专利名称：在被分开的固体材料的移动床上的熔融材料的固化的制作方法
技术领域：
本公开涉及用于使可熔融材料的粉末转化为固体块的系统和方法。
背景技术：
高纯度硅粉末可以容易地被获得，并且是用于随后熔融和净化的希望的给料。例如，在硅烷气体的高温分解过程中形成硅粉末，即，SiH4 (g) —Si (s)+2H2(g)。在硅烷分解过程中形成的硅粉末是具有亚微米尺寸、低体密度和高表面积的超细多晶硅微粒的高纯度粉末。然而，所述粉末具有若干个不希望的特性。由于所述粉末的可燃属性和非常细小的微粒尺寸，即小至5nm的微粒尺寸，所以其具有明显的尘爆可能性。利用标准加工和标准设备使所述粉末熔融是困难的或不可能的。在其中熔融可进行的常规加工中，由于粉末的体密度低至单晶材料密度的6%至10%，所以获得了低产量。不使用专用设备来处理和加工所述粉末是困难的且是不整洁的，这是因为材料容易变得漂浮在空气中。最后，粉末因其低体密度而具有增加的包装、存储和运输成本。由于这些挑战，存在对于以下方法的需求使硅粉转化为更大的固体块而不引入污染物，且不需要昂贵的消耗性模具或另外的对于固化块在随后的熔融和加工前的降低尺寸的加工。
发明内容
本文描述了一种固化器，所述固化器具有位于传送器上的珠床。床被定位成接纳来自粉末熔炉的排放开口的熔融材料。在一些情形中，粉末熔炉是回转管炉。振动装置联接到传送器。在特定布置中，驱动器是电磁振动装置。冷却气体流过一个或多个在传送器上方且沿传送器定位的喷嘴。收集容器定位在传送器的下游端，所述收集容器包括筛选装置，所述筛选装置具有开口，所述开口的尺寸被设定成允许珠体通过。通过筛选装置的珠体返回到熔炉排放点的传送器上游。珠补充系统将另外的珠体提供到床。在一些布置中，固化器部件容纳在被水冷壁限定的且包含不活泼气体的固化腔室内或器室内。冷却气体和不活泼气体有利地具有相同的或相容的化学成分。粉末在熔炉内熔融。所产生的熔融的液体通过排放开口流出且流到珠床上。有利地，珠体和粉末具有相同的或相容的化学成分，且珠体的纯度水平典型地至少与熔融液体同样高。在特定的情形中，珠体的纯度经济实际情况下足够高，以限制固化块的污染。流过喷嘴的冷却气体将珠体和熔融液体冷却。液体固化为块体，典型地在块体固化时将多个珠体结合到块体内。珠床最好会具有足够的深度以防止熔融物质由于与传送器表面接触而导致的污染。另外，熔融材料与传送器接触将导致污垢累积，这可能限制传送器的移动物体的能力。随着液体流到珠床上并固化传送器可周期性地停止，因此产生多个固化的块体。 固化的块体和未被结合的珠体在传送器端部落下且落入收集容器内。未被结合的珠体通过筛选装置且返回到珠床。可提供补充珠体系统以将珠体添加到床以替代被结合到固化块体内的珠体。在一些实施例中，每个固化的块体基本上由固体硅块和硅珠构成。固化块体适合于制备硅锭。本发明的目的、特征和优点将从如下的详细描述中参考附图显见。
各图为图1是用于使粉末转化为多个固体块的系统的示意图。图2是第一个硅块的垂直横截面的照片。图3是图2的块体的下表面的照片。图4是第二硅块的上表面的照片。图5是图4的块体的下表面的照片。图6是图4的块体的侧视图的照片。
具体实施例方式在此公开了以下系统和方法，所述系统和方法用于从粉末熔炉接纳熔融液体流， 随后在维持非常高的纯度水平且不使用模具的同时，使液体转化回到固化形式。合适的材料包括但不限制于铝、铜、锗、铁、镍、硅、钛、锌和锆。例如，使硅粉末熔融并转化为多个固体硅块体，例如硅块。熔融液体在被精细分开的材料床上有利地以连续过程固化。虽然以下论述部分参考硅进行，但本领域的一般技术人员将理解的是，例如以上所列出的其它可熔融的粉末也可与所述的系统和方法一起使用。图1示出了用于使液体转化为固体块的系统10。