专利名称：冶金硅中杂质硼的去除方法
技术领域：
本发明涉及一种冶金硅材料的提纯工艺，尤其是涉及一种可去除 冶金硅中杂质硼的方法。
背景技术：
人们已经发现化石能源储量急剧减少，同时在使用化石能源时对 环境严重地污染，人类积极发展既环保又可再生的新型能源。目前， 已经进入人类生活中的可再生绿色能源有太阳能、风能等，其中太阳 能是人类最重视的一种，这种情况在发达国家能够很好的体现。硅材 料是应用最广泛的太阳能电池板材料，根据硅材料的用途，可将硅材 料分为电子级和太阳能级两种。现在基本上用电子级废料或边角料来 生产太阳能电池生产，由于这种料较少而生产太阳能电池需要大量的 硅料，这很大程度制约着太阳能行业的发展。在目前硅材料供不应求以及能够让普通老百姓享受i:阳能发电技术，研究人员一直在寻找一 种低成本生产太阳能电池硅材料的方法，而现在投入最大和研究最多 的一种新的提纯太阳能级多晶硅方法就是冶金法(也有称为物理法)。在CN1628076A中提到了提纯的概念，在硅中有金属杂质和非金 属杂质，金属杂质有铁、铝、钙、铜等，它们由于分离系数比较小， 通过几次定向凝固，就可以将它们降低到非常低的水平；但对于分离 系数比较大的元素如硼和磷，则很难通过定向凝固方法来除去，因此 必须通过其他方式除去。比如，对于硼的去除方法在CN1628076A中 提到造渣法和等离子方法，该方法都是通过将硅熔化后，采用造渣和 等离子方法来除硼，这其中的问题是，高温容易造成安全事故，要求 造渣量较大。本发明人主要针对硅材料中硼的去除方法，利用冶金原理，通过 一种特殊的方法来提纯冶金廷，考虑到高温作业的难度，通过在较低 的温度下来去除硅中的硼，以较为简单的方式去除硅中的硼，同时达 到降低投资成本的目的，以满足低成本生产太阳能级多晶硅的需要， 本案由此产生。发明内容本发明的目的在于针对现有的太阳能级多晶硅提纯工艺中杂质去除难、成本的缺陷，提供一种能在较低的温度下来去除硅中的硼， 去除方式简单，且成本较低的冶金硅中杂质硼的去除方法。 为实现上述目的，本发明的技术方案为 一种冶金硅中杂质硼的去除方法，包括以下步骤-第一步，酸洗将冶金硅粉，放在酸中浸泡6小时 48小时， 再清洗、烘干i第二^， i/Q热氧化经第一步酸洗、清洗、烘过的硅粉放入反应器中加热到300°C 700°C，然后通入氧化性气体进行氧化反应，反 应时间为6小时 72小时；第三步，浸泡..经第二步加热氧化过的硅粉，放入水或者酸中浸 泡1小时 50小时，再清洗干净；第四步，烘烤将第三步浸泡、清洗的硅粉，在10(TC 30(TC 温度下进行烘烤，烘烤时间为6小时 24小时。其中，第一步所述硅粉的粒度在50目 2000目，可以由市场上 直接购买而得，也可采用冶金硅原料通过磨粉机进行破碎，从而得到 粒度在50目 2000目的硅粉。而所述的冶金硅原料可通过购买或者 自产金属硅，磨粉机可以是广义磨、球磨、超细微粉磨、普通磨粉机 中的一种或者几种。第一步酸洗所用的酸可以采用盐酸、硫酸、醋酸中的一种或者多 种，通过酸洗可以除去硅粉中的金属杂质。第一步经过酸浸泡后，可采用去离子水、蒸馏水、自来水中的一 种或者多种对硅粉清洗，并最终烘干。第二步所述反应器可以是封闭、半封闭、敞开式的容器；氧化性 气体可以是空气或者氧气的任意一种；为加速其反应速度，在氧化反 应的同时对硅粉进行搅拌。第三步所述的水可以是自来水或去离子水，酸可以采用盐酸、硫 酸、醋酸中的一种或者多种，浸泡后的硅粉，用水清洗干净。本发明的原理是先由酸冼去除硅粉中的金属杂质，再由加热氧 化将硅粉中的硼等非金属杂质氧化成可溶于水或酸的氧化物，然后， 通过水或者酸浸泡，去除硅粉中的硼等非金属杂质。本发明的有益效 果为由于在较低的温度下完成提纯，操作更加容易简单，同时降低 了提纯成本，这样就为后道工序提供优质原料，从而很好地实现低成 本生产出能满足太阳能级多晶硅的要求。以下结合具体实施方式
对本发明作进一步说明。
具体实施方式
