專利名稱：采用火法冶金與濕法冶金連用技術(shù)提純高純硅材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種火法冶金與濕法冶金連用技術(shù)提純硅材料的方法，屬于エ業(yè)硅提純相關(guān)技術(shù)方法的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
エ業(yè)硅作為重要的エ業(yè)材料，需求量巨大。硅材料在各種合金材料都有廣泛的應(yīng)用，包括硅鋼，鋁合金，以及特種鋼和非鐵基合金的冶煉。單晶硅是電子エ業(yè)中最重要的襯底材料，在化學(xué)エ業(yè)中硅則用于生產(chǎn)有機(jī)硅等，用途十分廣泛。高純硅材料作為目前エ業(yè)硅市場(chǎng)的重要產(chǎn)品，是化學(xué)エ業(yè)與電子行業(yè)用硅的主要原料，市場(chǎng)需求量很高并逐年增長(zhǎng)。相對(duì)于普通的エ業(yè)硅產(chǎn)品，化學(xué)エ業(yè)與電子行業(yè)對(duì)硅原料的純度要求較高，對(duì)金屬雜質(zhì)如Fe、Al、Ca等，以及B、P、N等都有較高的要求。目前高純硅需要采取爐外精煉、凝固、破碎、粉碎、酸洗、干燥等一系列的エ藝流程，才能獲得99. 9%以上的高純硅材料。エ藝流程長(zhǎng)，時(shí)間久，在每ー步驟中硅都有所損耗，需要排放的三廢較多，導(dǎo)致處理成本較高。本發(fā)明的目的在于發(fā)明出一種火法冶金與濕法冶金連用技術(shù)提純硅材料的方法，省去傳統(tǒng)エ藝中的凝固、破碎、粉碎、酸洗等多重步驟、可以一次エ藝流程中完成提純工作。本發(fā)明對(duì)去除エ業(yè)硅中的主要雜質(zhì)包括B、P、金屬等具有很好的效果，具有設(shè)備與エ藝簡(jiǎn)單，提純效果好的優(yōu)點(diǎn)。并且其エ藝能耗低、成本低、產(chǎn)品收率高，具有較好的推廣價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種火法冶金與濕法冶金連用技術(shù)提純硅材料的方法，包括精煉包、硅水分離器、水洗池、攪拌循環(huán)裝置。其特征在于火法冶金的過(guò)程中進(jìn)行濕法冶金，無(wú)需對(duì)エ業(yè)硅進(jìn)行破碎。硅水通過(guò)精煉包傾倒到水洗池中，通過(guò)硅水分離器將硅水分離為多股的硅液流。硅液流隨后流入到水洗池的酸洗液中，迅速與酸洗液發(fā)生反應(yīng)。同時(shí)在反應(yīng)過(guò)程中，硅液流急速凝固，形成100 500微米大小的顆粒,快速凝固使雜質(zhì)分凝在娃顆粒的表面。在凝固過(guò)程中釋放的大量熱量被附近的酸洗液吸收，使酸洗液溫度升高，從而與硅顆粒的表面的雜質(zhì)徹底反應(yīng)。


附圖為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，其中I為精煉包、2為硅水分離器、3為水洗池、4為攪拌循環(huán)裝置、5為酸洗液。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I精煉包中盛有I. 5噸礦熱爐中流出的エ業(yè)硅水，經(jīng)取樣檢測(cè)為Fe 0. 5%，Al 0. 5%，Ca 0. 2%，根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T 2881-2008，產(chǎn)品為冶金用硅，等級(jí)為Si_3。配置含有20% HCl與10% H2S04的混合酸洗液，將18噸上述酸洗液放入水洗池中，并開(kāi)啟攪拌循環(huán)裝置。將精煉包傾斜，將エ業(yè)硅水通過(guò)硅水分離器傾倒到水洗池中。傾倒完工業(yè)硅水，繼續(xù)浸泡10小吋。浸泡結(jié)束完開(kāi)啟擋板完成過(guò)濾，取樣檢測(cè)，F(xiàn)e 0. 1%，Al 0. 1%，Ca
0.01%，根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T 2881-2008，產(chǎn)品等級(jí)上升為化學(xué)用硅Si-A，純度達(dá)到了 99.8%。實(shí)施例2 精煉包中盛有I噸礦熱爐中流出的エ業(yè)硅水，經(jīng)取樣檢測(cè)為Fe 0. 3%，Al
0.3%，Ca 0. 1%，B 6. 2ppm，P 15. 2ppm。根據(jù)國(guó)標(biāo) GB/T 2881-2008，產(chǎn)品為冶金用硅，等級(jí)為Si-2。配置含有10% HN03、25% HC1、2% HF的混合酸洗液，將12噸上述酸洗液放入水洗池中，并開(kāi)啟攪拌循環(huán)裝置。將精煉包傾斜，將エ業(yè)硅水通過(guò)硅水分離器傾倒到水洗池中。傾倒完工業(yè)硅水，繼續(xù)浸泡20小吋。浸泡結(jié)束完開(kāi)啟擋板完成過(guò)濾，取樣檢測(cè)，F(xiàn)e
0.05%, Al 0. 04%, Ca < 0. 01%，B 3. 2ppm, P 5. 7ppm，根據(jù)國(guó)標(biāo) GB/T 2881-2008，產(chǎn)品等級(jí)上升為化學(xué)用硅Si-A，純度達(dá)到了 99.9%，并且達(dá)到太陽(yáng)能級(jí)與半導(dǎo)體級(jí)硅的優(yōu)質(zhì)原料要求。
權(quán)利要求
1.利用火法冶金與濕法冶金連用技術(shù)提純硅材料的方法，包括精煉包、硅水分離器、水洗池、攪拌循環(huán)裝置，其特征在干將熔融的硅水直接傾倒在水洗池的酸洗液中進(jìn)行酸洗，省去對(duì)エ業(yè)硅塊破碎與粉碎的步驟。
2.如權(quán)利要求I所述的提純硅材料的方法，其特征在于所述的硅水分離器用于將傾倒出的成股硅水分離成單獨(dú)的小液滴。
3.如權(quán)利要求I所述的提純硅材料的方法，其特征在于所述的水洗池中盛有濕法冶金所用的溶液，包括HCl、H2SO4, HN03、HF酸溶液，溶液的質(zhì)量大于精煉包中熔融硅水的質(zhì)量的10 15倍。
全文摘要
本發(fā)明涉及利用火法冶金與濕法冶金連用技術(shù)提純硅材料的方法?；鸱ㄒ苯鸬倪^(guò)程中進(jìn)行濕法冶金，無(wú)需對(duì)工業(yè)硅進(jìn)行破碎。本發(fā)明省去傳統(tǒng)工藝中的凝固、破碎、粉碎、酸洗等多重步驟、可以一次工藝流程中完成提純工作。本發(fā)明對(duì)去除工業(yè)硅中的主要雜質(zhì)包括B、P、金屬等具有很好的效果，具有設(shè)備與工藝簡(jiǎn)單，提純效果好的優(yōu)點(diǎn)。并且其工藝能耗低、成本低、產(chǎn)品收率高，具有較好的推廣價(jià)值。
文檔編號(hào)C01B33/037GK102642838SQ20121013148
公開(kāi)日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月28日
發(fā)明者呂佩文, 林璋, 董建平, 陳倫泰, 顏峰坡, 黃豐 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所