系统10包括固化器20和粉末熔炉30。固化器20包括传送器40、一个或多个驱动器50、珠床60、多个冷却喷嘴70、收集容器80、筛选装置90和珠返回装置100。传送器40的长度和宽度基于许多变量确定。这些变量可包括传送器40的速度、 待被形成的固体块110的尺寸、气体喷嘴70的冷却容量以及传送器启动和停止时间的组合。对参数进行选择，从而为固化的块体110设置传送器40上的驻留时间，从而保证块体的外表面被充分固化，以大体上防止随后熔接到筛选装置90或被筛选装置90污染，和/或熔接到其它块体。传送器40的宽度被选择成当液流34接触珠床60或固化块体110时， 使得任何液体飞溅在传送器上实现最大驻留。在一些布置中，传送器40的长度为8英尺至 12英尺，宽度为2英尺至4英尺。一个或多个驱动器50以可操作方式联接到传送器40。在一些布置中，驱动器50 是将振动运动施加到传送器40的振动装置。振动运动提供了无滑动部分的传送器运动，所述滑动部分可能是因部件磨损导致的污染的来源。在特定的布置中，驱动器50是电磁振动驱动器。振动传送器的速度可无限调节，且可通过脉冲运动而容易地启动和停止。在其它布置中，如果部件易于受到摩擦磨损则可利用带或链斗式传送器，且任何磨损产物被隔离而不与从熔炉30排放的熔融液体、珠床60、固化的块体110和冷却气体接触。传送器40具有支承珠床60的上表面42。在一些布置中，上表面42覆盖有硅基材料，以提供耐磨力。例如，上表面42可覆盖有碳化硅或氮化硅。为产生具有总体均勻成分的固体块，珠床60的珠体和从粉末熔炉30分配的熔融液体具有总体类似的化学成分。例如，如果熔融液体是高纯度硅，则珠体也是高纯度硅。当在本文中使用时，“大体上类似的化学成分”指除了可能存在的小量(例如小于2wt% )杂质之外，珠体的化学成分与熔融液体相同，且进一步指珠体的纯度与熔融液体成分相比变化小于士 1%，例如与熔融液体成分相比小于士0.5%，小于士0. 1%，或小于士0.01% (例如，如果液体是99%的纯硅，则珠体为99士0. 01%的纯硅)。典型地，熔融液体的纯度至少为98%。然而，优选地，熔融液体的纯度至少为99%，且更优选地为99. 99%。希望的是， 珠体至少与熔融液体一样纯。因此，如果熔融液体的纯度为99%，则珠体的纯度大于等于 99%。在特定的布置中，珠体纯度经济上实际足够高，以限制固化块体的污染。纯度的可接受的变化至少部分地取决于产品的希望的最终用途。在一些布置中，熔融液体和珠体都基本上由硅构成。珠体可具有任何几何构造，且可具有规则或不规则的构造。典型地，珠体是大体上球形的。在一些布置中，珠体大体上是平均直径在0. Imm至3. Omm范围内的球形，例如是平均直径在0. 5mm至2. Omm范围内或0. 75mm至1. 5mm范围内的球形。粉末熔炉30包括适合于容纳熔融材料体的炉身。合适的粉末熔炉包括电弧熔炉、反射熔炉、旋转熔炉、塔式熔炉和真空熔炉。在一些布置中使用旋转熔炉。合适的粉末熔炉例如由 Harper International Corp. , Lancaster, New York 制造。示例性的回转管炉在WO 2009/139830中描述，在此通过引用将其合并。在图1的图示的布置中，熔炉30的炉身具有定位在珠床60上方的排放开口 32。典型地，排放开口到位在珠床60上方IOOcm 至200cm处。在一些布置中，如果设备的物理约束使得降低高度是可能的，则高度可以小于 IOOcm0希望的是，高度被最小化以包含任何飞溅轨迹，使得飞溅被约束到珠床60的宽度， 且不飞溅高过冷却喷嘴70或珠床60上方的其它结构。排放开口 32具有尺寸被设定成允许液体的熔融流34通过开口的横截面积，同时最小化来自熔炉30的辐射热传递。在一些布置中，熔融流；34可以通过50kg/小时的流量通过排放开口 32。在特定的布置中，流量为 25kg/小时。熔炉30被操作成使包含在炉身内的粉末的温度提高到高于粉末的熔点的温度， 然后维持此升高的温度。如果粉末是硅，则熔炉被操作成将炉身的内含物维持在高于硅的熔点的温度，即高于1414°C。例如，温度可被维持在1450°C至1600°C或被维持在从1500°C 至1550°C。当熔融硅时，最好在熔炉30的炉身内维持不活泼气体。典型地，不活泼气体是氩、氢、氦或所述氩、氢、氦的组合。氢和氦具有优良的导热性。然而，典型地使用氩，这是因为氩比氢更不危险且比氦更廉价。硅的液体流34通过排放出口 32流到珠床60上。在一些布置中，液体流34具有小时的流量。然而，流量可被降低以产生更小的块体110和/或以优化固化。液体硅
34在向珠床60下落时开始将热传递到周围环境。在特定的布置中，固化器20包括固化器室(未示出)，所述固化器室具有至少部分地由冷却的腔室壁限定的腔室。腔室壁例如可被水冷且可具有能吸收辐射热的表面处理或涂层。传送器40容纳在固化腔室内。当以例如高纯度硅的反应性或高纯度材料操作时，在固化腔室内可维持不活泼气体。在一些布置中，固化器室是气密性的。在其它布置中，固化器室在正压力下被操作以最小化或防止周围气氛进入到器室内。在一些情形中，熔炉30的炉身内的不活泼气体和固化腔室内的不活泼气体具有相同或大体上类似的化学成分，并可从共同的气体源被供给。气体可以是氩、氢、氦或所述氩、氢、氦的组合。可选地，气体是循环的。利用穿过沿着所述珠床的长度定位的所述多个冷却喷嘴70的定向冷却不活泼气体流来对块体110和珠床60进行进一步冷却。在一些情形中，有利的是，不活泼气体具有与熔炉30内的不活泼气体以及固化腔室内的不活泼气体相同的成分。在其它情形中，器室内的不活泼气体和固化腔室内的不活泼气体具有不同的成分。例如，当在熔炉30的炉身内使用氩时，氢和/或氦可被添加到固化腔室内的氩中以增加通过冷却喷嘴70的气体的导热性和有效性。在一些布置中，硅珠珠床60被维持在相对低的温度下以便于固化。例如，珠床60的温度可被维持为小于25°C、小于50°C、小于100°C或小于150°C。在特定布置中，珠床60可被更进一步冷却，例如冷却至-100°C，以限制珠体结合到固化的块体110中和/或以增加产量。随着液体硅流34穿过冷却不活泼气体下落，液体硅流34通过对流热传递而失去热能并开始固化。当冷却流34接触珠床60内的相对冷的硅珠时，冷却流34因向环境的连续的辐射和对流热传递以及向珠体的传导热传递而迅速固化。当硅在珠床60上固化时，硅形成固化的块体110。典型地，当块体110固化时，来自珠床60的多个硅珠结合到块体110 的下表面内。所产生的固化的块体包括嵌入(即牢固地置入)在块体内的多个珠体。在一些示例中，固化的块体包括直至40wt%的珠体，例如直至30wt%的珠体或直至20wt%的珠体。珠体结合的下限可至少部分地取决于操作的经济性。一般地，所产生的固化的块体包括至少2wt%的珠体、至少5wt%的珠体或至少10wt%的珠体。在工作实施例中，发现固化的块体110的大约由珠体构成。图2至图6是根据本文所描述的内容而形成的固化硅块的照片。图2是从顶部观察直径大约22mm的硅块的横截面。图3是图2中的块体的下表面的照片，图中示出了被结合的珠体。图4至图5分别是根据本文所描述的内容而形成的硅块的上表面和下表面的照片。图6是图4至图5中的块体的侧视图。如在图2的横截面中所示出，一些珠体可完全嵌入在固化的块体内。如在图3至图6中所示出的，其它珠体部分地嵌入在块体内，即珠体的一部分被嵌入，而珠体的剩余部分从固化块体的表面突出。