用的酸溶液中酸洗6h，酸洗過程保持攪拌，酸洗完后用去離子水將硅粉清洗至中性后烘干；
步驟7: 二次粉碎研磨
將步驟6制得的硅粉粉碎研磨成140目以細的硅粉；
步驟8:二次酸洗除雜
將步驟7制得的硅粉投入30KG的酸溶液中酸洗6h ;酸溶液的組成按質(zhì)量濃度計為5%的HF酸、15%的HCl酸和4%的HNO3酸，酸溶液中加入8g的十七碳烷基羧酸鈉；酸洗過程保持攪拌，酸洗完后用去離子水將硅粉清洗至中性后烘干；
步驟9:定向凝固
將步驟8制得的硅粉投入定向凝固爐中進行定向凝固形成硅錠；冷卻后取出硅錠，切除頂部、底部及四周部分，剩余部分硅錠用ICP-MS (等離子體質(zhì)譜儀)測得B含量=0.19ppmw、P 含量=0.26 ppmw、金屬雜質(zhì)含量< 0.lppmw。
[0025]在本發(fā)明上述幾個實施例中，所述的造渣劑的組分和含量按質(zhì)量百分比計為:Na2CO3 占 30% ?40%，Li 2C03 占 5% ?20%，CaCO 3 占 10% ?30%，S1 2 占 20% ?40%，X 占 3% ?15%，其中，X 為 Ti02、Mg0、Al203、Mn02、Sn02、Fe304、Y2O3中的一種或幾種。
[0026]以上所述，僅為本發(fā)明較佳實施例而已，故不能以此限定本發(fā)明實施的范圍，即依本發(fā)明申請專利范圍及說明書內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種低成本制備太陽能級多晶硅的方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)中頻感應(yīng)爐熔化金屬硅:將純度為3N的金屬硅塊料裝入中頻感應(yīng)爐的石墨坩禍中加熱熔化成硅液； (2)吹氣造渣精煉:向步驟(I)熔化的硅液中投入造渣劑，升高溫度使造渣劑完全熔化后通入氣體進行吹氣造渣精煉；精煉結(jié)束后將硅液表面的造渣劑拔出，再將剩余的硅液倒入鑄鐵鍋中快速冷卻成硅錠； (3)一次粉碎研磨:將步驟(2)制得的硅錠進行一次粉碎研磨成10~30目以細的硅粉； (4)通氧預(yù)加熱處理:將步驟(3)制得的硅粉放入管式加熱爐中通氧預(yù)加熱處理； (5)淬火:將步驟(4)通氧預(yù)加熱處理的硅粉投入酸溶液中進行淬火； (6)一次酸洗除雜:將步驟(5)淬火后的硅粉在淬火用的酸溶液中進行一次酸洗除雜，酸洗過程保持攪拌，酸洗完后用去離子水將硅粉清洗至中性后烘干； (7)二次粉碎研磨:將步驟(6)制得的硅粉進行二次粉碎研磨成120~200目以細的硅粉； (8)二次酸洗除雜:將步驟(7)制得的硅粉進行二次酸洗除雜，第二次酸洗時適量加入一次表面活性劑，酸洗過程保持攪拌，酸洗完后用去離子水將硅粉清洗至中性后烘干； (9)定向凝固:將步驟(8)制得的硅粉投入定向凝固爐中進行定向凝固形成硅錠；冷卻后取出硅錠，切除頂部、底部及四周部分，剩余部分就為B含量< 0.25ppmw、P含量(0.3ppmw、金屬雜質(zhì)含量< 0.lppmw、純度彡99.9999%的太陽能級多晶娃。
2.如權(quán)利要求1所述的低成本制備太陽能級多晶硅的方法，其特征在于:步驟(I)中所述金屬娃的B含量小于6ppm、P含量小于20ppm、金屬雜質(zhì)總含量小于lOOOppm。
3.如權(quán)利要求1所述的低成本制備太陽能級多晶硅的方法，其特征在于:所述的步驟(2 )中的造渣齊IJ的組分為 Na2CO3-Li2CO3-CaCO3-S12-X,其中，X 為 T12、MgO、Al203、Mn02、SnO2、Fe3O4J2O3中的一種或幾種；造渣劑的加入量按質(zhì)量百分比計為硅液的30%?100% ;恪化造渣劑的溫度為1500~1700°C;通入氣體為氬氣或氮氣或者氬氣與氮氣混合氣體中的一種；所述的氬氣與氮氣混合氣體中，按體積百分比為:氬氣為30?40%，氮氣為60?70%，通氣流量為3?10L/min，通氣時間為0.3?2h。
4.如權(quán)利要求1或3所述的低成本制備太陽能級多晶硅的方法，其特征在于:所述的步驟(2)中的造渣劑的組分和含量按質(zhì)量百分比計為！Na2CO3A 30%?40%，Li 20)3占5%?20%，CaCO3A 10% ?30%，S1 2占 20% ?40%，X 占 3% ?15%，其中，X 為 T1 2、MgO, A1203、MnO2, Sn02、Fe3O4J2O3中的一種或幾種。
5.如權(quán)利要求1所述的低成本制備太陽能級多晶硅的方法，其特征在于:步驟(4)中預(yù)加熱處理溫度為300~500°C，氧氣的流量為0.5?5L/min，通氣加熱時間為0.5?4h。
6.如權(quán)利要求1所述的低成本制備太陽能級多晶硅的方法，其特征在于:步驟(5)中所述淬火用的酸溶液是由HF酸和HCl酸組成，其中，HF酸質(zhì)量濃度為5?15%，HCl酸質(zhì)量濃度為10?20% ;硅粉與酸溶液的質(zhì)量比為1:2?1:5。
7.如權(quán)利要求1所述的低成本制備太陽能級多晶硅的方法，其特征在于:步驟(6)中一次酸洗除雜的酸洗時間為2?6h。
8.如權(quán)利要求1所述的低成本制備太陽能級多晶硅的方法，其特征在于:步驟(8)中二次酸洗除雜用的酸溶液是由HF酸、HCl酸和HNO3酸組成，其中，HF酸質(zhì)量濃度為3?10%，HCl酸質(zhì)量濃度為5?15%，HNO3酸質(zhì)量濃度為I?5% ;硅粉與酸溶液的質(zhì)量比為1:2?1:6，酸洗時間為4?8h ;所述一次表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十七碳烷基羧酸鈉中的任何一種，其加入量按質(zhì)量百分比計為硅粉的0.01%?0.5%。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低成本制備太陽能級多晶硅的方法，其技術(shù)方案是采用3N級的金屬硅作為原料，經(jīng)中頻感應(yīng)爐熔化后吹氣造渣精煉、一次粉碎研磨、通氧預(yù)加熱處理、淬火、一次酸洗除雜、二次粉碎研磨、二次酸洗除雜、定向凝固，得到B含量≤0.25ppmw、P含量≤0.3ppmw、金屬雜質(zhì)含量≤0.1ppmw、純度≥99.9999%的太陽能級多晶硅。本發(fā)明操作容易、設(shè)備簡單，克服了物理法要使用等離子、電子束、真空等大型昂貴設(shè)備的缺點，使物理法可以用低成本的方式進行太陽能級多晶硅的生產(chǎn)。
【IPC分類】C01B33-037
【公開號】CN104817088
【申請?zhí)枴緾N201510220161
【發(fā)明人】蔣智鵬, 孫坤澤, 廖雪峰, 楊繼榮
【申請人】日鑫（永安）硅材料有限公司
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年5月4日