利用硅泥制备晶体硅的方法及装置与流程

1.本发明涉及一种金属硅提纯技术领域，特别涉及一种利用硅泥制备晶体硅的方法及装置。


背景技术：

2.利用单多晶硅锭切割硅片形成的硅泥制备晶体硅的方法多种多样，但由于晶体硅经切割产生的硅泥成分复杂、杂质较多，硅泥颗粒度细微，易氧化氮化。现有的方法存在处理难度大、处理过程能耗高、回收率低、综合成本较高等问题，难以利用此硅泥工业化生产纯度达到2n以上金属硅产品。


技术实现要素：

3.有鉴于此，针对上述不足，有必要提出一种利用硅泥制备晶体硅的方法。
4.还有必要提出一种利用硅泥制备晶体硅的方法的装置。
5.一种利用硅泥制备晶体硅的方法，包括如下步骤：步骤一：收集硅泥，所述硅泥由晶体硅经切割产生，对所述硅泥干燥处理，得到第一硅粉；步骤二：将第一硅粉利用气流分级进行粗细分离，分离出细的第二硅粉和粗的第三硅粉；步骤三：向第二硅粉加入粘结剂，并充分搅拌，得到混合粉；步骤四：将混合粉压制成硅砖，并自然晾干，将硅砖放入凝固包中；步骤五：利用中频炉冶炼第一硅熔液，并将第一硅熔液倒入所述凝固包中，所述凝固包接收第一硅熔液将所述凝固包中的硅砖熔化，并形成第二硅熔液和半熔硅，所述凝固包由晶须砖制成；步骤六：第二硅熔液和半熔硅自然冷却后，将半熔硅送入中频炉熔炼，得到第一硅熔液再倒入倒入凝固包中。
6.优选的，在步骤一中，所述硅泥干燥处理的方式为自然干燥、低温干燥、微波干燥中的一种。
7.优选的，在步骤五中，硅砖浸没在第一硅熔液液面10cm以下。
8.优选的，在步骤五中，第一硅熔液与硅砖的重量比为2:1。
9.优选的，在步骤五中，第一硅熔液倒入凝固包后，盖上包盖焙烧2～3小时。
10.优选的，在步骤六中，第二硅熔液冷却形成晶体硅产品，取出与硅砖相同重量的晶体硅产品，然后将剩余的晶体硅产品与冷却的半熔硅送入中频炉。
11.优选的，将剩余的晶体硅产品与冷却的半熔硅送入中频炉前，先将所述剩余的晶体硅产品与冷却的半熔硅进行破碎。
12.一种利用硅泥制备晶体硅的方法的装置，包括烘干单元、气流分级单元、混合单元、压制单元、熔化单元，所述烘干单元用于收集硅泥，对所述硅泥干燥处理，得到第一硅
粉，所述气流分级单元包括气流分级机，所述气流分级机用于将第一硅粉利用气流分级进行粗细分离，分离出细的第二硅粉和粗的第三硅粉，所述混合单元包括搅拌机，所述搅拌机用于向第二硅粉加入粘结剂，并充分搅拌，得到混合粉，所述压制单元包括制砖机，所述制砖机用于将混合粉压制成硅砖，所述熔化单元包括中频炉、凝固包，所述凝固包由晶须砖制成，所述中频炉用于冶炼第一硅熔液，并将第一硅熔液倒入所述凝固包中，所述凝固包用于接收第一硅熔液将所述凝固包中的硅砖熔化，并形成第二硅熔液和半熔硅，所述中频炉还用于接收半熔硅，并熔炼得到第一硅熔液再倒入凝固包中。
13.优选的，所述烘干单元为真空微波烘箱或真空低温烘箱。
14.优选的，所述熔化单元还包括盖合于凝固包上的包盖。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：（1）分离出大部分杂质的第二硅粉加入粘结剂制成硅砖后，整齐的码放在凝固包中，成型后的硅砖与空气接触的面积减小，减少了氧化氮化。
16.（2）硅砖浸没在第一硅熔液液面10cm以下，硅砖通过第一硅熔液与空气隔离，进一步减少了氧化氮化。
17.（3）部分硅砖转化成半熔硅，半晶体状态的半熔硅不易氧化氮化，进一步减少了氧化氮化。