实施例1将自产或购买硼含量为60ppm的金属硅块放入广义磨中破碎，得 到粉末粒度在50目 800目之间，将50目的硅粉放入酸中浸泡6小 时以去除金属杂质，再采用等离子水进行清洗，清洗后的硅粉放入烤 箱烘烤，当硅粉处于干燥状态后，把经过处理后的硅粉放入封闭式的 反应器中，将反应器加热到70(TC并通入氧气，并在此过程不对硅粉 进行搅拌，处理时间为72小时，使硼等非金属杂质被氧化成可溶于 水或酸的氧化物。将氧化过的硅粉放入盐酸中浸泡48小时，去除硼 等非金属杂质的氧化物，再用去离子水清洗，并进行烘烤，烘烤温度 为20(TC，经过6小时硅粉处于干燥状态。经上述处理后，金属硅的 硼含量是44ppm。 '实施例2将在实施例1中粒度在300目的硅粉放入酸中浸泡12小时以去 除金属杂质，再采用自来水进行清洗，清洗后的硅粉放入烤箱烘烤， 当硅粉处于干燥状态后，把经过处理后的硅粉放入封闭式的反应器 中，将反应器加热到50(TC并通入氧气，并在此过程不对硅粉进行搅 拌，处理时间为72小时，使硼等非金属杂质被氧化成可溶于水或酸 的氧化物。将氧化过的硅粉放入盐酸中浸泡6小时，去除硼等非金属 杂质的氧化物，再用去离子水清洗，并进行烘烤，烘烤温度为15CTC， 经过8小时硅粉处于干燥状态。经上述处理后，金属硅的硼含量是 32ppm。实施例3将在实施例1中粒度在500目的硅粉放入酸中浸泡48小时以去 除金属杂质，再采用去离子水进行清洗，清洗后的硅粉放入烤箱烘烤， 当硅粉处于干燥状态后，把经过处理后的硅粉放入半封闭式的反应器 中，将反应器加热到30(TC并通入空气，并在此过程对硅粉进行搅拌， 处理时间为4纟小时，使硼等非金属杂质被氧化成可溶于水或酸的氧 化物。将氧化过的硅粉放入王水中浸泡12小时，去除硼等非金属杂 质的氧化物，再用蒸馏水清洗，并进行烘烤，烘烤温度为15(TC，经 过8小时硅粉处于干燥状态。经上述处理后，金属硅的硼含量是 28ppmc实施例4 '将自产或购买硼含量为40ppm的金属硅块放入超细微粉磨中破 碎，得到粉末粒度在500目 1200目；将粒度在1200的硅粉放入酸 中浸泡36小时以去除金属杂质，再采用等离子水进行清洗，清洗后 的硅粉放入烤箱进行烘烤。当硅粉处于干燥状态后，把经过处理后的硅粉放入敞开式的反应器中，将反应器加热到45(TC并通入空气，并 在此过程不对硅粉进行搅拌，处理时间为6小时，使硼等非金属杂质 被氧化成可溶于水或酸的氧化物。将氧化过的硅粉放入硝酸中浸泡 36小时，去除硼等非金属杂质的氧化物，再用去离子水清洗，并进 行烘烤，烘烤温度为300°C，经过24小时硅粉处于干燥状态。经上 述处理后，金属硅的硼含量是17ppm。实施例5将在实施例4中粒度在800目的硅粉放入酸中浸泡48小时，以 去除金属杂质，再采用自来水进行清洗，清洗后的硅粉放入烤箱烘烤， 当硅粉处于干燥状态后，把经过处理后的硅粉放入半封闭式的反应器 中，将反应器加热到30(TC并通入氧气，并在此过程对硅粉进行搅拌， 处理时间为48小时，使硼等非金属杂质被氧化成可溶于水或酸的氧 化物。将氧化过的硅粉放入硝酸中浸泡14小时，去除硼等非金属杂 质的氧化物，再用蒸馏水清洗，并进行烘烤，烘烤温度为20(TC，经 过16小时硅粉处于干燥状态。经上述处理后，金属硅的硼含量是 15ppm。实施例6将自产或购买硼含量为60ppm的金属硅块放入普通磨机中破碎， 得到粉末粒度在300目 600目；将粒度在600的硅粉放入酸中浸泡 36小时以去除金属杂质，再采用等离子水进行清洗，清洗后的硅粉 放入烤箱进行烘烤。当硅粉处于干燥状态后，把经过处理后的硅粉放 入敞开式的反应器中，将反应器加热到45(TC并通入氧气，并在此过 程对硅粉进行搅拌，处理时间为36小时，使硼等非金属杂质被氧化 成可溶于水或酸的氧化物。将氧化过的硅粉放入王水中浸泡36小时， 去除硼等非金属杂质的氧化物，再用去离子水清洗，并进行烘烤，烘 烤温度为3(XTC，经过24小时硅粉处于干燥状态。经上述处理后， 金属硅的硼含量是20卯m。