一种制备高纯度硅颗粒的方法_2

文档序号:9658902阅读:来源:国知局
于或等于2微米、再优选小于或等于1微 米;
[0056] 进一步优选小于或等于0. 8微米,再优选小于或等于0. 5微米,再优选小于或等 于〇. 3微米,再优选小于或等于0. 2微米,再优选小于或等于0. 15微米,再优选小于或等于 0. 11微米,再优选小于或等于0. 05微米。
[0057] 在本发明的一个优选实施方案中,本发明提供了一种制备高纯度硅颗粒的方法, 步骤a)和c)之间还包括以下步骤:
[0058] b)将所述原料硅颗粒在真空或非氧化气氛下热处理,热处理温度为500°C以上, 热处理时间为30分钟以上。
[0059] 在本发明的一个实施方案中,本发明提供了一种制备高纯度硅颗粒的方法,该方 法包括:
[0060] a)获得原料娃颗粒;
[0061] b)将所述原料硅颗粒在真空或非氧化气氛下热处理,热处理温度为500°C以上, 热处理时间为30分钟以上;
[0062] c)酸洗热处理后的原料硅颗粒。
[0063] 在本发明的一个优选实施方案中,本发明提供了一种制备高纯度硅颗粒的方法, 步骤a)所述原料娃颗粒的平均粒度小于或等于3_,优选小于或等于2_,再优选小于或等 于 1mm;
[0064] 进一步优选小于或等于800微米,再优选小于或等于600微米,01再优选小于或等 于400微米,小于或等于200微米,再优选小于或等于100微米;
[0065] 进一步优选小于或等于80微米,再优选小于或等于60微米,再优选小于或等于40 微米,再优选小于或等于20微米,再优选小于或等于10微米,再优选小于或等于5微米,再 优选小于或等于3微米,再优选小于或等于2微米、再优选小于或等于1微米;
[0066] 进一步优选小于或等于0. 8微米,再优选小于或等于0. 5微米,再优选小于或等 于0. 3微米,再优选小于或等于0. 2微米,再优选小于或等于0. 15微米,再优选小于或等于 0. 11微米,再优选小于或等于0. 05微米。
[0067] 发明人发现,本发明方法可以有效去除原料硅颗粒中的非金属元素,例如B和P。 原料硅颗粒中部分的B和P会在热处理的过程中成为蒸汽而被除去;此外,高温会加速B和 P的扩散速度使得部分B和P会扩散到硅颗粒表面的氧化层中成为氧化物而被酸洗除去。
[0068] 在本发明的一个优选实施方案中,本发明提供了一种制备高纯度硅颗粒的方法, 其中,步骤b)中热处理的温度为700~1500°C,优选为800~1200°C,再优选为900~ ΙΙΟΟΓο
[0069] 在本发明的一个优选实施方案中,本发明提供了一种制备高纯度硅颗粒的方法, 其中,步骤b)中热处理的时间为90分钟以上,优选为100~200分钟,再优选为110~140 分钟。
[0070] 在本发明的一个优选实施方案中,本发明提供了一种制备高纯度硅颗粒的方法, 其中,步骤b)中所述非氧化气氛为惰性气体气氛、还原性气体气氛、或惰性气体和还原性 气体的混合气氛。
[0071 ] 在本发明的一个优选实施方案中,本发明提供了一种制备高纯度硅颗粒的方法, 所述非氧化气氛为氢气和氩气的混合气氛。
[0072] 在本发明的一个优选实施方案中,本发明提供了一种制备高纯度硅颗粒的方法, 氢气和氩气的体积比为2 :98。
[0073] 在本发明的一个优选实施方案中,本发明提供了一种制备高纯度硅颗粒的方法, 其中,步骤a)包括:采用球磨的方法获得所述原料硅颗粒。
[0074] 在本发明的一个优选实施方案中,本发明提供了一种制备高纯度硅颗粒的方法, 球磨的时间为30~400分钟。
[0075] 在本发明的一个优选实施方案中,本发明提供了一种制备高纯度硅颗粒的方法, 球磨的速度为400~1000转/分钟。
[0076] 在本发明的一个优选实施方案中,本发明提供了一种制备高纯度硅颗粒的方法, 其中球磨使用的磨球直径为1~5_。
[0077] 在本发明的一个优选实施方案中,本发明提供了一种制备高纯度硅颗粒的方法, 所述球磨包括以下i)至ii)两步:
[0078] i)将原料硅小块在700~900转/分钟的转速下球磨1~3小时;
[0079] ii)将步骤i)的产物在1000~1200转/分钟的转速下球磨1~3小时。
[0080] 在本发明的一个优选实施方案中,本发明提供了一种制备高纯度硅颗粒的方法, 所述球磨包括:将原料硅小块在氩气的氛围中800转/分钟的转速下使用3mm的磨球球磨 2小时;再在氩气的氛围中1100转/分钟的转速下使用1mm的磨球球磨2小时,获得原料 娃颗粒。
[0081 ] 在本发明的一个优选实施方案中,本发明提供了一种制备高纯度硅颗粒的方法, 其中,步骤c)中酸洗所用的酸溶液含有以下物质的一种或多种:HF、HC1和ΗΝ03。
