CN108946737A - 一种金属硅冶炼深度除杂的方法 - Google Patents

一种金属硅冶炼深度除杂的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108946737A
CN108946737A CN201810810825.8A CN201810810825A CN108946737A CN 108946737 A CN108946737 A CN 108946737A CN 201810810825 A CN201810810825 A CN 201810810825A CN 108946737 A CN108946737 A CN 108946737A
Authority
CN
China
Prior art keywords
silicon
smelting
degree
deep impurity
metallic silicon
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.)
Withdrawn
Application number
CN201810810825.8A
Other languages
English (en)
Inventor
陈发楼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Longshan Longling County Yunnan Province Silicon Co Ltd
Original Assignee
Longshan Longling County Yunnan Province Silicon Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Longshan Longling County Yunnan Province Silicon Co Ltd filed Critical Longshan Longling County Yunnan Province Silicon Co Ltd
Priority to CN201810810825.8A priority Critical patent/CN108946737A/zh
Publication of CN108946737A publication Critical patent/CN108946737A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02—Silicon
    • C01B33/037—Purification
    • 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)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种金属硅冶炼深度除杂的方法，包括以下步骤：S1、组合脱铝剂，将镁盐和钠盐按照一定比例混合成脱铝剂备用；S2、氩气熔化，将造渣剂与金属硅混合后碾压成球形硅料，投入冶炼炉中，在温度1700度‑1800度环境下熔化。本发明通过对冶炼深度除杂方法的改进，解决了传统金属硅生产冶炼中，耗费能源、工艺复杂和工序繁琐的问题，达到了可以在冶炼金属硅时，利用氧气进行铝和钙反应生成熔渣的同时，使用脱铝剂进行深化脱铝，再利用造渣剂和氩气的配合进行对硼的去除，并在冷却后进行酸洗，达到了钙、铝、硼等杂质的深度清除的目的，工艺简单，方便操作，降低了成本，降低了能源损耗，方便使用。

Description

一种金属硅冶炼深度除杂的方法
技术领域
本发明涉及冶炼深度除杂技术领域，尤其涉及一种金属硅冶炼深度除杂的方法。
背景技术
硅材料具有元素含量丰富、化学稳定性好、无环境污染等优点，又具有良好的半导体材料特性，是半导体工业中最重要且应用最广泛的元素半导体材料，是微电子工业和太阳能光伏工业的基础材料。多晶硅生产多年来一直以提高纯度、综合利用降低成本为宗旨，其纯度达11个“9”，以满足半导体级多晶硅的需要。
