一种去除金属硅中硼磷杂质的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种金属硅中去除杂质的精炼方法，尤其涉及一种能去除金属硅中硼磷杂质的方法。
【背景技术】
[0002]光伏产业的蓬勃发展，促使很多学者和企业从事对金属硅进行研宄。由于化学法生产硅材料成本高，投资大，废弃物多等诸多缺点，近些年来，低成本、低污染的冶金法提纯金属硅成了焦点。而金属硅的提纯重点在于去除其中的硼磷杂质，冶金法的产品质量能否达到太阳能行业标准，关键也在于此。
[0003]目前，普通的吹气装置通过Ar+ H2O混合气体喷吹，通过加入Si02+Na20渣系对硅液具有一定的去硼作用。但是，大多吹气装置的零件损耗大、寿命短，而且吹出气泡大，分布不均匀，下料过程中容易堵塞气道，渣料容易结团。Ar+ H2O混合气体具有一定的去硼效果，但是效果差，时间长。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，硅中去除磷杂质尚未找到合适的精炼方法。
[0004]专利CN 102701212 A公开了一种真空状态下，通过充氧气和水蒸气的保护气体，通过保护性气体与硅液反应去除硼磷的方法。该方法需要在真空下进行，通入的保护性气体由于只能接触硅液表面，不能充分与硅液反应。类似的还有专利CN 102616787 A
日本专利N0.066523, 2003公开了一种采用吹气造渣相结合的方式除硼，气体采用氩气和水蒸气，渣为S1jP CaO。该方法需要气体与渣，分别与硅液反应，反应时间长，操作复杂，对磷几乎没有效果。
[0005]美国专利US20070180949公开了一种从底部吹气除硼的方法，气体的组成为氩气、水蒸气、氢气等。该方法底部吹气，工艺要求复杂，除硼有一定效果，但是对磷没有效果。
[0006]等离子体熔炼和电子束熔炼相结合，可以去除硼磷，日本川崎公司对这方面有一定研宄但一直未工业化。而且等离子体和电子束熔炼，投资成本大，工艺要求高，最终冶炼成本和化学法几乎接近，不适合工业化投产。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种去除硅液中硼磷杂质的方法。
[0008]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:一种去除硅液中硼磷杂质的方法，该方法包括以下步骤:
Cl)将气体与渣按照体积比100:3混合，得到气渣混合物；所述气体由体积分数为1%-90%的Ar、体积分数为5%-80%的H20、体积分数为1%_80%的HCL和体积分数为1%_80%的SiCL4组成，所述渣由质量分数为40~55%的S1jP由质量分数为45~60%的Na2CO3组成，其中渣硅质量比为1:10 ；
(2)将金属硅放入石墨坩祸内，通过中频感应加热熔化；
(3)以300m/s的速度向硅液中喷吹气渣混合物； (4)倒掉硅液表面的悬浮物，得到去除了硼磷杂质的硅液。
[0009]本发明的有益效果是:通过亚音速渣气混合喷吹，使渣气与硅液充分接触反应，反应效果更好。Ar2+H20+HCL+SiClJ^g合气体不仅可以去硼，也解决目前非真空去磷难的问题。采用他2(:03代替Na 20，大大增强了与硼反应的能力。
【具体实施方式】
[0010]一种去除硅液中硼杂质的方法，该方法具体为:在电炉硅液精炼过程中，通过亚音速喷吹300m/s气与渣，将气与渣吹入硅液，通过气体、渣与硅液中的硼磷反应，生成B203、BCL3,BH3,PCL3,PCL5,P2O3,杂质吸附到渣液中达到除硼磷杂质的目的。所述气体由体积分数为1%-90%的Ar、体积分数为5%-80%的H20、体积分数为1%_80%的HCL和体积分数为1%_80%的SiCL4组成，所述渣由质量分数为40~55%的S1jP由质量分数为45~60%的似20)3组成；
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
[0011]实施例1
一种去除硅液中硼磷杂质的方法，该方法包括以下步骤:
(O将气体与渣按照体积比100:3混合，得到气渣混合物；所述气体由体积分数为1%的Ar、体积分数为5%的H20、体积分数为14%的HCL和体积分数为80%的SiCL4组成，所述渣由质量分数为55%的S1jP由质量分数为45%的Na2CO3组成，其中渣硅质量比为1:10 ;
