一種去除金屬硅中硼磷雜質(zhì)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬硅中去除雜質(zhì)的精煉方法，尤其涉及一種能去除金屬硅中硼磷雜質(zhì)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光伏產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，促使很多學(xué)者和企業(yè)從事對金屬硅進(jìn)行研宄。由于化學(xué)法生產(chǎn)硅材料成本高，投資大，廢棄物多等諸多缺點，近些年來，低成本、低污染的冶金法提純金屬硅成了焦點。而金屬硅的提純重點在于去除其中的硼磷雜質(zhì)，冶金法的產(chǎn)品質(zhì)量能否達(dá)到太陽能行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)鍵也在于此。
[0003]目前，普通的吹氣裝置通過Ar+ H2O混合氣體噴吹，通過加入Si02+Na20渣系對硅液具有一定的去硼作用。但是，大多吹氣裝置的零件損耗大、壽命短，而且吹出氣泡大，分布不均勻，下料過程中容易堵塞氣道，渣料容易結(jié)團(tuán)。Ar+ H2O混合氣體具有一定的去硼效果，但是效果差，時間長。Si02+Na20加入硅液中形成硅-渣二元系，具有一定的去硼作用，效果差。此外，非真空下，硅中去除磷雜質(zhì)尚未找到合適的精煉方法。
[0004]專利CN 102701212 A公開了一種真空狀態(tài)下，通過充氧氣和水蒸氣的保護(hù)氣體，通過保護(hù)性氣體與硅液反應(yīng)去除硼磷的方法。該方法需要在真空下進(jìn)行，通入的保護(hù)性氣體由于只能接觸硅液表面，不能充分與硅液反應(yīng)。類似的還有專利CN 102616787 A
日本專利N0.066523, 2003公開了一種采用吹氣造渣相結(jié)合的方式除硼，氣體采用氬氣和水蒸氣，渣為S1jP CaO。該方法需要氣體與渣，分別與硅液反應(yīng)，反應(yīng)時間長，操作復(fù)雜，對磷幾乎沒有效果。
[0005]美國專利US20070180949公開了一種從底部吹氣除硼的方法，氣體的組成為氬氣、水蒸氣、氫氣等。該方法底部吹氣，工藝要求復(fù)雜，除硼有一定效果，但是對磷沒有效果。
[0006]等離子體熔煉和電子束熔煉相結(jié)合，可以去除硼磷，日本川崎公司對這方面有一定研宄但一直未工業(yè)化。而且等離子體和電子束熔煉，投資成本大，工藝要求高，最終冶煉成本和化學(xué)法幾乎接近，不適合工業(yè)化投產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種去除硅液中硼磷雜質(zhì)的方法。
[0008]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種去除硅液中硼磷雜質(zhì)的方法，該方法包括以下步驟:
Cl)將氣體與渣按照體積比100:3混合，得到氣渣混合物；所述氣體由體積分?jǐn)?shù)為1%-90%的Ar、體積分?jǐn)?shù)為5%-80%的H20、體積分?jǐn)?shù)為1%_80%的HCL和體積分?jǐn)?shù)為1%_80%的SiCL4組成，所述渣由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40~55%的S1jP由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45~60%的Na2CO3組成，其中渣硅質(zhì)量比為1:10 ；
(2)將金屬硅放入石墨坩禍內(nèi)，通過中頻感應(yīng)加熱熔化；
(3)以300m/s的速度向硅液中噴吹氣渣混合物； (4)倒掉硅液表面的懸浮物，得到去除了硼磷雜質(zhì)的硅液。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:通過亞音速渣氣混合噴吹，使渣氣與硅液充分接觸反應(yīng)，反應(yīng)效果更好。Ar2+H20+HCL+SiClJ^g合氣體不僅可以去硼，也解決目前非真空去磷難的問題。采用他2(:03代替Na 20，大大增強了與硼反應(yīng)的能力。
【具體實施方式】
[0010]一種去除硅液中硼雜質(zhì)的方法，該方法具體為:在電爐硅液精煉過程中，通過亞音速噴吹300m/s氣與渣，將氣與渣吹入硅液，通過氣體、渣與硅液中的硼磷反應(yīng)，生成B203、BCL3,BH3,PCL3,PCL5,P2O3,雜質(zhì)吸附到渣液中達(dá)到除硼磷雜質(zhì)的目的。所述氣體由體積分?jǐn)?shù)為1%-90%的Ar、體積分?jǐn)?shù)為5%-80%的H20、體積分?jǐn)?shù)為1%_80%的HCL和體積分?jǐn)?shù)為1%_80%的SiCL4組成，所述渣由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40~55%的S1jP由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45~60%的似20)3組成；
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0011]實施例1
一種去除硅液中硼磷雜質(zhì)的方法，該方法包括以下步驟:
(O將氣體與渣按照體積比100:3混合，得到氣渣混合物；所述氣體由體積分?jǐn)?shù)為1%的Ar、體積分?jǐn)?shù)為5%的H20、體積分?jǐn)?shù)為14%的HCL和體積分?jǐn)?shù)為80%的SiCL4組成，所述渣由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55%的S1jP由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%的Na2CO3組成，其中渣硅質(zhì)量比為1:10 ;