在传统的金属硅生产中，提高金属硅产品质量、扩大产品品种的主要是通过“清洁原料”（即采用清洁的矿产品和优质还原剂）、强化精炼或熔化重结晶后用酸去除杂质从而得到更高品级的硅。在这类提高产品质量扩大产品品种的技术手段中，“清洁原料”方式受制于高品级原材料资源有限且价格高，强化精炼方式不利于节能降耗，因此，开发新的精炼工艺或研究新的杂质去除手段，是提高金属硅产品质量、扩大产品品种的一种新趋势，为此，我们提出一种金属硅冶炼深度除杂的方法来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种金属硅冶炼深度除杂的方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种金属硅冶炼深度除杂的方法，包括以下步骤：
S1、组合脱铝剂，将镁盐和钠盐按照一定比例混合成脱铝剂备用；
S2、氩气熔化，将造渣剂与金属硅混合后碾压成球形硅料，投入冶炼炉中，在温度1700度-1800度环境下熔化，在氩气的氛围下进行造渣处理，所述造渣剂为K20-MgC12-SiO2-CaO，所述金属硅为块状或粉状，其中硼的含量为8ppmw；
S3、吹氧精炼，保持冶炼炉内的温度保持在1600度-1700度，将充足的氧气通入硅水中；
S4、取样检测，将冶炼炉内的温度保持在1600度-1650度，待精练到一定程度时，取样分析铝含量和硼含量；
S5、深度除铝，硅水中的铝含量大于12%时，将准备好的脱铝剂的二分之一投入到冶炼炉内，并充分搅拌，搅拌5-10分钟后，将剩余的二分之一的脱铝剂再次投入到冶炼炉内，再次搅拌10-20分钟，整个过程需要在30分钟内完成；
S6、过滤除杂，将深度除铝和除硼后的硅水内的熔渣进行去除；
S7、硅料粉碎研磨，冷却后，将造渣处理后的硅料进行粉碎、研磨、筛选，得到硅粉；
S8、依次浸泡，将所得到的硅粉加入到盐酸和氢氟酸混合液中浸泡，且浸泡时间为4h-8h，浸泡完毕，再将硅粉加入到硝酸和双氧水的混合液中浸泡，浸泡时间为6h-12h；
S9、冲洗、抽滤，最后将硅粉加入到氢氟酸和有机胺的混合液中浸泡，且浸泡时间为19h-25h，然后进行冲洗、抽滤，得到冲洗干净的硅粉；
S10、喷雾干燥，将所得到的硅粉进行喷雾干燥，得到深度除杂的硅粉。
优选地，所述造渣剂与金属硅的质量比为0.05kg-0.5kg。
优选地，所述脱铝剂由以下质量分数的成分组成，硅水95%-98%、镁盐1.1%-2.1%和钠盐1.9%-5.7%组成。
优选地，所述镁盐为氯化镁，钠盐为碳酸钠。
优选地，所述筛选后的硅粉粒度为60-120目筛的颗粒料。
优选地，所述喷雾干燥的温度为250度-650度。
优选地，所述球形硅料的大小为15mm-50mm，所述冶炼炉采用冶炼铸锭炉，且冶炼铸锭炉的加热反应温度为1600度-1950度。
优选地，所述粉碎采用碾压方式，且碾压时间为1.5h-2h，碾压压力为15-18MPa。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、利用吹氧进行精炼，将杂质中的三氧化二铁、三氧化二铝、氧化钙等，在高温条件下被还原后熔进硅水中，与硅形成合金，在经过充入氧气与硅水中的铝、钙反应成熔渣，钙的去除率达到93%，利用脱铝剂进行深度除铝，简化了工序，降低了成本，提高了金属硅的纯度。
2、使用高效造渣剂中的K2O对硼的强氧化性和C1-与B+3的化合作用，使用较低用量的造渣剂就可以有效的将硅中的硼去除，在经过系列的酸洗，进一步去除硅中的硼，工艺简单、质量稳定，成本低廉，便于产业化推广。
综上所述，本方法可以在冶炼金属硅时利用氧气进行铝和钙反应生成熔渣的同时，使用脱铝剂进行深化脱铝，再利用造渣剂和氩气的配合对硼进行清除，并在冷却后进行酸洗，达到了钙、铝、硼等杂质的深度清除，工艺简单，方便操作，降低了成本，降低了能源损耗，方便使用。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
一种金属硅冶炼深度除杂的方法，包括以下步骤：
S1、组合脱铝剂，将镁盐和钠盐按照一定比例混合成脱铝剂备用，方便在取样检测后进行选择使用；
S2、氩气熔化，将造渣剂与金属硅混合后碾压成球形硅料，投入冶炼炉中，在温度1700度-1800度环境下熔化，在氩气的氛围下进行造渣处理，造渣剂为K20-MgC12-SiO2-CaO，金属硅为块状或粉状，其中硼的含量为8ppmw，通过添加K2O可以提高硅酸盐中的碱度和造渣剂中硼的氧化能力；