18.（4）利用第一硅熔液将硅砖熔化，有效的利用的第一硅熔液凝固放热，降低了能耗。
19.（5）硅砖熔化在凝固包内进行，设备成本低，相比单一的采用中频炉熔化硅砖，凝固包的保温性好，减少热量损失，降低了能耗。
20.（6）凝固包与中频炉配合使用，实现连续冶炼、连续焙烧、连续出金属晶硅产品，简化了工艺，节约了能源，提高了回收率，降低了成本，生产的金属硅产品纯度达到2n以上，金属硅产品每吨能耗小于4千千瓦时，成品率达到80%以上。
附图说明
21.图1为所述利用硅泥制备晶体硅的方法的装置的结构和工艺流程框图。
22.图中：烘干单元10、真空微波烘箱11、真空低温烘箱12、气流分级单元20、气流分级机21、混合单元30、搅拌机31、压制单元40、制砖机41、熔化单元50、中频炉51、凝固包52。
具体实施方式
23.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.参见图1，本发明实施例提供了一种利用硅泥制备晶体硅的方法，包括如下步骤：步骤一：收集硅泥，硅泥由晶体硅经切割产生，对硅泥干燥处理，得到第一硅粉；步骤二：将第一硅粉利用气流分级进行粗细分离，分离出细的第二硅粉和粗的第三硅粉；具体过程是，将干燥的硅泥利用气流分级机21进行分离，在风机作用下由分级机下端入料口随上升气流高速运动至分级区，在高速旋转的分级涡轮产生的强大离心力作用下，
使粗细分离，将硅泥中的大部分杂质分离出来。
25.步骤三：向第二硅粉加入粘结剂，并充分搅拌，得到混合粉；步骤四：将混合粉压制成硅砖，并自然晾干，将硅砖放入凝固包52中；步骤五：利用中频炉51冶炼第一硅熔液，并将第一硅熔液倒入凝固包52中，凝固包52接收第一硅熔液将凝固包52中的硅砖熔化，并形成第二硅熔液和半熔硅，凝固包52由晶须砖制成；步骤六：第二硅熔液和半熔硅自然冷却后，将半熔硅送入中频炉51熔炼，得到第一硅熔液再倒入倒入凝固包52中。
26.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：（1）分离出大部分杂质的第二硅粉加入粘结剂制成硅砖后，整齐的码放在凝固包52中，成型后的硅砖与空气接触的面积减小，减少了氧化氮化。
27.（2）硅砖浸没在第一硅熔液液面10cm以下，硅砖通过第一硅熔液与空气隔离，进一步减少了氧化氮化。
28.（3）部分硅砖转化成半熔硅，半晶体状态的半熔硅不易氧化氮化，进一步减少了氧化氮化。
29.（4）利用第一硅熔液将硅砖熔化，有效的利用的第一硅熔液凝固放热，降低了能耗。
30.（5）硅砖熔化在凝固包52内进行，设备成本低，相比单一的采用中频炉51熔化硅砖，凝固包52的保温性好，减少热量损失，降低了能耗。
31.（6）凝固包52与中频炉51配合使用，实现连续冶炼、连续焙烧、连续出金属晶硅产品，简化了工艺，节约了能源，提高了回收率，降低了成本，生产的金属硅产品纯度达到2n以上，金属硅产品每吨能耗小于4千千瓦时，成品率达到80%以上。
32.参见图1，进一步，在步骤一中，硅泥干燥处理的方式为自然干燥、低温干燥、微波干燥中的一种。
33.参见图1，进一步，在步骤五中，硅砖浸没在第一硅熔液液面10cm以下。
34.参见图1，进一步，在步骤五中，第一硅熔液与硅砖的重量比为2:1。
35.参见图1，进一步，在步骤五中，第一硅熔液倒入凝固包52后，盖上包盖焙烧2～3小时。
36.参见图1，进一步，在步骤六中，第二硅熔液冷却形成晶体硅产品，取出与硅砖相同重量的晶体硅产品，然后将剩余的晶体硅产品与冷却的半熔硅送入中频炉51。
