[发明专利]一种采用无机锌盐去除硅中杂质的方法

说明书

本发明公开了一种采用无机锌盐去除硅中杂质的方法，涉及硅提纯技术领域，包括加热、精炼和除杂的步骤。本发明利用了氧化锌高熔点、高沸点和高密度的特性，将无机锌盐加入硅熔体中分解为气体和氧化锌，氧化锌与硅熔体中的杂质进行反应形成化合物，低熔点的化合物在硅熔体中溢出，再对高熔点的化合物冷凝后除杂。本发明方法并不需要额外加热，利用硅熔体本身的高温即可实现部分杂质化合物的去除；本发明只加入了氧化锌，没有引入新的杂质；本发明无机锌盐分解产生的气体可对硅熔体有搅拌作用，使反应更充分，除杂效果显著。

技术领域

本发明涉及硅提纯技术领域，具体涉及一种采用无机锌盐去除硅中杂质的方法。

背景技术

冶金法是一种将廉价的工业硅逐步除杂提纯直至得到太阳能级硅的方法，即在不改变硅化学性质的基础上，通过基体硅与杂质及其化合物的物理特性（蒸汽压、溶解度、氧化还原势、相变特性等）差异，采用某种方法将硅中的杂质去除而达到分离提纯的效果。目前冶金法中所采用的基本净化方法为 ：湿法酸洗，氧化造渣，电子束精炼，定向凝固等。硅中杂质主要指 B、P 等非金属杂质以及 Fe、Al、Ti 等金属杂质，大部分金属杂质在硅固/液两相的平衡溶解度差异较大，因此分凝系数非常低，在冶金硅凝固过程中会偏析在晶界或者缺陷位错处，虽然可以通过酸洗过程对其进行预先处理，但是，由于受到硅中杂质相的影响，金属的去除率很难达到理想的效果，一般都要进行几段甚至更长工序的多步骤、长周期的联合浸出。

公开号为CN111762786A的中国专利公开了一种硅熔体可控凝固去除杂质元素的方法，将硅熔体连续匀速加入到定向凝固连铸装置中，控制硅熔体的温度和流速、凝固速度以实现杂质元素的偏析富集，得到杂质元素含量梯级分布的硅锭产品，对硅锭产品进行取样检测，确定杂质元素含量梯级分布的节点，并对硅锭进行分级处理得到不同杂质元素总质量含量的各牌号等级的工业硅产品，其中杂质元素包括Al、Ca、Mn、Ti、Mg、P、B、S、V、Cr、Ni、Cu、Zn、Zr中的一种或多种。该发明虽然与现有的工业硅冶炼、硅熔体炉外精炼提纯的过程相结合，对硅熔体直接进行高效提纯，实现硅熔体中杂质元素的同步高效去除，精炼提纯后可将硅产品的等级提高2-3个等级。但是主要原理还是通过杂质元素的偏析富集来进行除杂，并且需控制硅熔体的温度、流速和凝固速度，需要消耗大量的热能，成本高且对环境也不友好。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种低成本、操作简单、对环境友好的采用无机锌盐去除硅中杂质的方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种采用无机锌盐去除硅中杂质的方法，它包括以下步骤：

S1. 加热：将工业硅加入到抬包中，加热变成硅熔体；

S2. 精炼：将硅熔体中通入压缩气体氩气，向抬包中的工业硅熔体中加入无机锌盐，所述无机锌盐加热可分解产生氧化锌；

S3. 除杂：硅熔体冷却凝固后采用破碎后酸洗去除或切除硅锭底部的沉积层去除。

进一步地，所述的无机锌盐为碳酸锌、硅酸锌、硫酸锌、硝酸锌、草酸锌或氢氧化锌中的一种或多种。

进一步地，所述无机锌盐的加入量以氧化锌的当量计算为工业硅质量的0.5%～1%。

进一步地，所述氩气的通气压力为0.2MPa～0.3MPa，气体流量为800L/h～1200L/h，通气时间为20 min～60min。

进一步地，加入无机锌盐后反应50min～80min。

进一步地，所述无机锌盐的加入方式为随压缩气体加入或直接加入。

进一步地，步骤S3中所述酸为盐酸、硫酸或硝酸。

本发明的原理为：