CN104773736A - 一种去除金属硅中硼杂质的方法 - Google Patents
一种去除金属硅中硼杂质的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104773736A CN104773736A CN201510146885.0A CN201510146885A CN104773736A CN 104773736 A CN104773736 A CN 104773736A CN 201510146885 A CN201510146885 A CN 201510146885A CN 104773736 A CN104773736 A CN 104773736A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silicon liquid
- silicon
- boron
- mass ratio
- liquid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
本发明公开了一种去除硅液中硼杂质的方法，该方法先向硅液中喷吹Ti或Zr颗粒；所述Ti与硅液的质量之比为0.1-5：100，Zr与硅液的质量之比为0.1-5：100。使Ti或Zr进入硅液熔体里面，充分与杂质硼反应生成TiB2或ZrB2，TiB2和ZrB2均比硅液密度大，在硅液中下沉，自然分离。熔液中剩余的Ti或Zr，通过加入SiO2和Na2O以质量比1:1组成的混合物，通过氧化反应去除。然后倒去硅液上的悬浮层，得到去除了硼杂质的硅液。该方法硼去除率高、操作简单易行，没有二次污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属硅中去除杂质的精炼方法，尤其涉及一种能去除硅液中硼的工艺方法。
背景技术
近年来，太阳能行业发展迅速，用冶金法提纯金属硅取代化学法能够大幅度降低太阳能发电成本。而提纯金属硅，难点和重点在于去除金属硅中的硼、磷杂质。如何能够高效的去除金属硅中的硼、磷杂质，是冶金法能否成功的关键。
造渣去杂质，已经是冶炼行业除杂的常规手段。普通造渣精炼工业硅熔体除硼的精炼剂，多为碱性氧化物，在1450~1850℃下进行造渣精炼0.5~15h，然后冷却，最后进行渣硅分离，杂质硼伴随着渣而得到去除。但是大多数渣系反应效果不好，反应温度高，反应温度控制严格，渣和熔体分离困难，很容易二次污染，造成除硼效果不理想。
专利CN 103570023 A公布了一种造渣除硼的方法，通过控制硅温在1650—1800℃，加入含硫酸钠的造渣剂进行保温搅拌反应，最终得到的含量为0.2ppmw左右的硅。
美国专利US5788945公开了一种连续加渣除硼的方法，使硼的含量从40ppmw降低到1ppmw，渣硅质量比为2:1。
专利CN 103420378 A公布了一种以硫酸钠为主的合金氧化物造渣除硼的方法，其造渣温度在1650—1750℃，最后提纯得到0.2ppmw的硅。
专利CN 102616787 A公布了一种真空状态下造渣除硼、磷的方法，硼含量从10ppmw降低到0.4~1ppmw，渣硅质量比为1:1。
造渣方法还存在一些问题，反应温度高，反应时间长，所用渣量多。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种去除硅液中硼杂质的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种去除硅液中硼杂质的方法，该方法包括以下步骤：
（1）将金属硅放入石墨坩埚内，通过中频感应加热熔化，控制温度在1500—1550℃。
（2）以300~400m/s的速度向硅液中喷吹Ti或Zr颗粒，颗粒粒径为0.01~10mm；所述Ti与硅液的质量比为0.1-5：100；Zr与硅液的质量比为0.1-5：100；
（3）向步骤1处理后的硅液中加入SiO2和Na2O的混合物，其中SiO2和Na2O以质量比1：1混合，硅液与混合物的质量比为10:1；
（4）倒去硅液上的悬浮层，得到去除了硼杂质的硅液。
本发明的有益效果是：通过高速喷吹Ti或Zr，使Ti或Zr与硅液中硼杂质充分反应，硼的去除效果更好，除去率达到50%左右，相比于现有技术，反应时间短，需要的反应物少。且生成的ZrB2、TiB2通过比重差分离，操作简单。
具体实施方式
一种去除硅液中硼杂质的方法，该方法具体为：在电炉硅液精炼过程中，以300~400m/s的速度向硅液中喷吹Ti或Zr颗粒，颗粒粒径为0.01~10mm；所述Ti、Zr与硅液的质量之比均为0.1-5：100，使Ti或Zr进入硅液熔体里面，充分与杂质硼反应。当Ti与B反应时，生成TiB2，TiB2（4.52g/cm3）比硅液（2.52 g/cm3）密度大，在硅液中下沉，自然分离。当Zr与B反应时，生成ZrB2，ZrB2（6.085g/cm3）比硅液（2.52 g/cm3）密度大，在硅液中下沉，自然分离。熔液中剩余的Ti或Zr，通过加入SiO2和Na2O以质量比1:1组成的混合物，硅液与混合物的质量比为10:1，通过氧化反应去除。然后倒去硅液上的悬浮层，得到去除了硼杂质的硅液。
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种去除硅液中硼杂质的方法，该方法具体为：