37.参见图1，进一步，将剩余的晶体硅产品与冷却的半熔硅送入中频炉51前，先将剩余的晶体硅产品与冷却的半熔硅进行破碎。
38.参见图1，本发明实施例还提供了一种利用硅泥制备晶体硅的方法的装置，包括烘干单元10、气流分级单元20、混合单元30、压制单元40、熔化单元50，烘干单元10用于收集硅泥，对硅泥干燥处理，得到第一硅粉，气流分级单元20包括气流分级机21，气流分级机21用于将第一硅粉利用气流分级进行粗细分离，分离出细的第二硅粉和粗的第三硅粉，混合单元30包括搅拌机31，搅拌机31用于向第二硅粉加入粘结剂，并充分搅拌，得到混合粉，压制单元40包括制砖机41，制砖机41用于将混合粉压制成硅砖，熔化单元50包括中频炉51、凝固包52，凝固包52由晶须砖制成，中频炉51用于冶炼第一硅熔液，并将第一硅熔液倒入凝固包
52中，凝固包52用于接收第一硅熔液将凝固包52中的硅砖熔化，并形成第二硅熔液和半熔硅，中频炉51还用于接收半熔硅，并熔炼得到第一硅熔液再倒入凝固包52中。
39.参见图1，进一步，烘干单元10为真空微波烘箱11或真空低温烘箱12。
40.参见图1，进一步，熔化单元50还包括盖合于凝固包52上的包盖。
41.参见图1，本发明实施例提供了另一种利用硅泥制备晶体硅的方法的装置，包括烘干单元10、气流分级单元20、混合单元30、压制单元40、熔化单元50，气流分级单元20包括气流分级机21，烘干单元10的出口与气流分级机21的入口连接，气流分级机21包括第一固相出口、第二固相出口，混合单元30包括搅拌机31，搅拌机31包括第一固相入口、第二固相入口，搅拌机31的第一固相入口与气流分级机21的第一固相出口连接，压制单元40包括制砖机41，制砖机41的入口与搅拌机31的出口连接，熔化单元50包括凝固包52、中频炉51，凝固包52由晶须砖制成，凝固包52的出口与中频炉51的入口连接，中频炉51的出口与凝固包52的入口连接。
42.参见图1，进一步，凝固包52的入口与制砖机41的出口连接。
43.参见图1，进一步，烘干单元10为真空微波烘箱11或真空低温烘箱12。
44.参见图1，进一步，熔化单元50还包括盖合于凝固包52上的包盖。
45.参见图1，进一步，气流分级机21为涡轮离心式空气分级机。
46.参见图1，进一步，烘干单元10用于收集硅泥，对硅泥干燥处理，得到第一硅粉。
47.参见图1，进一步，气流分级机21用于将第一硅粉利用气流分级进行粗细分离，分离出细的第二硅粉和粗的第三硅粉。
48.参见图1，进一步，搅拌机31用于向第二硅粉加入粘结剂，并充分搅拌，得到混合粉，制砖机41用于将混合粉压制成硅砖。
49.参见图1，进一步，中频炉51用于冶炼第一硅熔液，并将第一硅熔液倒入凝固包52中。
50.参见图1，进一步，凝固包52用于接收第一硅熔液将凝固包52中的硅砖熔化，并形成第二硅熔液和半熔硅，中频炉51还用于接收半熔硅，并熔炼得到第一硅熔液再倒入凝固包52中。
51.本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。
52.本发明实施例装置中的模块或单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。
53.以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。