在固化块体内的珠体的百分比根据块体的尺寸而变化。例如，当最初层的液体硅在冷却的珠体的上表面上冷却且固化时，硅的相对低的导热性导致高的热梯度，即正在固化的块体的顶部处于比块体的下表面明显更高的温度。当另外的液体流到正在固化块体上时，块体的下表面维持固化且不再发生珠体的结合。因此，更大的块体与更小的块体相比具有较低的被结合的珠体的相对百分比。为最小化与将另外的珠体提供到固化器相关的成本，被结合的珠体的百分比被最小化。然而，在一些布置中，可有利地允许被结合的珠体的更高的百分比以提供增加的产量。当制备用于坩锅填料的块体和随后的铸锭时，最大块尺寸在直径上略微大于100mm。在一些布置中，块在直径上小于30mm至40mm。
参考图1，珠床60内的珠体被维持在足够的深度，以在块体110和传送器40之间维持未被结合的珠体的层。未被结合的珠体层防止污垢堆积形成在传送器40的上表面42 上，并且还最小化或防止液体34和块体110由于与传送器表面接触所导致的污染。希望的是，珠床60被维持在2cm至IOcm的深度，例如被维持在4cm至6cm的深度。振动装置50可被调整以控制传送器40的速度。典型地，传送器使珠体以30cm/ 分至1800cm/分的速度移动。在特定的布置中，传送器40周期性地停止和再次启动。例如，传送器可每1秒至25秒停止5秒至20秒的时段，以形成的希望尺寸的离散块。调整传送器速度和/或周期性地停止传送器40允许操作者控制块体110的尺寸，如现有技术中一般技术人员将理解的那样。例如，为利用小时的流量的液体流34生产体积为27cm3 的块体，传送器会大致停止9秒。如果传送器的速度为900cm/分且块体之间希望的距离为15cm，则传送器在停止点之间运行1秒。假定传送器的从堆积点到传送器端部的长度为 300cm，则块体会保持在传送器上200秒，然后排放到收集容器内。调整传送器速度和/或周期性地停止传送器40也保证块体110在到达传送器端部前被充分地固化并冷却。希望的是，块体110的外表面被充分固化以避免与其它块体或珠体熔合，且避免与筛选装置90熔合。另外，块体110在排放到收集容器80前被充分冷却， 以最小化或防止块体与筛选装置90的接触导致的污染。在一些布置中，当液体硅34流动时传送器40提供了连续的移动以产生延长的块体。当块体110到达传送器40的下游端时，块体110随着未被结合的珠体从珠床60 下落到收集容器80内。当生产例如高纯度硅的高纯度材料时，容器应由非污染材料制成或以非污染材料作为衬里。希望的材料抵抗侵蚀性磨损和冲击、抵抗略高的温度、是热的良导体且/或具有高的偏析系数以实现随后的熔融的方向性固化净化。例如，高铬钢可以是用于收集容器80的合适的材料。筛选装置90定位在图示的容器80的底部。筛选装置90具有多个开口，所述多个开口的尺寸被设定成大致允许未被结合的珠体通过开口而防止块体110通过。希望的是， 容器80的尺寸被充分设定以收集若干个块体110。在一些布置中，容器80受到震动或振动以保证未被结合的珠体通过筛选装置90下落。当容器80充满时，将容器80移除且以空的容器替换。在一些布置中，容器80适合于直接将块体110运输到最终使用者。对于不活泼气体操作，系统被构造成使得充满的容器可从固化器壳体通过空气锁(未示出)移除，或从开口通过具有气密性门(未示出)的固化器壳体拆卸，以最小化不活泼气体在容器更换期间的损失。在容器更换期间，传送器40停止。通过筛选装置90落下的珠体可在熔炉排放开口 32的上游返回到珠床60。珠体通过任何合适的装置100返回。例如，装置100可以是传送器。在特定的布置中，装置100是链斗式传送器。如上所述，当液体流34接触珠床60并开始固化时，多个珠体被结合到每个块体 110内。