（1）将初始硼含量为20ppmw的金属硅放入石墨坩埚内，通过中频感应加热熔化，控制温度在1500—1550℃;
（2）以300m/s的速度向硅液中喷吹Ti颗粒，颗粒粒径为0.01~10mm；所述Ti颗粒与硅液的质量比为0.1：100；
（3）向步骤1处理后的硅液中加入SiO2和Na2O的混合物，其中SiO2和Na2O以质量比1：1，硅液与混合物的质量比为10:1；
（4）倒去硅液上的悬浮层；
（5）再次检测处理后的硅中的硼的质量含量为10.2ppmw，说明除硼效果达49%。
实施例2
一种去除硅液中硼杂质的方法，该方法具体为：
（1）将初始硼含量为20ppmw的金属硅放入石墨坩埚内，通过中频感应加热熔化，控制温度在1500—1550℃;
（2）以330m/s的速度向硅液中喷吹Ti颗粒，颗粒粒径为0.01~10mm；所述Ti颗粒与硅液的质量比为5：100；
（3）向步骤1处理后的硅液中加入SiO2和Na2O的混合物，其中SiO2和Na2O以质量比1：1混合，硅液与混合物的质量比为10:1；
（4）倒去硅液上的悬浮层；
（5）再次检测处理后的硅液中的硼的质量含量为8.3ppmw，说明除硼效果达59%。
实施例3
一种去除硅液中硼杂质的方法，该方法具体为：
（1）将初始硼含量为20ppmw的金属硅放入石墨坩埚内，通过中频感应加热熔化，控制温度在1500—1550℃;
（2）以300m/s的速度向硅液中喷吹Zr颗粒，颗粒粒径为0.01~10mm；所述Zr颗粒与硅液的质量比为0.1：100；
（3）向步骤1处理后的硅液中加入SiO2和Na2O的混合物，其中SiO2和Na2O以质量比1：1混合，硅液与混合物的质量比为10:1；
（4）倒去硅液上的悬浮层；
（5）再次检测处理后的硅液中的硼的质量含量为10ppmw，说明除硼效果达50%。
实施例4
一种去除硅液中硼杂质的方法，该方法具体为：
（1）将初始硼含量为20ppmw的金属硅放入石墨坩埚内，通过中频感应加热熔化，控制温度在1500—1550℃;
（2）以330m/s的速度向硅液中喷吹Zr颗粒，颗粒粒径为0.01~10mm；所述Zr颗粒与硅液的质量均为5：100；
（3）向步骤1处理后的硅液中加入SiO2和Na2O的混合物，其中SiO2和Na2O以质量比1：1混合，硅液与混合物的质量比为10:1；
（4）倒去硅液上的悬浮层；
（5）再次检测处理后的硅液中的硼的质量含量为9.2ppmw，说明除硼效果达54%。
上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种去除硅液中硼杂质的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）以300~400m/s的速度向硅液中喷吹Ti或Zr颗粒，颗粒粒径为0.01~10mm；所述Ti与硅液的质量比为0.1-5：100；Zr与硅液的质量比为0.1-5：100；
（2）向步骤1处理后的硅液中加入SiO2和Na2O的混合物，硅液与混合物的质量比为10:1，其中SiO2和Na2O以质量比1：1；
（3）倒去硅液上的悬浮层，得到去除了硼杂质的硅液。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510146885.0A CN104773736A (zh) | 2015-03-31 | 2015-03-31 | 一种去除金属硅中硼杂质的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510146885.0A CN104773736A (zh) | 2015-03-31 | 2015-03-31 | 一种去除金属硅中硼杂质的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104773736A true CN104773736A (zh) | 2015-07-15 |
Family
ID=53615555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510146885.0A Pending CN104773736A (zh) | 2015-03-31 | 2015-03-31 | 一种去除金属硅中硼杂质的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104773736A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106115717A (zh) * | 2016-08-23 | 2016-11-16 | 昆明理工大学 | 一种去除冶金级硅中杂质的方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011121848A (ja) * | 2009-12-14 | 2011-06-23 | Shin-Etsu Chemical Co Ltd | 高純度シリコンの製造方法 |
| CN102249243A (zh) * | 2011-06-08 | 2011-11-23 | 大连理工大学 | 一种冶金法去除工业硅中杂质硼的方法 |
| CN102807220A (zh) * | 2011-05-31 | 2012-12-05 | 比亚迪股份有限公司 | 一种硅的提纯方法 |
| CN103318894A (zh) * | 2013-06-27 | 2013-09-25 | 大连理工大学 | 去除多晶硅中硼的方法 |
-
2015
- 2015-03-31 CN CN201510146885.0A patent/CN104773736A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011121848A (ja) * | 2009-12-14 | 2011-06-23 | Shin-Etsu Chemical Co Ltd | 高純度シリコンの製造方法 |
| CN102807220A (zh) * | 2011-05-31 | 2012-12-05 | 比亚迪股份有限公司 | 一种硅的提纯方法 |
| CN102249243A (zh) * | 2011-06-08 | 2011-11-23 | 大连理工大学 | 一种冶金法去除工业硅中杂质硼的方法 |
| CN103318894A (zh) * | 2013-06-27 | 2013-09-25 | 大连理工大学 | 去除多晶硅中硼的方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106115717A (zh) * | 2016-08-23 | 2016-11-16 | 昆明理工大学 | 一种去除冶金级硅中杂质的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wu et al. | Boron removal in purifying metallurgical grade silicon by CaO–SiO2 slag refining | |
| CN102126725B (zh) | 一种电子束浅熔池熔炼提纯多晶硅的方法及设备 | |
| CN101585536B (zh) | 一种提纯太阳能级多晶硅的装置与方法 | |
| CN101855391B (zh) | 用于处理硅粉末来获得硅晶体的方法 | |
| JP4856738B2 (ja) | 高純度シリコン材料の製造方法 | |
| CN102229430B (zh) | 一种冶金法制备太阳能多晶硅的技术方法 | |
| CN101481112B (zh) | 一种工业硅熔体直接氧化精炼提纯的方法 | |
| CN102259865B (zh) | 一种冶金法多晶硅渣洗除硼工艺 | |
| CN106185948B (zh) | 一种工业硅造渣除磷工艺 | |
| AU2008299523A1 (en) | Process for the production of medium and high purity silicon from metallurgical grade silicon | |
| Li et al. | Boron removal from metallurgical grade silicon using a refining technique of calcium silicate molten slag containing potassium carbonate | |
| WO2012000428A1 (en) | Method for preparing high purity silicon | |
| CN103343384A (zh) | 一种分离过共晶铝硅合金的装置及应用 | |
| CN105274619B (zh) | 一种强化去除冶金级硅中硼的方法 | |
| Yin et al. | Boron removal from molten silicon using sodium-based slags | |
| CN103952753A (zh) | 一种用于太阳能电池的多晶硅制作方法 | |
| CN102260909A (zh) | 一种硅提纯的方法 | |
| CN104773736A (zh) | 一种去除金属硅中硼杂质的方法 | |
| CN108950143B (zh) | 一种黄磷冶炼副产品磷铁的综合利用方法 | |
| CN107324341B (zh) | 一种利用铝和氧气去除工业硅中杂质硼的方法 | |
| Cao et al. | Effect of Al and MgO on the simultaneous alloying of diamond wire saw silicon waste and Ti-bearing blast furnace slag | |
| CN104495853B (zh) | 一种工业硅精炼提纯方法 | |
| KR20100099396A (ko) | 고순도 실리콘 정제장치 및 그 정제방법 | |
| CN107857272A (zh) | 一种硅铁或者冶金硅脱磷的方法 | |
| Wu et al. | Removing boron from metallurgical grade silicon by a high basic slag refining technique |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150715 |