S3、吹氧精炼，保持冶炼炉内的温度保持在1600度-1700度，将充足的氧气通入硅水中；
S4、取样检测，将冶炼炉内的温度保持在1600度-1650度，待精练到一定程度时，取样分析铝含量和硼含量；
S5、深度除铝，硅水中的铝含量大于12%时，将准备好的脱铝剂的二分之一投入到冶炼炉内，并充分搅拌，搅拌5-10分钟后，将剩余的二分之一的脱铝剂再次投入到冶炼炉内，再次搅拌10-20分钟，整个过程需要在30分钟内完成，在液态硅中加入脱铝剂，能有效的提高铝与氧气的亲和力，改变活性，从而使金属硅中的铝元素在原来的基础上深度去除，达到了脱铝提纯的产品要求，而且还能使硅和熔渣完全脱离，提高产品的回收率，有利于精整；
S6、过滤除杂，将深度除铝和除硼后的硅水内的熔渣进行去除，所得的硅水中的铝含量为0.16%-0.18%；
S7、硅料粉碎研磨，冷却后，将造渣处理后的硅料进行粉碎、研磨、筛选，得到硅粉，筛选后的硅粉粒度为60-120目筛的颗粒料；
S8、依次浸泡，将所得到的硅粉加入到盐酸和氢氟酸混合液中浸泡的同时并搅拌5h，并保持温度在60度-70度，且浸泡时间为4h-8h，浸泡和搅拌完毕，使用去离子水冲洗三次，再将硅粉加入到硝酸和双氧水的混合液中浸泡并搅拌8h，并保持温度在60度-70度,浸泡时间为6h-12h,浸泡搅拌完毕，使用去离子水冲洗五次；
S9、冲洗、抽滤，最后将硅粉加入到氢氟酸和有机胺的混合液中浸泡并搅拌20h，并保持温度在60度-70度,且浸泡时间为19h-25h，然后进行反复冲洗，直到水的pH值为6时，进行抽滤，得到冲洗干净的硅粉；
S10、喷雾干燥，将所得到的硅粉进行500度下喷雾干燥，得到深度除杂的硅粉。
本发明中，造渣剂与金属硅的质量比为0.05kg-0.5kg，脱铝剂由以下质量分数的成分组成，硅水95%-98%、镁盐1.1%-2.1%和钠盐1.9%-5.7%组成，镁盐为氯化镁，钠盐为碳酸钠，喷雾干燥的温度为250度-650度，球形硅料的大小为15mm-50mm，冶炼炉采用冶炼铸锭炉，且冶炼铸锭炉的加热反应温度为1600度-1950度，粉碎采用碾压方式，且碾压时间为1.5h-2h，碾压压力为15-18MPa。
本发明中，在使用时，将镁盐和钠盐按照一定比例混合成脱铝剂备用，将造渣剂与金属硅混合后碾压成球形硅料，投入冶炼炉中，在温度1700度-1800度环境下熔化，在氩气的氛围下进行造渣处理，造渣剂为K20-MgC12-SiO2-CaO，金属硅为块状或粉状，其中硼的含量为8ppmw，保持冶炼炉内的温度保持在1600度-1700度，将充足的氧气通入硅水中，将冶炼炉内的温度保持在1600度-1650度，待精练到一定程度时，取样分析铝含量和硼含量，深度除铝，硅水中的铝含量大于12%时，将准备好的脱铝剂的二分之一投入到冶炼炉内，并充分搅拌，搅拌5-10分钟后，将剩余的二分之一的脱铝剂再次投入到冶炼炉内，再次搅拌10-20分钟，整个过程需要在30分钟内完成，过滤除杂，将深度除铝和除硼后的硅水内的熔渣进行去除，冷却后，将造渣处理后的硅料进行粉碎、研磨、筛选，得到硅粉，依次浸泡，将所得到的硅粉加入到盐酸和氢氟酸混合液中浸泡，且浸泡时间为4h-8h，浸泡完毕，再将硅粉加的硅粉，将所得到的硅粉进行喷雾干燥，得到深度除杂的硅粉。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种金属硅冶炼深度除杂的方法，包括，其特征在于，包括以下步骤：
S1、组合脱铝剂，将镁盐和钠盐按照一定比例混合成脱铝剂备用；
S2、氩气熔化，将造渣剂与金属硅混合后碾压成球形硅料，投入冶炼炉中，在温度1700度-1800度环境下熔化，在氩气的氛围下进行造渣处理，所述造渣剂为K20-MgC12-SiO2-CaO，所述金属硅为块状或粉状，其中硼的含量为8ppmw；
S3、吹氧精炼，保持冶炼炉内的温度保持在1600度-1700度，将充足的氧气通入硅水中；
S4、取样检测，将冶炼炉内的温度保持在1600度-1650度，待精练到一定程度时，取样分析铝含量和硼含量；
S5、深度除铝，硅水中的铝含量大于12%时，将准备好的脱铝剂的二分之一投入到冶炼炉内，并充分搅拌，搅拌5-10分钟后，将剩余的二分之一的脱铝剂再次投入到冶炼炉内，再次搅拌10-20分钟，整个过程需要在30分钟内完成；
S6、过滤除杂，将深度除铝和除硼后的硅水内的熔渣进行去除；
S7、硅料粉碎研磨，冷却后，将造渣处理后的硅料进行粉碎、研磨、筛选，得到硅粉；
S8、依次浸泡，将所得到的硅粉加入到盐酸和氢氟酸混合液中浸泡，且浸泡时间为4h-8h，浸泡完毕，再将硅粉加入到硝酸和双氧水的混合液中浸泡，浸泡时间为6h-12h；
S9、冲洗、抽滤，最后将硅粉加入到氢氟酸和有机胺的混合液中浸泡，且浸泡时间为19h-25h，然后进行冲洗、抽滤，得到冲洗干净的硅粉；
S10、喷雾干燥，将所得到的硅粉进行喷雾干燥，得到深度除杂的硅粉。
2.根据权利要求1所述的一种金属硅冶炼深度除杂的方法，其特征在于，所述造渣剂与金属硅的质量比为0.05kg-0.5kg。
3.根据权利要求1所述的一种金属硅冶炼深度除杂的方法，其特征在于，所述脱铝剂由以下质量分数的成分组成，硅水95%-98%、镁盐1.1%-2.1%和钠盐1.9%-5.7%组成。
4.根据权利要求1所述的一种金属硅冶炼深度除杂的方法，其特征在于，所述镁盐为氯化镁，钠盐为碳酸钠。
5.根据权利要求1所述的一种金属硅冶炼深度除杂的方法，其特征在于，所述筛选后的硅粉粒度为60-120目筛的颗粒料。
6.根据权利要求1所述的一种金属硅冶炼深度除杂的方法，其特征在于，所述喷雾干燥的温度为250度-650度。
7.根据权利要求1所述的一种金属硅冶炼深度除杂的方法，其特征在于，所述球形硅料的大小为15mm-50mm，所述冶炼炉采用冶炼铸锭炉，且冶炼铸锭炉的加热反应温度为1600度-1950度。
8.根据权利要求1所述的一种金属硅冶炼深度除杂的方法，其特征在于，所述粉碎采用碾压方式，且碾压时间为1.5h-2h，碾压压力为15-18MPa。
CN201810810825.8A 2018-07-23 2018-07-23 一种金属硅冶炼深度除杂的方法 Withdrawn CN108946737A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810810825.8A CN108946737A (zh) 2018-07-23 2018-07-23 一种金属硅冶炼深度除杂的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810810825.8A CN108946737A (zh) 2018-07-23 2018-07-23 一种金属硅冶炼深度除杂的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108946737A true CN108946737A (zh) 2018-12-07

Family

ID=64464265

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810810825.8A Withdrawn CN108946737A (zh) 2018-07-23 2018-07-23 一种金属硅冶炼深度除杂的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108946737A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113508090A (zh) * 2019-03-27 2021-10-15 瓦克化学股份公司 生产工业硅的方法
CN114349009A (zh) * 2022-01-21 2022-04-15 贵州理工学院 一种用于工业硅炉外精炼脱铁和钛的渣剂
CN114538449A (zh) * 2022-02-10 2022-05-27 贵州理工学院 一种用微硅粉为原料制备工业硅精炼渣剂的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0533070A (ja) * 1991-05-11 1993-02-09 Toho Aen Kk 金属珪素粉末中の不純物の除去方法
CN102358620A (zh) * 2011-09-16 2012-02-22 厦门大学 一种金属硅中除硼的方法
CN105110337A (zh) * 2015-10-11 2015-12-02 怒江宏盛锦盟硅业有限公司 一种金属硅冶炼深度除杂的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0533070A (ja) * 1991-05-11 1993-02-09 Toho Aen Kk 金属珪素粉末中の不純物の除去方法
CN102358620A (zh) * 2011-09-16 2012-02-22 厦门大学 一种金属硅中除硼的方法
CN105110337A (zh) * 2015-10-11 2015-12-02 怒江宏盛锦盟硅业有限公司 一种金属硅冶炼深度除杂的方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113508090A (zh) * 2019-03-27 2021-10-15 瓦克化学股份公司 生产工业硅的方法
CN113508090B (zh) * 2019-03-27 2024-01-12 瓦克化学股份公司 生产工业硅的方法
CN114349009A (zh) * 2022-01-21 2022-04-15 贵州理工学院 一种用于工业硅炉外精炼脱铁和钛的渣剂
CN114538449A (zh) * 2022-02-10 2022-05-27 贵州理工学院 一种用微硅粉为原料制备工业硅精炼渣剂的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105803226B (zh) 一种从离子吸附型稀土矿中提取稀土及铝的方法
CN105734299B (zh) 一种氧压处理锡阳极泥综合回收有价金属的方法
CN102002585B (zh) 一种石煤酸浸液生产钒铁合金的方法
US9394183B2 (en) Method for producing a high-purity nanometer zinc oxide from electrolytic zinc acid leaching residues by ammonia decarburization
CN108946737A (zh) 一种金属硅冶炼深度除杂的方法
CN103911514B (zh) 废旧硬质合金磨削料的回收处理方法
CN109665528A (zh) 含有刚玉型石英岩制备电子产品用高纯石英砂粉的方法
CN113652560B (zh) 一种从稀土熔盐废渣中高效回收稀土的方法
CN109553382A (zh) 一种低品位原料的快速、高效率除铁增白的方法
CN108315522A (zh) 微波强化直接还原处理钛铁矿制取还原铁粉和富钛料的方法
CN110407190A (zh) 一种铝电解废阴极回收炭的方法
CN106745128A (zh) 一种铝灰渣除杂的方法
CN105543490B (zh) 一种微波焙烧预处理‑氨法浸出高炉瓦斯灰制备ZnO的方法
CN106702160A (zh) 一种超高纯钛屑的处理方法
CN107164643A (zh) 一种高钙高磷钒渣除磷提钒的方法
WO2019137542A1 (zh) 一种高钛渣选择性浸出提质的方法
CN105985735B (zh) 高铈稀土抛光粉的制备方法
CN103305694A (zh) 一种从废旧硬质合金中回收碳化钨、金属钴的方法
CN1006635B (zh) 用含钛炼铁高炉渣制取钛白粉的方法
CN109112560A (zh) 一种利用碲化铜制备高纯碲的方法
CN107460345A (zh) 一种生产高钛渣的方法
CN110453098A (zh) 稀土电解熔盐废渣综合回收稀土工艺
CN103183351B (zh) 氯化焙烧-浸出法提纯二氧化硅矿石的方法
CN106834749B (zh) 从含钒钢渣中富集钒的方法
CN104291340B (zh) 一种工业硅中除磷的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20181207