为补偿未返回到珠床60的已被结合的珠体，提供了补充珠体系统120。补充珠体系统120在熔炉排放开口 32的上游将另外的珠体60输送到珠床60。充分的珠体被添加以将珠床60维持在希望的深度。通过所公开的方法的实施例生产的固化的硅块可用于通过任何合适的方法制造晶体硅锭。例如，单晶硅锭可通过Czochralski过程制备。为开始Czochralski过程，一个或多个硅块被装载到柱形圆底坩锅内并被熔融。当多晶硅在坩锅内已完全熔融为熔融硅块时，随着本领域一般技术人员引导机构将“种子晶体”浸入到熔融的硅块内/从熔融的硅块内收回“种子晶体”，Czochralski过程的主要功能开始。通过缓慢收回(或“拉回”)种子晶体并仔细控制慢冷却速度，单独晶体锭可“生长”为希望的尺寸或重量。用于制备硅锭的另一个合适的方法是方向性固化。在本领域一般技术人员已知的方向性固化过程中，一般矩形的平底容器(在此称为“模具”)被填充以硅块且随后在不活泼气体下熔融。当模具的被称为“装料”的多晶硅成分已完全熔融成所希望的熔融硅块的状态时，模具的底部(且因此包含在其内的装料)以受控方式被允许冷却。当发生此冷却时，一个或多个晶体在装料中成核且向上生长，因此将杂质推出膨胀中的晶体微结构。整个熔融硅块的此缓慢冷却过程允许晶体生长到大的尺寸。用于通过方向性固化生产硅锭的示例性方法的实施例在美国专利No. 7，141，114中描述，在此通过引用将其合并。关于所公开的本发明的原理可应用的许多可能实施例，应认识到图示的实施例仅是本发明的优选示例且不应视作限制本发明的范围。而是本发明的范围通过所附权利要求限定。
权利要求
1.一种用于将粉末熔炉内产生的液体转化为固体块的系统，包括熔炉，所述熔炉能够被操作成接收且熔融粉末，以形成液体，并将所述液体经由排放开口排放；传送器，所述传送器具有上表面；珠床，所述珠床由所述上表面支承，且所述珠床的至少一部分位于所述排放开口的下方；至少一个驱动器，所述至少一个驱动器以可操作的方式联接到所述传送器，以使得被支承的材料沿着所述传送器移动；和收集容器，所述收集容器被定位成从所述传送器接收材料。
2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括冷却气体源；和至少一个喷嘴，所述至少一个喷嘴连接到所述冷却气体源，且被定位成将冷却气体传送到由所述传送器支承的材料。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述熔炉是回转管炉。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的系统，其中，所述至少一个驱动器是多个振动驱动器。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的系统，其中，珠体和所述液体具有大体上类似的化学成分。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述珠体和所述液体基本上由硅构成。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的系统，进一步包括筛选装置，所述筛选装置限定有多个开口，所述多个开口的尺寸和位置被设定成允许珠体穿出所述收集容器。
8.根据权利要求7所述的系统，进一步包括传送工具，所述传送工具用于将来自所述收集容器的珠体运送到所述珠床的、位于所述排放开口上游的位置。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的系统，进一步包括补充珠体系统，所述补充珠体系统能够被操作成在所述排放开口的上游将珠体输送到所述珠床。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的系统，进一步包括固化器室，所述固化器室至少容纳所述传送器、所述珠床和不活泼气体，其中，所述固化器室包括冷却的腔室壁，所述腔室壁具有能吸收辐射热的表面处理。
