KR20110065801A - Apparatus for purifying a metal grade silicon - Google Patents

Apparatus for purifying a metal grade silicon Download PDF

Info

Publication number
KR20110065801A
KR20110065801A KR1020090122465A KR20090122465A KR20110065801A KR 20110065801 A KR20110065801 A KR 20110065801A KR 1020090122465 A KR1020090122465 A KR 1020090122465A KR 20090122465 A KR20090122465 A KR 20090122465A KR 20110065801 A KR20110065801 A KR 20110065801A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
furnace
silicon
metal silicon
slag
impurities
Prior art date
Application number
KR1020090122465A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
양병재
이승우
박장순
Original Assignee
주식회사 메르디안솔라앤디스플레이
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 주식회사 메르디안솔라앤디스플레이 filed Critical 주식회사 메르디안솔라앤디스플레이
Priority to KR1020090122465A priority Critical patent/KR20110065801A/en
Publication of KR20110065801A publication Critical patent/KR20110065801A/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/26—Nozzle-type reactors, i.e. the distribution of the initial reactants within the reactor is effected by their introduction or injection through nozzles
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D11/00—Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces
    • F27D11/02—Ohmic resistance heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D7/00—Forming, maintaining, or circulating atmospheres in heating chambers
    • F27D7/06—Forming or maintaining special atmospheres or vacuum within heating chambers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D7/00—Forming, maintaining, or circulating atmospheres in heating chambers
    • F27D7/06—Forming or maintaining special atmospheres or vacuum within heating chambers
    • F27D2007/066—Vacuum

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

PURPOSE: A purifier of metal silicon is provided to have good slag processing in refining metal silicon and to obtain silicon of high purity by eliminating impurity included in the molten silicon. CONSTITUTION: The purifier of metal silicon includes: a furnace(10) in which vent is formed into floor; a lid part(13) shutting tightly the inside by uniting into the entrance of the furnace; a first driving part(15) moving the lid part; a supporter(17) supporting the furnace; and a second driver part (17a) rotating the furnace around the supporter.

Description

금속 실리콘의 정제 장치{Apparatus for purifying a metal grade silicon}Apparatus for purifying a metal grade silicon}

본 발명은 금속 실리콘을 정제하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for purifying metallic silicon.

최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양 에너지는 에너지 자원이 풍부하고 환경오염에 대한 문제점이 없어 특히 주목받고 있다.Recently, as the prediction of depletion of existing energy sources such as oil and coal is increasing, interest in alternative energy to replace them is increasing. Among them, solar energy is particularly attracting attention because it is rich in energy resources and has no problems with environmental pollution.

태양 에너지의 이용방법으로는 태양열을 이용하여 터빈을 회전시키는데 필요한 증기를 발생시키는 태양열 에너지와, 반도체의 성질을 이용하여 태양광(photons)을 전기 에너지로 변환시키는 태양광 에너지가 있다. 이 중 태양광 에너지라고 하면 일반적으로 솔라셀(solar cell)을 일컫는다.Solar energy uses solar energy to generate steam required to rotate a turbine using solar heat, and solar energy to convert photons into electrical energy using properties of a semiconductor. Among these, the solar energy generally refers to a solar cell.

이 솔라셀은 p형 반도체와 n형 반도체를 접합시켜 만들며, 광전효과로 n형 반도체에서 p형 반도체로 전자가 흘러 전기가 만들어진다.The solar cell is made by bonding a p-type semiconductor and an n-type semiconductor, and electrons flow from the n-type semiconductor to the p-type semiconductor by the photoelectric effect to generate electricity.

솔라셀은 형태에 따라서, 결정질 솔라셀과 박막형 솔라셀로 나눌 수가 있다, 이 중 결정질 솔라셀은 결정질 실리콘에 막을 쌓아 솔라셀을 만들게 되며, 현재 많은 연구 및 개발이 이루어지고 있다.Cells can be divided into crystalline solar cells and thin-film solar cells according to their shape. Among them, crystalline solar cells are stacked on crystalline silicon to make solar cells, and many researches and developments have been made.

이에 발맞추어, 솔라셀급 실리콘에 대한 수요도 증가하고 있으며, 실리콘의 생산성을 높이는 연구가 한창 진행 중에 있다.In line with this, the demand for solar cell silicon is also increasing, and researches to increase the productivity of silicon are in full swing.

일반적으로, 실리콘은 다음과 같은 공정을 통해서 만들어진다. 먼저, 광산 등에서 채굴한 석영(SiO2)을 코크스(cokes)나 숯 등과 같이 탄소 환원 반응을 일으켜 금속 규소인, 순도 98.5(%)의 금속 실리콘(Metallurgical-Grade Si; MG-Si)을 생산한다. 다음으로, 금속 실리콘을 정제해서 6N 이상의 실리콘을 생산하게 된다. Generally, silicon is made through the following process. First, quartz (SiO 2) mined in a mine or the like is subjected to a carbon reduction reaction such as cokes or charcoal to produce metallic silicon (Metallurgical-Grade Si; MG-Si) having a purity of 98.5 (%). Next, the metal silicon is purified to produce 6N or more silicon.

이 과정에서, 금속 실리콘을 얻기 위해 전기로에서 만들어진 용융 실리콘은 레이들(ladle)에서 슬래그(slag)와 섞여 불순물이 제거된다. 용융 실리콘에 녹은 슬래그는 불순물과 결합한 후, 비중에 의해 아래로 침전하거나, 위로 뜨게 되므로, 이를 제거해서 용융 실리콘에서 불순물을 제거하게 된다.In this process, molten silicon made in an electric furnace to obtain metallic silicon is mixed with slag in a ladle to remove impurities. Slag melted in the molten silicon is combined with impurities, and then precipitated down or floated up by specific gravity, thereby removing impurities from the molten silicon.

그런데, 종전의 레이들에서는 단순히 레이들을 기울여 슬래그를 제거할 수 있기 때문에, 용융된 실리콘에 포함되어 있는 슬래그를 제거하는데 문제가 있었다.However, in the conventional ladle, since the slag can be removed by simply tilting the ladle, there is a problem in removing the slag contained in the molten silicon.

본 발명은 이 같은 기술적 배경에서 제안된 것으로, 금속 실리콘을 정제하는데 있어 슬래그의 처리를 좋게 하고, 용융 실리콘에 포함된 불순물을 잘 제거해서 고순도의 실리콘을 얻을 수 있는 장치를 제공하고자 한다.The present invention has been proposed in the technical background, and it is intended to provide a device that can improve the treatment of slag in purifying the metal silicon, and to remove the impurities contained in the molten silicon to obtain high purity silicon.

또한, 본 발명에서는 금속 실리콘을 생산하는 공정에 상관없이 아무 단계에서나 금속 실리콘을 정제할 수 있도록 한 장치를 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide a device capable of purifying the metal silicon at any stage irrespective of the process of producing the metal silicon.

본 발명의 일 실시예에서는, 바닥으로 배출구가 형성되어 있는 로, 상기 로의 입구에 결합해서 로 내부를 밀폐하는 덮개부, 상기 덮개부를 움직이는 제1 구동부, 상기 로를 지지하는 지지체 및 상기 지지체를 중심으로 상기 로를 회전시키는 제2 구동부를 포함하는 금속 실리콘의 정제 장치를 제공한다.In one embodiment of the present invention, the furnace is formed with a discharge port to the bottom, the cover portion coupled to the inlet of the furnace to seal the inside of the furnace, the first driving unit for moving the cover portion, the support for supporting the furnace and the support center It provides a purification apparatus of metal silicon comprising a second drive unit for rotating the furnace.

여기서, 상기 금속 실리콘의 정제 장치는 상기 배출구를 개폐시키는 밸브, 또는 상기 로를 가열하는 전열선을 더 포함할 수 있다.Here, the refining apparatus of the metal silicon may further include a valve for opening and closing the outlet, or a heating wire for heating the furnace.

그리고, 상기 로의 바닥은 상기 배출구 방향으로 경사져 있는 것이 바람직하며, 상기 로의 입구를 통해서 배출되는 유체의 흐름을 안내하는 가이드부를 더 포함하는 것도 가능하다.In addition, the bottom of the furnace is preferably inclined in the direction of the outlet, it is also possible to further include a guide for guiding the flow of fluid discharged through the inlet of the furnace.

그리고, 상기 금속 실리콘의 정제 장치는 상기 로 내부를 진공 상태로 만드는 진공 펌프를 더 포함하거나, 노즐을 상기 로 내부로 안내해서 혼합 가스를 상기 로 내부로 투입하는 투입구를 더 포함할 수 있다.In addition, the refining apparatus of the metal silicon may further include a vacuum pump for making the inside of the furnace into a vacuum state, or may further include an inlet for guiding a nozzle into the furnace to inject a mixed gas into the furnace.

그리고, 상기 덮개부는 냉각수가 흐르는 파이프를 더 포함해서 덮개부가 뜨거워지는 것을 방지한다.The cover part further includes a pipe through which cooling water flows to prevent the cover part from becoming hot.

본 출원의 일 실시예에 따르면, 로의 상부 및 하부를 통해서 금속 실리콘에 포함된 슬래그를 제거할 수가 있다. 또한 상기 로는 전열선을 포함하고 있어서, 금속 실리콘에서 불순물을 제거하는 동안, 슬래그와 불순물의 반응성을 좋게 할 수가 있다. 또한, 상기 로는 진공 분위기에서 불순물을 제거할 수 있으므로, 불순물을 효과적으로 제거할 수가 있다. According to one embodiment of the present application, it is possible to remove the slag contained in the metal silicon through the top and bottom of the furnace. In addition, the furnace includes a heating wire, so that the reactivity of the slag and the impurities can be improved while removing impurities from the metal silicon. In addition, since the furnace can remove impurities in a vacuum atmosphere, impurities can be effectively removed.

그리고, 종전의 레이들은 가열수단이 없기 때문에 반드시 전기로에서 용융된 금속 실리콘을 출탕받아 정제해야 했으나, 본 장치는 전기로와 무관하게 독립적으로 금속 실리콘을 용융시켜 정제할 수가 있다.Since the conventional ladle has no heating means, the molten metal silicon must be melted and refined in the electric furnace, but the present apparatus can independently melt and refine the metal silicon regardless of the electric furnace.

이하, 첨부한 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 당업자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

도 1은 본 출원의 일 실시예에 따라 용융된 금속 실리콘을 정제하는 장치의 개략적인 모습을 보여준다.1 shows a schematic view of an apparatus for purifying molten metal silicon according to an embodiment of the present application.

본 실시예의 금속 실리콘용 정제 장치는 용융된 금속 실리콘을 담는 로(10)와 로의 내부를 기밀하는 덮개부(13)를 포함해서 구성된다.The purification apparatus for metal silicon of this embodiment is comprised including the furnace 10 containing molten metal silicon, and the cover part 13 which hermetically seals the inside of a furnace.

먼저, 로(10)는 용융된 금속 실리콘을 정제하는 동안 슬래그와 용융된 금속 실리콘에 포함된 불순물과의 반응성을 높이기 위해서 고온을 유지한다. 이 같은 로(10)는 일 예에서 전열을 이용하여 피용융재, 즉 용융된 금속 실리콘을 가열하는 전기로로 구성될 수 있다. 전기로(10)는 당 업계에서 범용적으로 사용되는 것이라면, 어떠한 것도 가능하다. 일 예로, 전기로(10)는 전열선(10a)을 로 안에 설치해서 이 곳에 전기를 흘려 원재료를 가열하는 저항로, 로 안에 설치된 전극 사이에 아크 형태로 전류를 흘려서 원재료를 가열하는 아크로, 원재료에 교류자기장을 가하여 원재료를 용융하는 유도로 등으로 구성될 수 있다. First, the furnace 10 is maintained at a high temperature in order to increase the reactivity of the slag and impurities contained in the molten metal silicon during the purification of the molten metal silicon. Such a furnace 10 may be configured as an electric furnace that heats the melted material, that is, the molten metal silicon by using heat transfer in one example. The electric furnace 10 can be anything as long as it is used universally in the art. For example, the electric furnace 10 is a resistance to heat the raw material by installing a heating wire (10a) in the furnace to flow electricity there, an arc furnace for heating the raw material by flowing a current in the form of an arc between the electrodes installed in the furnace, to the raw material It may be composed of an induction furnace for melting raw materials by applying an alternating magnetic field.

용융된 금속 실리콘을 정제하는 과정에서, 로(10)에는 용융된 금속 실리콘과 함께 슬래그(slag)가 같이 투입된다. 슬래그는 분배 계수를 이용해서 용융된 금속 실리콘에서 보론(B), 인(P)과 같은 불순물을 제거하는데 사용된다. 실리콘 정련시 사용되는 슬래그로는 2원계 조성물로 CaO-SiO2, 3원계 조성물로 CaO-SiO2, Al2O3와 같은 물질들이 바람직하게 사용된다. 이 같은 슬래그는 분말 형태로 용융 실리콘에 투입이 되고, 용융 실리콘의 열에 의해서 녹게 된다. 이때, 불순물들은 분배 계수에 의해서 슬래그에 결합하게 되고, 비중에 따라서 바닥으로 침전하거나, 위로 뜬다.In the process of refining the molten metal silicon, slag is introduced into the furnace 10 together with the molten metal silicon. Slag is used to remove impurities such as boron (B) and phosphorus (P) from molten metal silicon using partition coefficients. A slag to be used for polishing silicon material such as the alloy composition in the CaO-SiO 2, CaO-SiO 2, Al 2 O 3 as ternary compositions are preferably used. Such slag is injected into the molten silicon in the form of powder, and melted by the heat of the molten silicon. At this time, the impurities bind to the slag by the partition coefficient, and settle to the bottom or float upward depending on the specific gravity.

한편, 로(10)의 하부는 경사면(10b)을 포함해서 구성이 된다. 이에 따라서, 로(10)의 바닥은 배출구(11) 방향으로 경사져 있다. 배출구(11)는 로(10)의 바닥에 설치되어 있으며, 배출구(11)를 개폐시키는 밸브(11a)를 포함해서 구성이 된다. 이 같은 구성에 의해서, 불순물과 결합해서 바닥으로 침전된 슬래그는 경사면(10b)의 안내에 따라 배출구(11)를 통해서 로(10) 밖으로 쉽게 배출할 수가 있다.On the other hand, the lower part of the furnace 10 is configured including the inclined surface 10b. Accordingly, the bottom of the furnace 10 is inclined toward the discharge port 11. The outlet 11 is provided in the bottom of the furnace 10, and is comprised including the valve 11a which opens and closes the outlet 11. With this configuration, the slag settled to the bottom in combination with impurities can be easily discharged out of the furnace 10 through the outlet 11 according to the guide of the inclined surface 10b.

그리고, 덮개부(13)는 로(10)의 입구에 결합해서, 로(10)가 밀폐되도록 한다. 이 같은 덮개부(13)는 제1 구동부(15)에 의해서 동작이 된다. 제1 구동부(15)는 덮개부(13)에 실린더로 축 연결되어 있어서, 덮개부(13)를 회전시켜 로(10)를 개방하거나 밀폐한다.And, the cover portion 13 is coupled to the inlet of the furnace 10, so that the furnace 10 is sealed. Such a cover part 13 is operated by the 1st drive part 15. FIG. The first drive part 15 is axially connected to the cover part 13 by a cylinder, and rotates the cover part 13 to open or close the furnace 10.

한편, 덮개부(13)의 상부에는 투입구(13a)가 더 형성될 수 있다. 투입구(13a)는 로(10)의 내부와 외부를 개방시켜서, 노즐(N)이 로(10) 내부로 투입될 수 있도록 한다. 노즐(N)은 가스를 공급하는 장치의 일부로, 가스는 금속 실리콘을 정제하는 과정에서 슬래그와 불순물의 반응성을 높임과 동시에 직접 불순물과 반응해서 용융된 금속 실리콘에서 불순물이 잘 제거될 수 있도록 한다. 일반적으로, Ar, H2, H2O, CO, CO2, N2등의 혼합 가스가 로(10)에 제공되고, 불순물과 결합해서 산화물 형태로 용융된 금속 실리콘에서 불순물을 제거한다.On the other hand, the inlet (13a) may be further formed in the upper portion of the cover portion (13). The inlet 13a opens the inside and the outside of the furnace 10 so that the nozzle N can be introduced into the furnace 10. The nozzle N is part of a device for supplying gas. The gas enhances the reactivity of the slag and impurities in the process of purifying the metal silicon, and simultaneously reacts with the impurities to remove impurities from the molten metal silicon well. In general, a mixed gas such as Ar, H 2 , H 2 O, CO, CO 2 , N 2, and the like is provided to the furnace 10 and combines with impurities to remove impurities from the molten metal silicon in oxide form.

또한, 상기 덮개부(13)는 그 내부에 서로 연결되어 있는 다수의 파이프를 포함해서 구성될 수도 있다. 상기 파이프를 통해서는 냉각수가 흘러, 덮개부(13)가 뜨거워지는 것을 방지한다.In addition, the cover part 13 may be configured to include a plurality of pipes connected to each other therein. Cooling water flows through the pipe to prevent the cover portion 13 from becoming hot.

그리고, 로(10)는 한 쌍의 지지체(17)에 의해서 지지되어 있다. 지지체(17)는 한 쌍으로 로(10)의 양쪽에서 로(10)가 회전 가능하게 축 연결되어 있다. 그리고, 이 지지체(17)는 제2 구동부(17a)를 포함해서 구성이 되는데, 제2 구동부(17a)는 지지체(17)를 중심으로 일 방향으로 로(10)를 기울인다. 이 같은 구성에 의해 서, 용융 실리콘보다 비중이 높아서 위로 뜬 슬래그는 로(10)가 일 방향으로 기울어짐에서 따라 로(10)의 입구를 통해 쏟아져 제거가 된다.The furnace 10 is supported by a pair of supports 17. The support body 17 is axially rotatably connected to the both sides of the furnace 10 by a pair. And this support body 17 is comprised including the 2nd drive part 17a, The 2nd drive part 17a inclines the furnace 10 to one direction centering on the support body 17. As shown in FIG. By this configuration, the slag floated up because the specific gravity is higher than molten silicon is poured through the inlet of the furnace 10 is removed as the furnace 10 is inclined in one direction.

한편, 로(10)는 입구 주변에 가이드부(10c)가 더 형성될 수 있다. 가이드부(10c)는 입구 주변이 경사져서 형성될 수 있다, 제2 구동부(17a)가 동작해서, 로(10)가 지지체(17)를 중심으로 한 방향으로 기울어짐에 따라서, 로 내부의 용융 실리콘 역시 기울어지는 방향으로 쏟아지게 된다. 이때, 가이드부(10c)는 용융 실리콘 상부에 위치하고 있던 슬래그의 흐름을 안내해서, 용융 금속 실리콘에서 슬래그가 쉽게 제거될 수 있도록 한다.On the other hand, the furnace 10 may be further formed with a guide portion (10c) around the inlet. The guide part 10c may be formed by inclining the periphery of the inlet. As the second driving part 17a operates, the furnace 10 is inclined in a direction about the support 17, thereby melting the inside of the furnace. Silicon also pours in a tilting direction. At this time, the guide portion 10c guides the flow of the slag located above the molten silicon, so that the slag can be easily removed from the molten metal silicon.

그리고, 덮개부(13)의 한쪽으로는 진공펌프(19)가 더 연결될 수 있다. 진공펌프(19)는 덮개부(13)가 로(10)를 기밀한 상태에서, 로(10)의 내부를 진공 상태로 만든다. 로 내부가 고진공(10-2 torr 이상) 상태를 유지되는 경우, 휘발성이 좋은 특성을 가진 불순물인 P, Ca, Al 등은 증기압이 높아지면서 용융된 실리콘의 표면에서 휘발되어 디가싱(degassing)된다.In addition, the vacuum pump 19 may be further connected to one side of the cover part 13. The vacuum pump 19 makes the inside of the furnace 10 in a vacuum state in a state in which the lid 13 hermetically seals the furnace 10. When the inside of the furnace is maintained at a high vacuum (10 -2 torr or more), impurities such as P, Ca, and Al, which have good volatility, are degassed due to volatilization on the surface of the molten silicon at high vapor pressure. do.

이하, 이처럼 구성되는 금속 실리콘의 정제 장치의 동작에 대해서 설명한다.Hereinafter, the operation | movement of the refiner | purifier of metal silicon comprised in this way is demonstrated.

전기로에서 생산된 금속 실리콘이 용융 상태로 로(10)에 투입된다. 한편, 로(10)는 가열 수단을 포함하고 있으므로, 반드시 용융 상태로 금속 실리콘을 투입할 필요는 없다. 용융 실리콘과 함께, CaO-SiO2, CaO-SiO2, Al2O3와 같은 물질들을 포함하는 슬래그 역시 같이 투입된다. 이후, 제1 구동부(15)가 동작해서, 덮개 부(13)가 로(10)의 입구에 결합이 되면서, 로(10)는 밀폐된다.Metal silicon produced in the electric furnace is introduced into the furnace 10 in a molten state. On the other hand, since the furnace 10 includes heating means, it is not necessary to inject metal silicon in a molten state. Along with the molten silicon, slag containing materials such as CaO-SiO 2 , CaO-SiO 2 , Al 2 O 3 is also introduced. Thereafter, the first driving unit 15 is operated, and the cover unit 13 is coupled to the inlet of the furnace 10, and the furnace 10 is sealed.

용융된 금속 실리콘에 투입된 슬래그는 용융 실리콘의 열에 의해서 녹으면서 금속 실리콘과 섞이게 된다. 이에 따라, 금속 실리콘에 포함되어 있던 불순물들은 분배 계수에 따라 슬래그에 결합하면서, 일부는 로(10)의 바닥으로 침전하고, 일부는 금속 실리콘의 표면으로 뜨게 된다.The slag introduced into the molten metal silicon is mixed with the metal silicon while melting by the heat of the molten silicon. Accordingly, impurities contained in the metal silicon bind to the slag according to the distribution coefficient, while some precipitate to the bottom of the furnace 10 and some float to the surface of the metal silicon.

이와 함께, 슬래그의 반응을 촉진하기 위해서, 덮개부(13)의 투입구(13a)를 통해서는 노즐(N)이 로(10) 내부로 투입된다. 노즐(N)을 통해서는 Ar, H2, H2O, CO, CO2, N2등의 혼합 가스가 제공되어 슬래그와 불순물의 반응성을 높이는 한편, 혼합 가스가 직접 불순물과 반응해서 금속 실리콘에서 불순물을 제거한다.At the same time, in order to promote the reaction of the slag, the nozzle N is introduced into the furnace 10 through the inlet 13a of the lid 13. The nozzle (N) provides a mixed gas such as Ar, H 2 , H 2 O, CO, CO 2 , N 2 to increase the reactivity of slag and impurities, while the mixed gas directly reacts with the impurities, Remove impurities.

또한, 가스의 공급과 동시에, 또는 순차적으로, 진공 펌프(19)가 동작해서 로(10)의 내부를 고진공 상태로 만든다. 이에 따라, 휘발성이 좋은 특성을 가진 불순물인 P, Ca, Al 등은 증기압이 높아지면서 용융된 실리콘의 표면에서 휘발되어 디가싱(degassing)된다.In addition, simultaneously or sequentially with the supply of the gas, the vacuum pump 19 is operated to bring the interior of the furnace 10 into a high vacuum state. Accordingly, impurities such as P, Ca, and Al, which have good volatility, are volatilized and degassed on the surface of the molten silicon while the vapor pressure is increased.

이처럼, 가스 및 슬래그를 이용해서 용융 실리콘에서 불순물을 추출한 다음에, 로(10)의 하부에 마련된 배출구(11)의 밸브(11a)를 열어 배출구를 개방시킨다. 이에 따라서, 로(10)의 바닥에 침전되어 있던 슬래그(불순물을 포함하는)는 경사면(10b)의 안내에 따라서 배출구(11)를 통해서 로 밖으로 배출된다(도 3참조).In this way, after the impurities are extracted from the molten silicon using gas and slag, the valve 11a of the outlet 11 provided in the lower part of the furnace 10 is opened to open the outlet. As a result, the slag (including impurities) deposited on the bottom of the furnace 10 is discharged out of the furnace through the discharge port 11 in accordance with the guidance of the inclined surface 10b (see FIG. 3).

그 다음으로, 제2 구동부(17a)가 동작해서, 로(10)를 지지체(17)를 중심으로 일방향으로 기울어진다. 이 같은 동작에 의해서, 용융 실리콘보다 비중이 높아 서 위로 뜬 슬래그는 로(10)가 일 방향으로 기울어짐에 따라 가이드부(10c)가 슬래그의 흐름을 안내해서 로 밖으로 배출된다(도 2 참조).Next, the second driving unit 17a operates to tilt the furnace 10 in one direction about the support 17. By this operation, the slag floated upward due to its specific gravity higher than molten silicon is discharged out of the furnace by guiding the flow of the slag as the furnace 10 is inclined in one direction (see FIG. 2). .

이처럼, 본 실시예에 의하면, 로의 상부 및 하부를 통해서 불순물을 포함하는 슬래그를 쉽게 제거할 수 있다. 더욱이, 진공 분위기에서 금속 실리콘에 포함된 불순물을 제거할 수 있기 때문에, 금속 실리콘에서 효과적으로 불순물을 제거할 수가 있다.As such, according to this embodiment, slag containing impurities can be easily removed through the upper and lower portions of the furnace. Moreover, since impurities contained in the metal silicon can be removed in a vacuum atmosphere, impurities can be effectively removed from the metal silicon.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood that the invention may be practiced. Therefore, the embodiments described above are to be understood as illustrative and not restrictive in all aspects. In addition, the scope of the present invention is shown by the claims below, rather than the above detailed description. Also, it is to be construed that all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts are included in the scope of the present invention.

도 1은 본 출원의 일 실시예에 따라 금속 실리콘을 정제하는 장치의 개략적인 블록도이다.1 is a schematic block diagram of an apparatus for purifying metallic silicon according to an embodiment of the present application.

도 2 는 도 1에 도시한 장치가 로의 입구를 통해서 슬래그를 처리하는 동작 모습을 설명하는 모식도이다.FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an operation in which the apparatus shown in FIG. 1 processes slag through an inlet of a furnace. FIG.

도 3은 도 1에 도시한 장치가 로의 하부를 통해서 슬래그를 처리하는 동작 모습을 설명하는 모식도이다.FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an operation of the apparatus shown in FIG. 1 processing slag through the lower portion of the furnace.

Claims (8)

바닥으로 배출구가 형성되어 있는 로;A furnace with an outlet formed at the bottom; 상기 로의 입구에 결합해서 로 내부를 밀폐하는 덮개부;A cover part coupled to the inlet of the furnace to seal the inside of the furnace; 상기 덮개부를 움직이는 제1 구동부;A first driver moving the cover part; 상기 로를 지지하는 지지체; 및,A support for supporting the furnace; And, 상기 지지체를 중심으로 상기 로를 회전시키는 제2 구동부A second driving unit rotating the furnace about the support 를 포함하는 금속 실리콘의 정제 장치.Refining device of metal silicon comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 배출구를 개폐시키는 밸브를 더 포함하는 금속 실리콘의 정제 장치.Refining device of metal silicon further comprising a valve for opening and closing the outlet. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 로를 가열하는 전열선을 더 포함하는 금속 실리콘의 정제 장치.Purifier of metal silicon further comprising a heating wire for heating the furnace. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 로의 바닥은 상기 배출구 방향으로 경사져 있는 금속 실리콘의 정제 장치.And the bottom of the furnace is inclined toward the outlet. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 로의 입구를 통해서 배출되는 유체의 흐름을 안내하는 가이드부를 더 포함하는 금속 실리콘의 정제 장치.Refining device further comprises a guide for guiding the flow of fluid discharged through the inlet of the furnace. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 로 내부를 진공 상태로 만드는 진공 펌프를 더 포함하는 금속 실리콘의 정제 장치.And a vacuum pump for vacuuming the inside of the furnace. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 노즐을 상기 로 내부로 안내해서 혼합 가스를 상기 로 내부로 투입하는 투입구가 상기 덮개부에 형성되는 금속 실리콘의 정제 장치.An inlet for introducing a nozzle into the furnace to introduce a mixed gas into the furnace, wherein the lid is formed with the lid. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 덮개부는 냉각수가 흐르는 파이프를 더 포함하는 금속 실리콘의 정제 장치.The cover unit further comprises a pipe through which cooling water flows.
KR1020090122465A 2009-12-10 2009-12-10 Apparatus for purifying a metal grade silicon KR20110065801A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090122465A KR20110065801A (en) 2009-12-10 2009-12-10 Apparatus for purifying a metal grade silicon

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090122465A KR20110065801A (en) 2009-12-10 2009-12-10 Apparatus for purifying a metal grade silicon

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110065801A true KR20110065801A (en) 2011-06-16

Family

ID=44398851

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090122465A KR20110065801A (en) 2009-12-10 2009-12-10 Apparatus for purifying a metal grade silicon

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20110065801A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101367844B1 (en) * 2011-12-20 2014-03-03 재단법인 포항산업과학연구원 Method for refining metal silicon
KR101387945B1 (en) * 2012-05-03 2014-04-29 한국에너지기술연구원 Silicon Melting Reactor Having Oxidation Source Inputting Part
KR101438781B1 (en) * 2011-12-28 2014-11-04 주식회사 포스코 Silicon purification method
CN108300871A (en) * 2017-08-31 2018-07-20 林广华 A kind of aluminium bar production refining furnace

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101367844B1 (en) * 2011-12-20 2014-03-03 재단법인 포항산업과학연구원 Method for refining metal silicon
KR101438781B1 (en) * 2011-12-28 2014-11-04 주식회사 포스코 Silicon purification method
KR101387945B1 (en) * 2012-05-03 2014-04-29 한국에너지기술연구원 Silicon Melting Reactor Having Oxidation Source Inputting Part
CN108300871A (en) * 2017-08-31 2018-07-20 林广华 A kind of aluminium bar production refining furnace
CN108300871B (en) * 2017-08-31 2020-11-10 董道金 Refining furnace is used in aluminium pole production

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101122047B (en) Method for manufacturing polycrystalline silicon used for solar battery
CN101289188B (en) Process and device for removing phosphorus and metal impurities in polycrystalline silicon
CN102126725B (en) Method and equipment for purifying polycrystalline silicon by melting in electron beam shallow pool
KR101275768B1 (en) system for refining UMG Si using a steam plasma torch
CN102126726A (en) Method and equipment for efficiently purifying polysilicon powder by utilizing electron beams
KR20110065801A (en) Apparatus for purifying a metal grade silicon
CN1313368C (en) Production equipment and method of silicon used for solar battery
US4242175A (en) Silicon refining process
CN101671024B (en) Production technology and device for boron-removing and purification of polysilicon by adopting electromagnetic induction melting assisted with high-temperature plasma
CN201981012U (en) Equipment for effectively purifying polycrystalline silicon powder body by electron beam
CN105861849B (en) A kind of electroslag refining furnace
CN102275929A (en) Method for improving purity of metallurgical silicon and apparatus for realizing method
CN106555224A (en) A kind of production method and production equipment of monocrystal silicon
CN105886792B (en) A kind of electric slag refusion and smelting system
CN102712480A (en) Furnace for melting silicon or silicon alloy
CN101775650A (en) Preparation method of solar polycrystalline silicon cast ingot and device thereof
CN105925816B (en) A kind of inert gas shielding cover structure
KR20110065812A (en) System for purifying a metal grade silicon
CN105950881A (en) Electroslag remelting smelting process
CN201962076U (en) Equipment of purification polycrystalline silicon is smelted to an electron beam shallow pool
KR101323191B1 (en) Manufacturing method of silicon for solar cell using metallurgical process
CN105969998B (en) A kind of metal smelt atmosphere protection method
CN208378436U (en) Crystalline silicon purifies integrated system
CN108796606B (en) Solar-grade polycrystalline silicon preparation device
CN202046890U (en) Device for purifying polysilicon through vacuum melting of shallow molten pool

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination