CN107513762B - 一种工业硅电炉定向凝固反应器及浇注方法 - Google Patents
一种工业硅电炉定向凝固反应器及浇注方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107513762B CN107513762B CN201610426307.7A CN201610426307A CN107513762B CN 107513762 B CN107513762 B CN 107513762B CN 201610426307 A CN201610426307 A CN 201610426307A CN 107513762 B CN107513762 B CN 107513762B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- outer shell
- corundum
- cavity
- electric furnace
- directional solidification
- 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.)
- Active
Links
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 26
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 26
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 23
- 238000007711 solidification Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 230000008023 solidification Effects 0.000 title claims abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 19
- 238000005266 casting Methods 0.000 title description 9
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 54
- 239000010431 corundum Substances 0.000 claims abstract description 54
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 7
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 2
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000011094 fiberboard Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B28/00—Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure
- C30B28/04—Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure from liquids
- C30B28/06—Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure from liquids by normal freezing or freezing under temperature gradient
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/02—Elements
- C30B29/06—Silicon
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
本发明涉及一种工业硅电炉定向凝固反应器及浇注方法,包括外层壳体,设在外层壳体内部的刚玉腔体,设在刚玉腔体与外层壳体之间的保温层,所述的外层壳体的底部设有底板,顶部设有上盖,所述的上盖的内侧设有保温模块,所述的刚玉腔体上端设有环形钢槽,该环形钢槽的外端面与保温层接触,生产周期短、污染小、操作简单、渣硅分离效果好、产品含杂质极低、成品质量高,生产成本低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种冶炼技术领域,具体是一种工业硅电炉定向凝固反应器及浇注方法。
背景技术
随着全球经济的发展,人类对能源的需求不断增长,石油、煤炭等不可再生资源日益枯竭。太阳能作为一种清洁的可再生能源,其研究和开发得到了快速发展。光伏产业的爆发式增长使得太阳能级多晶硅材料的供给出现巨大缺口。传统的西门子法已不能满足光伏市场的发展需求。物理冶金法具有投资少、成本低等优点而受到各国的广泛关注。