(2)将金属硅放入石墨坩祸内，通过中频感应加热熔化；
(3)以300m/s的速度向硅液中喷吹气渣混合物；
(4)倒掉硅液表面的悬浮物，得到去除了硼磷杂质的硅液。
[0012]上述娃液在处理前，硼含量为20ppm，磷含量为27ppm处理后硼含量为10.4ppm，磷含量为17.8ppm，娃液中硼含量降低48%，磷含量降低34%。
[0013]实施例2
一种去除硅液中硼磷杂质的方法，该方法包括以下步骤:
(1)将气体与渣按照体积比100:3混合，得到气渣混合物；所述气体由体积分数为90%的Ar、体积分数为5%的H20、体积分数为1%的HCL和体积分数为4%的SiCL4组成，所述渣由质量分数为40%的S1jP由质量分数为60%的Na 2C03组成，其中渣硅质量比为1:10 ;
(2)将金属硅放入石墨坩祸内，通过中频感应加热熔化；
(3)以300m/s的速度向硅液中喷吹气渣混合物；
(4)过滤硅液中的悬浮杂质，得到去除了硼磷杂质的硅液。
[0014]上述娃液在处理前，硼含量为18ppm，磷含量为26ppm，处理后硼含量为9.7ppm，磷含量为16.9ppm，娃液中硼含量降低46%，磷含量降低35%。
[0015]实施例3
一种去除硅液中硼磷杂质的方法，该方法包括以下步骤:
(1)将气体与渣按照体积比100:3混合，得到气渣混合物；所述气体由体积分数为18%的Ar、体积分数为80%的H20、体积分数为1%的HCL和体积分数为1%的SiCL4组成，所述渣由质量分数为55%的S1jP由质量分数为45%的Na 2C03组成，其中渣硅质量比为1:10 ;
(2)将金属硅放入石墨坩祸内，通过中频感应加热熔化；
(3)以300m/s的速度向硅液中喷吹气渣混合物； (4)过滤硅液中的悬浮杂质，得到去除了硼磷杂质的硅液。
[0016]上述娃液在处理前，硼含量为20ppm，磷含量为30ppm，处理后硼含量为lOppm，磷含量为21ppm，娃液中硼含量降低50%，磷含量降低30%。
[0017]实施例4
一种去除硅液中硼磷杂质的方法，该方法包括以下步骤:
(1)将气体与渣按照体积比100:3混合，得到气渣混合物；所述气体由体积分数为10%的Ar、体积分数为9%的H20、体积分数为80%的HCL和体积分数为1%的SiCL4组成，所述渣由质量分数为40%的S1jP由质量分数为60%的Na 2C03组成，其中渣硅质量比为1:10 ;
(2)将金属硅放入石墨坩祸内，通过中频感应加热熔化；
(3)以300m/s的速度向硅液中喷吹气渣混合物；
(4)过滤硅液中的悬浮杂质，得到去除了硼磷杂质的硅液。
[0018]上述娃液在处理前，硼含量为18ppm，磷含量为31ppm，处理后硼含量为9.9ppm，磷含量为20.5ppm，娃液中硼含量降低45%，磷含量降低34%。
[0019]上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种去除硅液中硼磷杂质的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: (1)将气体与渣按照体积比100:3混合，得到气渣混合物；所述气体由体积分数为1%-90%的Ar2，体积分数为5%-80%的H20、体积分数为1%_80%的HCL和体积分数为1%_80%的SiCL4组成，所述渣由质量分数为40~55%的S1jP由质量分数为45~60%的似20)3组成，其中渣硅质量比为1:10 ； (2)将金属硅放入石墨坩祸内，通过中频感应加热熔化； (3)以300m/s的速度向硅液中喷吹气渣混合物； (4)倒掉硅液表面的悬浮物，得到去除了硼磷杂质的硅液。
【专利摘要】本发明公开了一种去除硅液中硼磷杂质的方法，该方法是先将Ar2、H2O、HCL和SiCL4的混合气体与SiO2和Na2CO3的混合物进行混合，然后将上述气渣混合物以亚音速喷吹到待处理的硅液中，气体与硅液中的硼磷反应，达到除硼磷杂质的目的。该方法硼和磷去除率高、操作简单易行，没有二次污染。
【IPC分类】C01B33-037
【公开号】CN104843710
【申请号】CN201510146936
【发明人】刘立新
【申请人】杭州太能硅业有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年3月31日