生产6N级太阳能级多晶硅的熔融真空处理炉及生产工艺制造技术

本发明专利技术是生产6N级太阳能级多晶硅的熔融真空处理炉及生产工艺，其结构包括液压缸、变频炉、电源进线系统、进出水系统、真空罩和移动小车。优点：直接使用4～5N级金属硅（工业硅）为原料精炼生产出6N级太阳能级硅；工艺流程短，大大节约了设备投资，简化了工艺操作程序，使电耗、材料消耗大大减少，大幅度降低了生产成本，使产品更具有市场竞争力；对环境的污染极小，符合国家及地方部门所提出的低能耗，低消耗，低成本环境无污染的产业政策要求；这种工艺是一种独特的新型冶金法制备太阳能级硅的新型技术，为国内外首创，将为推广冶金法生产多晶硅提供可靠保证。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种用于生产6N级太阳能级多晶硅的熔融真空处理炉及生产工艺，属于特种冶金装备

技术介绍
现在一般使用2N级金属硅(工业硅)作为原料精炼生产出6N级太阳能级硅，整个工艺流程采取酸浸、电子束、等离子冶炼等工艺手段，工艺流程长，设备投资高昂，工艺操作程序繁琐，电耗、材料消耗大，生产成本高，污染大，产品没有市场竞争力，无法满足国家及地方部门所提出的低能耗，低消耗，低成本、环境无污染的产业政策要求。
技术实现思路
本专利技术提出的是一种用于生产6N级太阳能级多晶硅的熔融真空处理炉及其生产工艺，其目的旨在克服现有技术所存在的上述缺陷，满足将矿热炉所生产的4 5N级高纯硅生产6N级太阳能级多晶硅的要求。本专利技术的技术解决方案生产6N级太阳能级多晶硅的熔融真空处理炉，其结构包括液压缸、变频炉、电源进线系统、进出水系统、真空罩和移动小车；其中电源进线系统、进出水系统安装在变频炉的外壳上，液压缸连接安装在变频炉的一侧，液压缸用于变频炉体倾斜之用，液压缸推动变频炉进行翻转和升降，其翻转角最大为105度；真空罩安装在变频炉的顶部，真空罩通过链条悬挂在移动小车上。本专利技术的优点直接使用4 5N级金属硅(工业硅)为原料精炼生产出6N级太阳能级硅；工艺流程短，大大节约了设备投资，简化了工艺操作程序，使电耗、材料消耗大大减少，大幅度降低了生产成本，使产品更具有市场竞争力；对环境的污染极小，符合国家及地方部门所提出的低能耗，低消耗，低成本环境无污染的产业政策要求；这种工艺是一种独特的新型冶金法制备太阳能级硅的新型技术，为国内外首创，将为我们推广冶金法生产多晶硅提供可靠保证。附图说明图I是一种用于生产6N级太阳能级多晶硅的熔融真空处理炉的结构示意图。图2是制备4 5N级金属硅(工业硅)的工艺流程图。图3是以4 5N级金属硅(工业硅)为原料生产6N级太阳能级多晶硅的工艺流程图。图中I是中频炉盖支架，2是中频炉盖，3是液压缸，4是变频炉，5是密封件，6是吹氩装置，7是电源进线系统，8是炉衬，9是进出水系统，10是渣液，11是视窗取样孔，12是真空罩，13是移动小车，14是抽真空管道，15是吹氩保护孔，16是硅液。具体实施方式如图I所示，其结构包括液压缸3、变频炉4、电源进线系统7、进出水系统9、真空罩12和移动小车13 ;其中电源进线系统7、进出水系统9安装在变频炉4的外壳上，液压缸3连接安装在变频炉4的一侧，液压缸3用于变频炉体倾斜之用，液压缸3推动变频炉4进行翻转和升降，其翻转角最大为105度；真空罩12安装在变频炉4的顶部，真空罩12通过链条悬挂在移动小车13上。所述的变频炉4包括感应器、磁轭和不锈钢密封的筒体，感应器采用矩形紫铜管，通过多道绝缘处理构成感应线圈，感应线圈保证在真空精炼时不发生放电现象，确保其正常工作；在感应线圈四周布置多组磁轭，磁轭可提高设备功率因素，减少电耗，减少涡流损失；感应线圈和磁轭安装在不锈钢密封的筒体内，与筒体外的进出水系统9中的水冷电缆、冷却水管均采用真空密封联接。变频炉炉体内装有硅液16，硅液16的上层是渣液10 ;变频炉4上装有中频炉盖2，中频炉盖2连接安装在中频炉盖支架I上，中频炉盖2上开有吹氩保护孔15，从吹氩保护孔15吹入氩气可保护硅液16表面不被氧化；变频炉4的底部安装有吹氩装置6，通过吹氩装置6可以向炉体内吹氩搅拌，起到去气去杂的作用。