实施例7将自产或购买硼含量为60ppm的金属硅块放入普通磨机中破碎， 得到粉末粒度在300目 600目；将粒度在600的硅粉放入酸中浸泡 36小时以去除金属杂质，再采用等离子水进行清洗，清洗后的硅粉 放入烤箱进行烘烤。当硅粉处于干燥状态后，把经过处理后的硅粉放 入敞开式的反应器中，将反应器加热到450。C并时，去除硼等非金属杂质的氧化物，再用去离子水清洗，并进行烘烤，烘烤温度为30(TC，经过24小时硅粉处于干燥状态。经上述处理后， 金属硅的硼含量是24ppm。 实施例8将自产或购买硼含量为60ppm的金属硅块放入普通磨机中破碎， 得到粉末粒度在300目 600目；将粒度在600的硅粉放入酸中浸泡 36小时以去除金属杂质，再采用等离子水进行清洗，清洗后的硅粉 放入烤箱进行烘烤。当硅粉处于干燥状态后，把经过处理后的硅粉放 入敞开式的反应器中，将反应器加热到45(TC并通入氧气，并在此过 程对硅粉进行搅拌，处理时间为36小时，使硼等非金属杂质被氧化 成可溶于水或酸的氧化物。将氧化过的硅粉放入王水和氢氟酸中浸泡 26小时，去除硼等非金属杂质的氧化物，再用去离子水清洗，并进 行烘烤，烘烤温度为300'C，经过24小时硅粉处于干燥状态。经上 述处理后，金属硅的硼含量是18卯m。
权利要求
1、一种冶金硅中杂质硼的去除方法，其特征在于包括以下步骤第一步，酸洗将冶金硅粉，放在酸中浸泡6小时～48小时，再清洗、烘干；第二步，加热氧化经第一步酸洗、清洗、烘过的硅粉放入反应器中加热到300℃～700℃，然后通入氧化性气体进行氧化反应，反应时间为6小时～72小时；第三步，浸泡经第二步加热氧化过的硅粉，放入水或者酸中浸泡1小时～6小时，再清洗干净；第四步，烘烤将第三步浸泡、清洗的硅粉，在100℃～300℃温度下进行烘烤，烘烤时间为6小时～24小时。
2、 如权利要求1所述之冶金硅中杂质硼的去除方法，其特征在 于第一步所述硅粉的粒度在'50目 2000目。
3、 如权利要求2所述之冶金硅中杂质硼的去除方法，其特征在 于所述硅粉是釆用冶金硅原料通过磨粉机进行破碎而成，所述的磨 粉机是广义磨、球磨、超细微粉磨、普通磨粉机中的一种或者几种。
4、 如权利要求1所述之冶金硅中杂质硼的去除方法，其特征在于第一步酸洗的酸采用盐酸、硫酸、醋酸中的一种或者多种。
5、 如权利要求1所述之冶金硅中杂质硼的去除方法，其特征在于第一步经过酸浸泡后，采用去离子水、蒸馏水、自来水中的一种 或者多种对硅粉清洗。
6、 如权利要求1所述之冶金硅中杂质硼的去除方法，其特征在 于第二步所述反应器是封闭、半封闭、敞开式的容器。
7、 如权利要求1所述之冶金硅中杂质硼的去除方法，其特征在于第二步所述氧化性气体是'空气或者氧气的任意一种。
8、 如权利要求1所述之冶金硅中杂质硼的去除方法，其特征在于第二步在氧化反应的同时对硅粉进行搅拌。
9、 如权利要求1所述之冶金硅中杂质硼的去除方法，其特征在 于第三步所述的水是自来水或去离子水。
10、 如权利要求l所述之冶金硅中杂质硼的去除方法，其特征在 于第三步所述的酸采用盐酸、硫酸、醋酸中的一种或者多种。
全文摘要
本发明公开一种冶金硅中杂质硼的去除方法，包括以下步骤将冶金硅粉，放在酸中浸泡6小时～48小时酸洗，再清洗、烘干；经酸洗、清洗、烘过的硅粉放入反应器中加热到300℃～700℃，然后通入氧化性气体进行氧化反应，反应时间为6小时～72小时；经加热氧化过的硅粉，放入水或者酸中浸泡1小时～6小时，再清洗干净；浸泡、清洗后的硅粉，在100℃～300℃温度下进行烘烤，烘烤时间为6小时～24小时。采用本发明冶金硅的提纯工艺，由于在较低的温度下完成提纯，操作更加容易简单，同时降低了提纯成本，这样就为后道工序提供优质原料，以满足低成本生产太阳能级多晶硅的需要。
文档编号C01B33/037GK101597063SQ20081007119
公开日2009年12月9日 申请日期2008年6月6日 优先权日2008年6月6日
发明者蒋光辉 申请人:佳科太阳能硅(厦门)有限公司