11.根据权利要求10所述的系统，进一步包括冷却气体源和在所述腔室壁附近限定至少一个气体通路的结构，以沿着至少一部分所述腔室壁引导冷却气体流；和其中，所述冷却气体和所述不活泼气体具有类似的化学成分。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述冷却气体包括氩、氦、氢或者所述氩、氦、 氢的任何组合。
13.一种用于使粉末转化为固体块的系统，包括熔炉，其中，所述熔炉能够被操作成熔融粉末，所述熔炉进一步包括排放开口 ；传送器，所述传送器位于所述排放开口的下方；珠床，所述珠床由所述传送器支承；多个振动驱动器，所述多个振动驱动器以可操作的方式联接到所述传送器；多个喷嘴，所述多个喷嘴被定位成将冷却气体传送到由所述传送器支承的材料； 收集容器，所述收集容器被定位成从所述传送器接收材料；筛选装置，所述筛选装置限定有多个开口，所述多个开口的尺寸和位置被设定成允许珠体穿出所述收集容器；传送工具，所述传送工具用于将穿出所述收集容器的珠体运输到所述珠床的、位于所述排放开口上游的位置；和补充珠体系统，所述补充珠体系统能够被操作成在所述排放开口上游将珠体输送到所述珠床。
14.根据权利要求13所述的系统，进一步包括固化器室，所述固化器室包括冷却的腔室壁，且所述固化器室至少容纳所述传送器、所述珠床和不活泼气体。
15.一种用于使硅粉末转化为固体硅块的系统，包括回转管炉，所述回转管炉能够被操作成接收且熔融基本上由硅构成的粉末，以形成液体，并将所述液体经由排放开口排放； 传送器，所述传送器具有上表面；珠床，所述珠床由所述上表面支承，且所述珠床的至少一部分位于所述排放开口的下方，其中，所述珠体基本上由硅构成；至少一个驱动器，所述至少一个驱动器以可操作的方式联接到所述传送器，以使得被支承材料沿着所述传送器移动；和收集容器，所述收集容器被定位成从所述传送器接收材料。
16.根据权利要求15所述的系统，进一步包括驱动器系统，所述驱动器系统以可操作的方式联接到所述传送器，其中，所述驱动器系统被构造成周期性地启动和停止所述传送器；固化腔室，其中，至少所述传送器定位在所述固化腔室内； 多个喷嘴，所述多个喷嘴被定位成将冷却气体传送到由所述传送器支承的材料； 筛选装置，所述筛选装置限定有多个开口，所述多个开口的尺寸和位置被设定成允许珠体穿出所述收集容器；传送工具，所述传送工具用于将穿出所述收集容器的珠体运输到所述珠床的、位于所述排放开口上游的位置；和补充珠体系统，所述补充珠体系统能够被操作成在所述排放开口上游将珠体输送到所述珠床。
17.一种用于使粉末转化为固体块的方法，所述方法包括 在熔炉内熔融粉末，以形成液体；使所述液体流经由排放开口堆积在由传送器支承的珠床上，其中，所述珠体和所述粉末具有类似的化学成分；使所述珠床和所堆积的液体冷却，从而所述液体发生固化，并在所述珠床上形成固体块；使所述固体块沿所述传送器移动；和收集所述固体块。
18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括将所述粉末转化为多个固体块，并收集所述多个固体块。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其中，所述粉末和所述珠体基本上由硅构成。
20.根据权利要求17至19中的任一项所述的方法，其中，冷却所述珠床和所述液体的步骤包括使得冷却气体流过至少一个喷嘴，所述至少一个喷嘴被定位成将冷却气体传送到由所述传送器支承的材料。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述冷却气体包括氩、氦、氢或者所述氩、氦、 氢的任何组合。
22.根据权利要求17至21中的任一项所述的方法，其中，所述方法在不活泼气体中进行。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述冷却气体和所述不活泼气体具有类似的化学成分。
24.根据权利要求17至23中的任一项所述的方法，进一步包括步骤随着所述液体流到位于所述传送器上的所述珠床上，周期性地停止所述传送器。
25.根据权利要求17至M中的任一项所述的方法，其中，所述传送器是振动传送器。
26.根据权利要求17至25中的任一项所述的方法，其中，所述珠床具有足够的深度，以避免由于所述液体与所述传送器的接触所导致的污染。
27.根据权利要求17至沈中的任一项所述的方法，包括 将所述固体块和未被结合的珠体收集在容器内；和使得未被结合的珠体以与所述固体块分开的方式穿过所述容器。
28.根据权利要求27所述的方法，进一步包括使得所述未被结合的珠体返回到所述珠床的、位于所述排放开口上游的位置。
29.一种用于使硅粉末转化为固体块的方法，所述方法包括在回转管炉内熔融粉末，以形成液体，其中，所述粉末基本上由硅构成； 使得液体流经由排放开口堆积在由传送器支承的珠床上，其中，所述珠体基本上由硅构成；冷却所述珠床和所堆积的液体，使得所述液体发生固化，并在所述珠床上形成固体硅块；沿着所述传送器移动所述固体硅块；和收集所述固体硅块。
30.根据权利要求四所述的方法，其中，冷却步骤包括使得冷却气体流过多个喷嘴，所述多个喷嘴被定位成将冷却气体输送到由所述传送器支承的材料，所述方法进一步包括将所述固体硅块和未被结合的珠体收集在容器内；使得所述未被结合的珠体以与所述固体硅块分开的方式穿出所述容器离开；和使得所述未被结合的珠体返回到所述珠床的、位于所述排放开口上游的位置。
31.一种产品，所述产品基本上由以下物质构成固体块，所述固体块基本上由铝、铜、锗、铁、镍、硅、钛、锌或锆构成；和多个嵌入到所述固体块内的珠体，其中，所述珠体和所述固体块具有大体上类似的化学成分。
32.根据权利要求31所述的产品，其中，按重量比计算，所述产品百分之四十(40wt%)由珠体构成。
33.根据权利要求31或32所述的产品，其中，所述珠体和所述固体块基本上由硅构成。
34.一种用于使用固化硅块的方法，所述方法包括提供至少一个固化硅块，所述至少一个固化硅块基本上由硅块和多个嵌入到所述硅块内的硅珠构成；将所述至少一个固化硅块放置在容器内；使所述至少一个固化的硅块熔融，以在所述容器内提供熔融的硅块；和由所述熔融的硅块生产硅锭。
全文摘要
公开了用于使粉末转化为固体块的系统和方法。设置熔炉以熔化粉末且将所产生的熔融的材料的流输送到位于振动传送器上的珠床。冷却气体流过在传送器上方且沿传送器定位的喷嘴以冷却珠体和液体。液体固化并形成固体块，结合来自珠床的珠体。传送器可周期性地停止以产生多个离散的固体块。块体和未被结合的珠体落入收集容器内。未被结合的珠体通过筛选装置离开并返回到珠床。补充珠体系统将珠体按需要添加到珠床，以维持合适的床深。在一些布置中，粉末和珠体基本上由硅构成，且所形成的固体块适合于制备硅锭。
文档编号C21B13/14GK102272048SQ201080004149
公开日2011年12月7日 申请日期2010年1月7日 优先权日2009年1月7日
发明者罗伯特·J·格尔特森 申请人:瑞科硅公司