(2)將金屬硅放入石墨坩禍內(nèi)，通過中頻感應(yīng)加熱熔化；
(3)以300m/s的速度向硅液中噴吹氣渣混合物；
(4)倒掉硅液表面的懸浮物，得到去除了硼磷雜質(zhì)的硅液。
[0012]上述娃液在處理前，硼含量為20ppm，磷含量為27ppm處理后硼含量為10.4ppm，磷含量為17.8ppm，娃液中硼含量降低48%，磷含量降低34%。
[0013]實施例2
一種去除硅液中硼磷雜質(zhì)的方法，該方法包括以下步驟:
(1)將氣體與渣按照體積比100:3混合，得到氣渣混合物；所述氣體由體積分?jǐn)?shù)為90%的Ar、體積分?jǐn)?shù)為5%的H20、體積分?jǐn)?shù)為1%的HCL和體積分?jǐn)?shù)為4%的SiCL4組成，所述渣由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的S1jP由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%的Na 2C03組成，其中渣硅質(zhì)量比為1:10 ;
(2)將金屬硅放入石墨坩禍內(nèi)，通過中頻感應(yīng)加熱熔化；
(3)以300m/s的速度向硅液中噴吹氣渣混合物；
(4)過濾硅液中的懸浮雜質(zhì)，得到去除了硼磷雜質(zhì)的硅液。
[0014]上述娃液在處理前，硼含量為18ppm，磷含量為26ppm，處理后硼含量為9.7ppm，磷含量為16.9ppm，娃液中硼含量降低46%，磷含量降低35%。
[0015]實施例3
一種去除硅液中硼磷雜質(zhì)的方法，該方法包括以下步驟:
(1)將氣體與渣按照體積比100:3混合，得到氣渣混合物；所述氣體由體積分?jǐn)?shù)為18%的Ar、體積分?jǐn)?shù)為80%的H20、體積分?jǐn)?shù)為1%的HCL和體積分?jǐn)?shù)為1%的SiCL4組成，所述渣由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55%的S1jP由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%的Na 2C03組成，其中渣硅質(zhì)量比為1:10 ;
(2)將金屬硅放入石墨坩禍內(nèi)，通過中頻感應(yīng)加熱熔化；
(3)以300m/s的速度向硅液中噴吹氣渣混合物； (4)過濾硅液中的懸浮雜質(zhì)，得到去除了硼磷雜質(zhì)的硅液。
[0016]上述娃液在處理前，硼含量為20ppm，磷含量為30ppm，處理后硼含量為lOppm，磷含量為21ppm，娃液中硼含量降低50%，磷含量降低30%。
[0017]實施例4
一種去除硅液中硼磷雜質(zhì)的方法，該方法包括以下步驟:
(1)將氣體與渣按照體積比100:3混合，得到氣渣混合物；所述氣體由體積分?jǐn)?shù)為10%的Ar、體積分?jǐn)?shù)為9%的H20、體積分?jǐn)?shù)為80%的HCL和體積分?jǐn)?shù)為1%的SiCL4組成，所述渣由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的S1jP由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%的Na 2C03組成，其中渣硅質(zhì)量比為1:10 ;
(2)將金屬硅放入石墨坩禍內(nèi)，通過中頻感應(yīng)加熱熔化；
(3)以300m/s的速度向硅液中噴吹氣渣混合物；
(4)過濾硅液中的懸浮雜質(zhì)，得到去除了硼磷雜質(zhì)的硅液。
[0018]上述娃液在處理前，硼含量為18ppm，磷含量為31ppm，處理后硼含量為9.9ppm，磷含量為20.5ppm，娃液中硼含量降低45%，磷含量降低34%。
[0019]上述實施例用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種去除硅液中硼磷雜質(zhì)的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: (1)將氣體與渣按照體積比100:3混合，得到氣渣混合物；所述氣體由體積分?jǐn)?shù)為1%-90%的Ar2，體積分?jǐn)?shù)為5%-80%的H20、體積分?jǐn)?shù)為1%_80%的HCL和體積分?jǐn)?shù)為1%_80%的SiCL4組成，所述渣由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40~55%的S1jP由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45~60%的似20)3組成，其中渣硅質(zhì)量比為1:10 ； (2)將金屬硅放入石墨坩禍內(nèi)，通過中頻感應(yīng)加熱熔化； (3)以300m/s的速度向硅液中噴吹氣渣混合物； (4)倒掉硅液表面的懸浮物，得到去除了硼磷雜質(zhì)的硅液。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種去除硅液中硼磷雜質(zhì)的方法，該方法是先將Ar2、H2O、HCL和SiCL4的混合氣體與SiO2和Na2CO3的混合物進(jìn)行混合，然后將上述氣渣混合物以亞音速噴吹到待處理的硅液中，氣體與硅液中的硼磷反應(yīng)，達(dá)到除硼磷雜質(zhì)的目的。該方法硼和磷去除率高、操作簡單易行，沒有二次污染。
【IPC分類】C01B33-037
【公開號】CN104843710
【申請?zhí)枴緾N201510146936
【發(fā)明人】劉立新
【申請人】杭州太能硅業(yè)有限公司
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年3月31日