[发明专利]一种绿色环保的冶炼高纯硅方法

说明书

本发明公开了一种绿色环保的冶炼高纯硅方法，通过使用本发明特定的造渣剂处理，在配合本发明特定的混合气体吹炼，可有效去除硅泥中的绝大多数杂质，得到纯度高达99.999％以上的高纯硅。本发明方法成本低廉、绿色环保，值得推广使用，有利于太阳能光伏产业的发展。

技术领域

本发明涉及高纯硅冶炼领域，特别是涉及利用废弃硅泥冶炼高纯硅的方法。

背景技术

高纯硅是指含硅量比较高的硅材料，高纯的单晶硅可用于制作半导体、集成电路、光伏电池等，在单晶硅中掺入微量的第IIIA族元素，形成p型硅半导体；掺入微量的第VA族元素，形成n型半导体。p型半导体和n型半导体结合在一起形成p-n结，就可做成太阳能电池，将辐射能转变为电能。在开发能源方面是一种很有前途的材料。另外广泛应用的二极管、三极管、晶闸管、场效应管和各种集成电路(包括人们计算机内的芯片和CPU)都是用高纯硅做的原材料。

在制作半导体器件的过程中，需要使用金刚线切割硅片，切割时不可避免的会产生许多废料硅泥，硅泥中含有较大含量的硅，这不仅损失了价值昂贵的晶体硅，而且对环境造成巨大的污染。因此，如果能将金刚线切割硅片产生的硅泥合理利用又得到高纯硅，具有较大的经济价值和现实意义。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种利用废弃硅泥冶炼高纯硅的方法，能够利用硅泥冶炼得到高纯硅。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：

提供一种高纯硅的冶炼方法，包括如下内容：

(1)将硅泥和SiO₂按重量比(30～50)：1配料得预混料；

(2)将预混料制成块料并干燥后，将块料加热使其熔化，得到硅液；

(3)向硅液中加入第一造渣剂，造渣处理后再重新加入第一造渣剂重复处理1～2次；

(4)向硅液中加入第二造渣剂；

(5)对硅液进行吹入混合气体进行吹气精炼；

其中，所述第一造渣剂包括NaCl、Na₂CO₃、石灰石、膨润土、NaNO₃和MnO₂，所述第二造渣剂包括Li₂CO₃、Na₂O、CaO、CaCl₂、BaO和SiO₂，所述混合气体由Ar、O₂和H₂O组成。

所述硅泥为金刚线切割硅片产生的废料，具有水份容易氧化，微粉细度达到8000目，含有微量冷却切割液等易燃有机物，具有刺鼻气味，单质硅含量较高，硅泥组分含有60～75％的硅、5～10％的二氧化硅、10～15％的铁，还含有铜、镍、镁、铝、钙等多种金属及其氧化物。

所述造渣处理后再重新加入第一造渣剂重复处理1～2次，是指在第一次使用第一造渣剂处理后，除去渣液，再加入第一造渣剂用同样的方法重复处理1～2次，即整个工艺过程中总共需要使用第一造渣剂处理2～3次。

进一步地，所述第一造渣剂的添加量为硅泥质量的18～26％，所述第二造渣剂的添加量为硅泥质量的25～33％。

本发明中所述的“添加量”均是指质量。

更进一步地，所述块料的粒径大小在10～20mm范围。

进一步地，所述SiO₂为粒径小于40目的粉末状固体。