密封件5安装在变频炉4炉体的外壳与电源进线系统7、进出水系统9间需要密封的地方，进线系统电源7连接感应线圈，炉衬8包裹变频炉4，炉衬8用的是耐火坩埚，进出水系统9和变频炉4的壳体相接，用以进入感应线圈起通水作用和进入炉体水冷电缆起冷却电源的作用。所述的炉体水冷电缆，真空泵的冷却由用户总体进行，满足进水小于35 V，排水小于55 °C，水压2. 5Kg/ cm2。总水量100 m3/h，水质必须符合国家工业用水标准。所述的真空罩12安装在中频炉盖2外，它是由不锈钢焊成的带有封头的筒体，下部是圆法兰，和炉体上法兰互相密封，上面布置真空密封圈；真空罩12 —侧装有抽真空接管14，真空罩12盖上后可通过抽真空接管14对炉体内进行抽真空，真空罩12内装有坩埚盖，可防止热量过分流失，真空罩12上设视窗取样孔11，可以通过视窗取样孔11取样测温，真空罩12通过链条悬挂在移动小车13上，移动小车13有轨道，可以使真空罩12侧向移动，真空罩12的升降及中频炉盖支架I的移动均采用机械传动，保证其传动平稳、可靠及安全。所述的真空系统按照工艺对设备的真空度要求，采用2级泵形式，满足其真空度在O. 5-10mbar压力范围内要求；H_150滑阀泵三台并联，加上ETP-1800罗茨泵一台组成一套机组(共2套)对炉体进行抽真空。根据冶炼特点，在真空管道上设置冷却除尘装置，为确保设备运行真空精炼时，能获得较高真空度。真空管道中设置了小型真空泵一台，便于在抽空前期挥发，污染物过多，造成机械泵，罗茨泵产生故障，影响使用。整个真空系统操作均可以PLC自动操作。对照图3，以4 5N级金属硅(工业硅)为原料生产6N级太阳能级多晶硅的方法，该方法包括如下工艺 I)将如图2所示的矿热炉所生产的固态块状(或液态)的4 5N级高纯硅产品加入中频炉中，进行非真空条件下的熔化，并在高温(1600-1900°C)下加入含有Si、Ca、Al，其重量百分比为Si Ca Α1=30-45 =30-40,25-35的造渣剂，经两次电磁感应造渣剂精炼，使Si中的B有效地控制在Ippm以下，同时高纯Si中的Al、Ca、铁等也得到89-90%的降低；进行非真空熔化时底部进行吹Ar搅拌，同时，在炉子顶部进行Ar保护；2)将产生的渣液混合物进行渣液分离，除渣得到硅液，硅液倒入分离器专用包内，经过真空罩的抽真空处理，凝固得到块状高纯硅料，对块状高纯硅料进行称重，并进行ICP-AES(光谱仪)或ICP-MS质谙仪)分析；3)块状高纯硅料经破碎后装入定向凝固炉，定向凝固，在在真空度1000-10000Pa条件下进行熔融定向凝固处理，获得太阳能级多晶硅锭；4)对多晶硅锭进行杂质切除，然后进行ICP-AES或ICP-MS分析、FT-IR分析和SIRM、U-PCD、EBIC 分析；5)对步骤4)得到的硅锭进行不合格锭分离，将下脚料入库堆放，然后将成品锭入库。权利要求1.生产6N级太阳能级多晶硅的熔融真空处理炉，其特征是结构包括液压缸、变频炉、电源进线系统、进出水系统、真空罩和移动小车；其中电源进线系统、进出水系统安装在变频炉的外壳上，液压缸连接安装在变频炉的一侧，液压缸用于变频炉体倾斜之用，液压缸推动变频炉进行翻转和升降，其翻转角最大为105度；真空罩安装在变频炉的顶部，真空罩通过链条悬挂在移动小车上。2.根据权利要求I所述的生产6N级太阳能级多晶硅的熔融真空处理炉，其特征是所述的变频炉包括感应器、磁轭和不锈钢密封的筒体，感应器采用矩形紫铜管，通过多道绝缘处理构成感应线圈，感应线圈保证在真空精炼时不发生放电现象，确保其正常工作；在感应线圈四周布置多组磁轭，磁轭可提高设备功率因素，减少电耗，减少涡流损失；感应线圈和磁轭安装在不锈钢密封的筒体内，与筒体外的进出水系统中的水冷电缆、冷却水管均采用真空密封联接。3.根据权利本文档来自技高网...

【技术保护点】
生产6N级太阳能级多晶硅的熔融真空处理炉，其特征是结构包括液压缸、变频炉、电源进线系统、进出水系统、真空罩和移动小车；其中电源进线系统、进出水系统安装在变频炉的外壳上，液压缸连接安装在变频炉的一侧，液压缸用于变频炉体倾斜之用，液压缸推动变频炉进行翻转和升降，其翻转角最大为105度；真空罩安装在变频炉的顶部，真空罩通过链条悬挂在移动小车上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱兴发，韩至诚，
申请(专利权)人：朱兴发，
类型：发明
国别省市：