定向凝固工艺是物理冶金法制备太阳能级多晶硅的一个重要环节。它通过控制温度、保温时间等使得铸锭单向生长,并利用区域提纯效应将杂质元素富集到铸锭顶部,已达到提纯的目的。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点,本发明的目的是提供一种结构简单,能够解决冶金法提纯工艺中存在的渣硅分离效果差、杂质含量较高问题的工业硅电炉定向凝固反应器及浇注方法。
为达到上述目的,本发明采用以下技术方案,一种工业硅电炉定向凝固反应器,包括外层壳体,设在外层壳体内部的刚玉腔体,设在刚玉腔体与外层壳体之间的保温层,所述的外层壳体的底部设有底板,顶部设有上盖,所述的上盖的内侧设有保温模块,所述的刚玉腔体上端设有环形钢槽,该环形钢槽的外端面与保温层接触。
进一步,所述外层壳体位套设有加固圈。
进一步,所述的外层壳体上设有相互对称,且与外层壳体的中心线垂直的耳轴。
进一步,所述刚玉腔体为倒梯形。
进一步,所述的外层壳体和刚玉腔体分别与底板通过螺栓固定连接。
一种运用工业硅电炉定向凝固反应器浇注的方法,其特征在于,按照以下步骤进行:
a.准备工作,将搅拌好的耐火材料从底部加入到模具内,并用振动棒均匀振实;
b.刚玉腔体浇注,将刚玉腔体的外模与刚玉腔体的内模组合在一起,然后向刚玉腔体的外模与内膜组成的腔体内浇注刚玉刚玉浇注料,浇注完成后,空冷12h,在空冷期间,保持浇注的刚玉腔体的表面湿润,空冷12h后,脱去刚玉腔体的外模和内模,完成刚玉腔体的浇注;
c.装配,将浇注好的刚玉腔体通过底板定位销定位固定到底板上,然后将外层壳体通过螺栓固定在底板上,且刚玉腔体位于外层壳体的中部,然后向刚玉腔体与外层壳体之间塞入纤维保温棉,并压实,然后在刚玉腔体上放上环形钢槽;将组装的保温层上盖盖合到外层壳体上,并用建筑卡扣使上盖和外层壳体固定牢固;
d.浇注,打开上盖,向刚玉腔体中浇注硅液,然后盖上上盖;
e.翻转,待步骤d中浇注的硅液静止冷却后,将反应器放置到旋转支架上,旋转90°,继续静止8小时,然后换上脱模钢板,在旋转90°,实现脱模;
f.烘干,脱模完成后,将刚玉腔体内清理干净,然后用耐火泥对刚玉腔体进行修补,并喷涂Si3N4,然后至少烘干12h,保证水分完全蒸发方可进行下一次浇注。
进一步,所述的步骤a中在振捣过程中,要边加料边震动。
本发明采用以上技术方案,具有以下优点,生产周期短、污染小、操作简单、渣硅分离效果好、产品含杂质极低、成品质量高,生产成本低等优点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图;
图2是刚玉腔体浇注脱模后结构示意图;
图3是翻转支架结构示意图。
图中:1. 外层壳体;2.刚玉腔体;3.保温层;4.底板;5.上盖;6. 保温模块;7. 环形钢槽;8.加固圈;9. 耳轴;10.螺栓。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
实施例1
如图1和图2所示的一种工业硅电炉定向凝固反应器,其特征在于,包括外层壳体1,设在外层壳体1内部的刚玉腔体2,设在刚玉腔体2与外层壳体1之间的保温层3,所述的外层壳体1的底部设有底板4,顶部设有上盖5,所述的上盖5的内侧设有保温模块6,所述的刚玉腔体2上端设有环形钢槽7,该环形钢槽7的外端面与保温层3接触。
在具体的浇注过程中,刚玉腔体2用于硅液的浇注,在使用的古城中,打开上盖5向刚玉腔体2没浇注硅液,然后将上盖5通过建筑卡扣与外层壳体1固定,待硅液静止冷却后,将反应器放置到旋转支架上,旋转90°,继续静止8小时,然后换上脱模钢板,在旋转90°,实现脱模,在静止的时候浇注的硅液的杂质会漂浮到刚玉腔体2的最上端,当旋转180°后,杂质会落入到环形钢槽7内,实现硅液浇注中杂质的除去。
实施例2
在实施例一的基础上,为了外层壳体1在工作的过程中,更加的牢靠,在所述外层壳体1位套设有加固圈8,用于对外层壳体1进行加固。
在翻转的过程中,为了使外层壳体1与旋转支架容易安装和拆卸,在所述的外层壳体1上设有相互对称,且与外层壳体1的中心线垂直的耳轴9,在使用的过程中,只需要将耳轴9安装在旋转支架的旋转孔中,实现对外层壳体的支撑和旋转;
进一步的,为了在浇注后除杂的更加完全,采用的技术方案是所述刚玉腔体2为倒梯形。
为了外层壳体1,刚玉腔体2和底板4之间连接的更加牢靠,所述的外层壳体1和刚玉腔体2分别与底板4通过螺栓10固定连接。
实施例3
一种运用工业硅电炉定向凝固反应器浇注的方法,按照以下步骤进行:
a.准备工作,将搅拌好的耐火材料从底部加入到模具内,并用振动棒均匀振实,振捣过程中要边加料边振动,不留死角,避免触及锚固钉;
b.刚玉腔体2浇注,将刚玉腔体2的外模与刚玉腔体2的内模组合在一起,然后向刚玉腔体2的外模与内膜组成的腔体内浇注刚玉刚玉浇注料,浇注完成后,空冷12h,在空冷期间,保持浇注的刚玉腔体2的表面湿润,空冷12h后,脱去刚玉腔体2的外模和内模,完成刚玉腔体2的浇注;
c.装配,将浇注好的刚玉腔体2通过底板定位销定位固定到底板4上,然后将外层壳体1通过螺栓固定在底板4上,且刚玉腔体2位于外层壳体1的中部,然后向刚玉腔体2与外层壳体1之间塞入纤维保温棉,并压实,然后在刚玉腔体2上放上环形钢槽7;将组装的保温层上盖5盖合到外层壳体1上,并用建筑卡扣使上盖5和外层壳体1固定牢固;
d.浇注,打开上盖5,向刚玉腔体2中浇注硅液,然后盖上上盖5;,