[0082] 在本发明的一个优选实施方案中,本发明提供了一种制备高纯度硅颗粒的方法, 其中,所述酸溶液含有HF、HC1和ΗΝ03,其中,HF的浓度为0. 3~lmol/L,HCl的浓度为3~ 8mol/L,圆03的浓度为3~8mol/L。
[0083] 在本发明的一个优选实施方案中,本发明提供了一种制备高纯度硅颗粒的方法, 其中HF的浓度为0. 4~0. 6mol/L。
[0084] 在本发明的一个优选实施方案中,本发明提供了一种制备高纯度硅颗粒的方法, 其中HC1的浓度为4~6mol/L〇
[0085] 在本发明的一个优选实施方案中,本发明提供了一种制备高纯度硅颗粒的方法, 其中!1勵 3的浓度为4~6mol/L〇
[0086] 在本发明的一个优选实施方案中,本发明提供了一种制备高纯度硅颗粒的方法, 其中,步骤c)中酸洗使的酸溶液含有乙醇。
[0087] 在本发明的一个优选实施方案中,本发明提供了一种制备高纯度硅颗粒的方法, 每升所述酸溶液中含有〇. 5升乙醇。
[0088] 在本发明的一个优选实施方案中,本发明提供了一种制备高纯度硅颗粒的方法, 其中,步骤c)中酸洗的温度为30~80°C。
[0089] 在本发明的一个优选实施方案中,本发明提供了一种制备高纯度硅颗粒的方法, 其中,步骤c)中酸洗的温度为50~70°C。
[0090] 在本发明的一个优选实施方案中,本发明提供了一种制备高纯度硅颗粒的方法, 其中,步骤c)中酸洗的时间为3小时以上,优选为5小时以上。
[0091 ] 在本发明的一个优选实施方案中,本发明提供了一种制备高纯度硅颗粒的方法, 其中,步骤c)中酸洗的时间为3~18小时。
[0092] 在本发明的一个优选实施方案中,本发明提供了一种制备高纯度硅颗粒的方法, 其中,步骤c)中酸洗的时间为5~7小时。
[0093] 在本发明的一个优选实施方案中,本发明提供了一种制备高纯度硅颗粒的方法, 其中,步骤c)中酸洗包括以下i)至iii)中的一步或多步:
[0094] i)加热含有原料硅颗粒的酸溶液;
[0095] ii)搅拌含有原料硅颗粒的酸溶液;
[0096] iii)超声震荡含有原料硅颗粒的酸溶液。
[0097] 在本发明的一个优选实施方案中,本发明提供了一种制备高纯度硅颗粒的方法, 上述步骤i)至iii)中的任意两项或三项可以同时进行。例如加热和搅拌可以同时进行, 或者加热和超声震荡可以同时进彳丁,再例如揽摔和超声震荡可以同时进行。
[0098] 在本发明的一个优选实施方案中,本发明提供了一种制备高纯度硅颗粒的方法, 上述步骤i)至iii)中的任意两项或三项可以分步进行。例如可以先加热和搅拌一段时间, 再超声震荡一段时间。
[0099] 在本发明的一个优选实施方案中,本发明提供了一种制备高纯度硅颗粒的方法, 其中,步骤c)中酸洗包括:将含有原料硅颗粒的酸溶液在50~70°C下搅拌4~6小时,然 后在30~70°C(例如50~60°C)下超声震荡1~3小时。
[0100] 在本发明的一个优选实施方案中,本发明提供了一种制备高纯度硅颗粒的方法, 其中,步骤c)中酸洗,每升酸溶液中加入0. 1~0. 6kg原料娃颗粒,优选加入0. 2~0. 5kg 原料娃颗粒,再优选加入〇. 3~0. 4kg原料娃颗粒。
[0101 ] 在本发明的一个优选实施方案中,本发明提供了一种制备高纯度硅颗粒的方法, 所述原料硅中硅元素的重量含量为40 %以上,例如50 %以上,再例如60 %以上,再例如 70%以上,再例如80%以上,再例如90%以上。
[0102] 在本发明的一个优选实施方案中,本发明提供了一种制备高纯度硅颗粒的方法, 其中所述原料硅是硅铁。
[0103] 在本发明的一个优选实施方案中,本发明提供了一种制备高纯度硅颗粒的方法, 其中所述原料娃是工业娃,例如是化学用娃,再例如是冶金用娃。
[0104] 在本发明的一个优选实施方案中,本发明提供了一种制备高纯度硅颗粒的方法, 其中所述原料硅是金属硅。
[0105] 在本发明的一个优选实施方案中,本发明提供了一种制备高纯度硅颗粒的方法, 所述高纯度硅颗粒中,硅的重量含量为98. 9 %以上,优选为99. 9 %以上,再优选为99. 92% 以上,再优选为99. 94%以上,再优选为99. 96%以上,再优选为99. 98 %以上,再优选为 99. 99 %以上,再优选为99. 992 %以上,再优选为99. 994%以上,再优选为99. 996 %以上, 再优选为99. 998%以上,再优选为99. 999
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