e.翻转,待步骤d中浇注的硅液静止冷却后,将反应器放置到如图3所示的旋转支架上,旋转90°,继续静止8小时,然后换上脱模钢板,在旋转90°,实现脱模;
f.烘干,脱模完成后,将刚玉腔体2内清理干净,然后用耐火泥对刚玉腔体2进行修补,并喷涂Si3N4,然后至少烘干12h,保证水分完全蒸发方可进行下一次浇注。
浇注时要求一次性连续浇注液态工业硅,温度应不低于1700℃,浇注完成后需要立即盖上保温纤维盖板;90min后,将模具整体翻转90°,8h后,打开保温纤维板上盖,换上脱模钢板,将模具整体再翻转90°,自动脱模。脱模后,模具内衬必须清理干净,然后采用耐火泥进行修补,并喷涂Si3N4,烘干12h方可进行下一次浇注。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明,并不构成对本发明的保护范围的限制,凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种工业硅电炉定向凝固反应器,其特征在于,包括外层壳体(1),设在外层壳体(1)内部的刚玉腔体(2),设在刚玉腔体(2)与外层壳体(1)之间的保温层(3),所述的外层壳体(1)的底部设有底板(4),顶部设有上盖(5),所述的上盖(5)的内侧设有保温模块(6),所述的刚玉腔体(2)上端设有环形钢槽(7),该环形钢槽(7)的外端面与保温层(3)接触;所述的外层壳体(1)上设有相互对称,且与外层壳体(1)的中心线垂直的耳轴(9);所述刚玉腔体(2)为倒梯形。
2.根据权利要求1所述的一种工业硅电炉定向凝固反应器,其特征在于,所述外层壳体(1)位套设有加固圈(8)。
3.根据权利要求1所述的一种工业硅电炉定向凝固反应器,其特征在于,所述的外层壳体(1)和刚玉腔体(2)分别与底板(4)通过螺栓(10)固定连接。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610426307.7A CN107513762B (zh) | 2016-06-16 | 2016-06-16 | 一种工业硅电炉定向凝固反应器及浇注方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610426307.7A CN107513762B (zh) | 2016-06-16 | 2016-06-16 | 一种工业硅电炉定向凝固反应器及浇注方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107513762A CN107513762A (zh) | 2017-12-26 |
CN107513762B true CN107513762B (zh) | 2024-01-09 |
Family
ID=60721038
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610426307.7A Active CN107513762B (zh) | 2016-06-16 | 2016-06-16 | 一种工业硅电炉定向凝固反应器及浇注方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN107513762B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111591996B (zh) * | 2020-07-13 | 2022-11-29 | 昆明理工大学 | 一种利用硅铁合金制备工业硅的方法 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009009982A1 (fr) * | 2007-07-17 | 2009-01-22 | Jaco Solarsi Limited | Procédé de purification de silicium polycristallin et dispositif de solidification utilisé dans ce procédé |
CN101775650A (zh) * | 2010-03-12 | 2010-07-14 | 厦门大学 | 一种太阳能多晶硅铸锭的制备方法及装置 |
CN102259867A (zh) * | 2011-06-09 | 2011-11-30 | 宁夏银星多晶硅有限责任公司 | 一种用于冶金硅定向凝固除杂的节能装置 |
CN102701213A (zh) * | 2012-06-28 | 2012-10-03 | 佳科太阳能硅(龙岩)有限公司 | 定向凝固冶金法太阳能多晶硅提纯设备 |
CN102862986A (zh) * | 2012-04-19 | 2013-01-09 | 北京民海艳科技有限公司 | 冶金法生产太阳能多晶硅用定向凝固器及多晶硅生产方法 |
CN103072999A (zh) * | 2013-02-04 | 2013-05-01 | 福建兴朝阳硅材料股份有限公司 | 一种定向凝固去除多晶硅中金属杂质的方法以及装置 |
CN103395789A (zh) * | 2013-08-06 | 2013-11-20 | 青岛隆盛晶硅科技有限公司 | 多晶硅介质熔炼后初步定向凝固工艺 |
CN103833036A (zh) * | 2014-01-08 | 2014-06-04 | 福建兴朝阳硅材料股份有限公司 | 一种低成本刚玉坩埚造渣除硼的方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013512188A (ja) * | 2009-12-01 | 2013-04-11 | ダウ コーニング コーポレーション | 回転成型プロセス |
-
2016
- 2016-06-16 CN CN201610426307.7A patent/CN107513762B/zh active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009009982A1 (fr) * | 2007-07-17 | 2009-01-22 | Jaco Solarsi Limited | Procédé de purification de silicium polycristallin et dispositif de solidification utilisé dans ce procédé |
CN101775650A (zh) * | 2010-03-12 | 2010-07-14 | 厦门大学 | 一种太阳能多晶硅铸锭的制备方法及装置 |
CN102259867A (zh) * | 2011-06-09 | 2011-11-30 | 宁夏银星多晶硅有限责任公司 | 一种用于冶金硅定向凝固除杂的节能装置 |
CN102862986A (zh) * | 2012-04-19 | 2013-01-09 | 北京民海艳科技有限公司 | 冶金法生产太阳能多晶硅用定向凝固器及多晶硅生产方法 |
CN102701213A (zh) * | 2012-06-28 | 2012-10-03 | 佳科太阳能硅(龙岩)有限公司 | 定向凝固冶金法太阳能多晶硅提纯设备 |
CN103072999A (zh) * | 2013-02-04 | 2013-05-01 | 福建兴朝阳硅材料股份有限公司 | 一种定向凝固去除多晶硅中金属杂质的方法以及装置 |
CN103395789A (zh) * | 2013-08-06 | 2013-11-20 | 青岛隆盛晶硅科技有限公司 | 多晶硅介质熔炼后初步定向凝固工艺 |
CN103833036A (zh) * | 2014-01-08 | 2014-06-04 | 福建兴朝阳硅材料股份有限公司 | 一种低成本刚玉坩埚造渣除硼的方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN107513762A (zh) | 2017-12-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107513762B (zh) | 一种工业硅电炉定向凝固反应器及浇注方法 | |
CN100389910C (zh) | 钢包内衬套浇工艺 | |
CN102211152A (zh) | 浇铸铁合金的锭模及其浇铸方法 | |
CN1371773A (zh) | 整体钢包内衬修补工艺 | |
CN206486622U (zh) | 一种用于gt多晶炉铸造g7多晶硅锭的装置 | |
CN211161873U (zh) | 一种砂箱翻箱机 | |
CN102886499B (zh) | 大型铸钢轧辊整体铸造冷型专用型砂及制造方法 | |
CN103658577B (zh) | 一种连铸中间包复合式湍流控制器的制备方法 | |
CN205774924U (zh) | 一种工业硅电炉定向凝固反应器 | |
CN203565813U (zh) | 一种连铸中间包复合式湍流控制器 | |
CN111250657A (zh) | 一种电动机外壳具有定位准确的消失模模具 | |
CN202199766U (zh) | 铜模制备装置 | |
CN108941485A (zh) | 一种大型合金钢锭的浇注模具及方法 | |
CN209718096U (zh) | 一种便于脱模的电缆沟预制模具 | |
CN203184584U (zh) | 用于大型特厚板坯的保温热冒口 | |
JPS5913219Y2 (ja) | 多結晶シリコンインゴットの鋳造用鋳型 | |
CN2659590Y (zh) | 一种炼钢用渣盆的随形砂箱 | |
CN208800744U (zh) | 一种脂硬化自硬水玻璃砂型制作设备 | |
CN208019406U (zh) | 涡轮壳壳型地面水平叠箱垂直浇注过桥系统 | |
CN103128268B (zh) | 用于大型特厚板坯的中低温打箱的方法 | |
CN205927042U (zh) | 滚筒烘干器 | |
CN213645793U (zh) | 一种环保型雨水篦子生产用装置 | |
CN101804657A (zh) | 一种渣钢分割板的制备方法 | |
CN202786502U (zh) | 一种多晶铸锭炉用组合盖板 | |
CN201880916U (zh) | 一种镍基中间合金浇铸池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |