SE448164B - PROCEDURE FOR PROVIDING A BED OF PURE SILICONE CRYSTALS - Google Patents

PROCEDURE FOR PROVIDING A BED OF PURE SILICONE CRYSTALS

Info

Publication number
SE448164B
SE448164B SE8003840A SE8003840A SE448164B SE 448164 B SE448164 B SE 448164B SE 8003840 A SE8003840 A SE 8003840A SE 8003840 A SE8003840 A SE 8003840A SE 448164 B SE448164 B SE 448164B
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
silicon
crystals
molten
metal
solid phase
Prior art date
Application number
SE8003840A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE8003840L (en
Inventor
R K Dawless
Original Assignee
Aluminum Co Of America
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
Priority claimed from US06/042,016 external-priority patent/US4246249A/en
Priority claimed from US06/041,892 external-priority patent/US4256717A/en
Application filed by Aluminum Co Of America filed Critical Aluminum Co Of America
Publication of SE8003840L publication Critical patent/SE8003840L/en
Publication of SE448164B publication Critical patent/SE448164B/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02Silicon
    • C01B33/037Purification

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

l0 l5 20 25 30 35 40 448 164 enligt vilket det framkom att ett relativt stort fall, uppgående till volymen av smältan under behandlingen i två skarpt denzsmälta legeringen och den andra utgöres av zonen kristallisation, från 5 - 20°C, delar den totala avgränsade regioner. Den ena är av kristalliserad fast fas. Enligt denna patentskrift kan separationsprocessen paskyndas betydligt och renheten hos dätskefasen kan ökas om den smälta legeringen under behandlingen intensivt hålles i kontinuerlig rörelse och så mycket värme per tidsenhet avskiljes från smältan, med hjälp av en kyld yta eller kristallisationsyta, att hela den övre smältfasen enbart avskiljes på kristallisationsytan under en rela- tivt kort tid och i form av ett mycket kompakt lager. Dessutom anges inom tidigare känd teknik (US patentskriften 3.008.887) att elementärt kisel innehållande spår av .. .___.__ .>.-<__.--_-.-.__~_.....--_.-____._...._.M~ _-.-.. V föroreningar kan reras genom att utsätta kiselmaterialet för smältning i en sluten reak ; dissocierat atomärt väte, vilket ; i É i tor under vattenfria förhållanden och i närvaro av hâlles i direkt kontakt med det smälta kiselmaterialet som bildas, samt genom att avlägsna de genom reaktionen erhållna, förångade föroreningsprodukterna. Enligt denna patentskrift är ett sådant förfarande speciellt lämpligt för rening av bor-förorenad kisel. Dessutom anges i US patentskriften 2.866.701 ett förfarande för rening av kisel och ferrokisel ned användande av gasformig koldioxid för att avlägsna aluminium och kalcium genom oxidation. Men trots tidigare känd teknik finns det fortfarande ett stort behov för ett förfarande för framställning av kisel av hög renhet på ett ekonomiskt sätt. Föreliggande uppfinning uppfyller detta behovet genom att tillhanda- Risel i betydande mängder. Förfaran- kisel till en renhetsnivå i storleks- hålla en starkt ekonomisk process för rening av det kan utnyttjas för att öka reningsgraden av ordningen av 99,99 vikts-% eller högre. l4 l5 20 25 30 35 40 448 164 according to which it was found that a relatively large case, amounting to the volume of the melt during the treatment in two sharply densely melted alloy and the other consists of the zone crystallization, from 5 - 20 ° C, divides the total delimited regions. One is of crystallized solid phase. According to this patent, the separation process can be significantly accelerated and the purity of the German phase can be increased if the molten alloy is kept in continuous motion during the treatment and so much heat per unit time is separated from the melt, by means of a cooled surface or crystallization surface. on the crystallization surface for a relatively short time and in the form of a very compact layer. In addition, prior art (U.S. Pat. No. 3,008,887) states that elemental silicon containing traces of .. .___.__.> .- <__. - _-.-.__ ~ _..... - _ .-____._...._. M ~ _-.- .. V impurities can be removed by subjecting the silicon material to melting in a closed reactor; dissociated atomic hydrogen, which; in water under anhydrous conditions and in the presence of kept in direct contact with the molten silicon material formed, and by removing the vaporized contaminant products obtained by the reaction. According to this patent, such a process is particularly suitable for the purification of boron-contaminated silicon. In addition, U.S. Pat. No. 2,866,701 discloses a process for purifying silicon and ferro-silicon using gaseous carbon dioxide to remove aluminum and calcium by oxidation. However, despite prior art, there is still a great need for a process for producing high purity silicon in an economical manner. The present invention meets this need by providing Risel in significant quantities. Procedural silicon to a purity level in size- a strong economic process for purification of it can be used to increase the purification rate of the order of 99.99% by weight or higher.

I enlighet med föreliggande uppfinning erhålles ett förfarande för att tillhandahålla en bädd av renade kiselkristaller, där kiselmaterialet kristalliseras ur ett metallösningsmedel och mängden av återstående metallösningsmedel i kristall- bädden ärreducerad till en låg nivå, varvid förfarandet omfattar följande steg: a) tillhandahållande av en smält kropp innehållande kisel och metall, varvid kisel är närvarande i en mängd större än vid den eutektiska punkten för kisel/metallkombinationen och metallen är anpassad att fungera som lösningsmedel för kiselmaterialet; b) uttagning av värme frànkkroppen för att tillhandahålla en fast fas innehållande kisel i kristallform och för att koncentrera föroreningarna i en smält fas; c) därefter avlägsning av en väsentlig del av den smälta fasen från den fasta fasen innehållande kiselkristallerna; d) utsättning av den fasta fasen för ett smältningsförfarande för att smälta åtminstone en del av den fasta fasen i syfte att avlägsna en väsentlig mängd av metall-kiselkombinationer som har fäst vid kristallerna; och e) separering av åtminstone en del av det smälta materialet från Hisel- kristallerna.According to the present invention there is provided a process for providing a bed of purified silicon crystals, wherein the silicon material is crystallized from a metal solvent and the amount of residual metal solvent in the crystal bed is reduced to a low level, the process comprising the steps of: a) providing a melt body containing silicon and metal, silicon being present in an amount greater than at the eutectic point of the silicon / metal combination and the metal being adapted to act as a solvent for the silicon material; b) removing heat from the body to provide a solid phase containing silicon in crystalline form and to concentrate the impurities in a molten phase; c) subsequently removing a substantial portion of the molten phase from the solid phase containing the silicon crystals; d) subjecting the solid phase to a melting process to melt at least a portion of the solid phase in order to remove a substantial amount of metal-silicon combinations that have adhered to the crystals; and e) separating at least a portion of the molten material from the Hisel crystals.

AAQ 1A4 3 44s 164 v Således omfattar förfarandet för rening av kisel tillhandahallandet av en kropp av smält metall, vilken innehâllercen betydande mängd kisel. Värme uttages ur kroppen för att ge en fast fas innehållande kisel i kristallform och för att koncentrera föroreningarna i den smälta fasen. I detta utförande av uppfinningen, uttages värmet huvudsakligen fràn övre eller fria ytan av kroppen. Samtidigt som värmet uttages, bör väggarna som definierar kroppen av den smälta metallen bibehâllas vid en temperatur som är tillräckligt hög för att förhindra någon betydande kristall- utfällning på dessa. Efter det att en önskad mängd värme har uttagits, avlägsnas en väsentlig del av den smälta fasen eller metallösningsmedlet från den fasta fasen.AAQ 1A4 3 44s 164 v Thus, the process for purifying silicon comprises the provision of a body of molten metal, which contains a significant amount of silicon. Heat is extracted from the body to give a solid phase containing silicon in crystalline form and to concentrate the impurities in the molten phase. In this embodiment of the invention, the heat is extracted mainly from the upper or free surface of the body. While removing heat, the walls defining the body of the molten metal should be maintained at a temperature high enough to prevent significant crystal precipitation on them. After a desired amount of heat has been removed, a substantial portion of the molten phase or metal solvent is removed from the solid phase.

En fraktion eller del av den fasta fasen atersmältes i syfte att avlägsna metall- , innehållande föroreningar från kristallerna, och åtminstone en frak- lösningsmedel n kristallerna. tion av det àtersmälta materialet separeras frå I den medföljande ritningarna visar: fig. l ett fasdiagram över ett aluminium-kisel-järnsystem; fig. 2 schematiskt en tvärsnittsbild i höjdled av en kristallisationsugn för användning vid förfarandet enligt föreliggande uppfinning; fig. 3 en tvärsnittsbild i höjdled av en kristallisa- tionsugn, vilken illustrerar en anordning för införande av qaser till ugnen; och fig. 4 ett diagram som ger utbytet av kisel och järngränserna avsatta mot ursprunglig mängd kisel i en legering.A fraction or part of the solid phase is remelted for the purpose of removing metal-containing impurities from the crystals, and at least one fraction solvent n the crystals. In the accompanying drawings: Fig. 1 is a phase diagram of an aluminum-silicon-iron system; Fig. 2 schematically shows a cross-sectional elevational view of a crystallization furnace for use in the process of the present invention; Fig. 3 is a cross-sectional elevational view of a crystallization furnace illustrating a device for introducing gases into the furnace; and Fig. 4 is a diagram showing the yield of silicon and the iron boundaries plotted against the original amount of silicon in an alloy.

Ett material som kan ges högr renad kisel i enlighet med föreliggande uppfinning kan cm Si, varvid återstoden utgöres av föroreningarna med avseende på kisel. Det bör note- att 99,0 vikts-% Si har en smältpunkt av ca l4l0°C. I syfte att arbeta vid lägre tt åtminstone en metall, bestående av-tenn, aluminium, silver eller bly, finns i eller tillsättes kiselmaterialet, varvid erar som ett lösningsmedel för kiseümaterialet. T.ex. kan silver till- unkt inom omradet mellan ca 830 och e reningsgrad eller anrikas för utvinning av P55 temperaturer är det således föredraget a zink, metallen ag sättas för att ge en degering som har en smältp l400°C. Dessutom kan legeringar som t.ex. tenn-blylegeringar användas som lösnings- material. Typiskt kan tenn-blylegeringen variera mellan ca 20 - 50 % bly och 50-80 % tenn. En lämplig sammansättning är ca 80 % tenn och 20 % bly. Det inses att andra metallsanmansättningar som t.ex. tenn-zink kan användas och är medräknade inom ramen för uppfinningen.Av den grupp nætaller som kan användas föredrages aluminium.A material which can be given highly purified silicon in accordance with the present invention can be cm Si, the remainder being the impurities with respect to silicon. It should be noted that 99.0% by weight of Si has a melting point of about 140 ° C. In order to work at a lower tt at least one metal, consisting of tin, aluminum, silver or lead, is present in or added to the silicon material, thereby acting as a solvent for the silicon material. For example. Thus, if silver can be enriched in the range between about 830 and e degree of purification or enriched for the recovery of P55 temperatures, it is preferred a zinc, the metal ag is added to give a degreasing having a melting point of l400 ° C. In addition, alloys such as tin-lead alloys are used as solution material. Typically, the tin-lead alloy can vary between about 20-50% lead and 50-80% tin. A suitable composition is about 80% tin and 20% lead. It will be appreciated that other metal compounds such as tin-zinc can be used and are included within the scope of the invention. Of the group of net numbers that can be used, aluminum is preferred.

En kiselrik legering, vilken kan användas i föreliggande uppfinning, kan innehålla upp till 87,4 vikts-% aluminium. Små mängder aluminium är eftersom mindre mängder resulterar i högre smältpunkter. Således, med avseende på aluminium, i syfte att erhålla en effektivddrift kan en typisk kiselrik legering variera mellan 20 - 80 vikts-% Si, varvid âterstode När den kisel som skall renas har en renhetsgrad av 99,0 vikts-%, kan den aluminium som tillsättes enligt ovan vara av kommersiell renhetsgrad, t.ex. 99,5 vikts-% aluminium. Men aluminium med en renhetsgrad av 99,9 vikts-% föredrages eftersom da färre föroreningar tillsättes systemet. Vidare inses att aluminium-kisel fatta upp till ca 99,0 vikts- vanligtvis mindre föredragna n är aluminium och föroreningar. ' -« »w v-v-_..»__. ..s....-_....A silicon-rich alloy, which can be used in the present invention, may contain up to 87.4% by weight of aluminum. Small amounts of aluminum are because smaller amounts result in higher melting points. Thus, with respect to aluminum, in order to obtain an efficient operation, a typical silicon-rich alloy can vary between 20 - 80% by weight Si, whereby when the silicon to be purified has a purity of 99.0% by weight, the aluminum can which are added as above be of commercial purity, e.g. 99.5% by weight of aluminum. But aluminum with a purity of 99.9% by weight is preferred because then fewer impurities are added to the system. Furthermore, it will be appreciated that aluminum silicon carrying up to about 99.0 weight- usually less preferred n are aluminum and impurities. '- «» w v-v -_ .. »__. ..s ....-_....

Asaï-.e-Iiia ..-__ -,ssseex:. jg L, 5 l0 l5 20 i 2, i j 30 i ip 35 vi k» vill; 2. v al' (i 448 164 legerángar, innehållande stora mängder'kisel, kan användas utan att negativt på- å L verka kvaliten nos den renade kiseln vilken erhålles ur processen. Menaandra material ä som kan anses som föroreningar med avseende på kisel bör kontrolleras mycket noggrant l i vissa fall, så att kisel av hög renhetsgrad kaneerhållas ekonomiskt. Således bör, i 5 då aluminium användes som lösningsmetall, järn,kontrolleras i kroppen av smält mate- rial eller legering, så att under denffraktionerade kristallisationsprocessen den ¿ dubbla mättnadslinjen A-B, fig. l, inte nås. Genom att kontrollera järnhalten i den å smälta legeringen,L undvikes intermetalliska kñstaller som t.ex. FeSi2Al4, vilket I hjälper till att garantera en kiselprodukt av hög renhet. I illustrationssyfte bör järnhalten hos den smälta kroppen, vilken skall utsättas för fraktionerad kristalli- sation, inte tillåtas överskrida 8,8 vikts-% då det är önskvärt att reducera tempe- raturen hos den smälta legeringen till eller i närheten av dess eutektiska temperatur omkring 577°C. Det inses att vid förfarandet enligt föreliggande uppfinning, det normalt är önskvärt att närma sig den eutektiska temperaturen i syfte att erhålla ett högt utbyte av kiselkristaller. Men ju högre temperaturen ligger ovanför den eutektiska temperaturen när den fraktionerade kristallisationsprocessen stoppas, desto större är mängden järn som kan tolereras i den smälta legeringen. Om t.ex. kristallisationsprocessen stoppas vid ca 660°C, så kan nivån av järn vara så hög kr a som l,5 vikts-% utan att därvid påträffas faser innehållande intermetalliska kristal- ler såsom t.ex. FeSi2Al¿, och därtill hörande problem med avseende på renheten: Det är således tydligt att det är bäst att undvika sådana järnhaltiga faser. ° Det bör noteras att om järnhalten kontrolleras till att vara närvarande i legeringen, enligt ovan, kan järnhalten reduceras i ett steg av förfarandet enligt föreliggande uppfinning till mindre än ca l ppm efter behandlingen med t.ex. HCl. Men om järnhalten tillåtes överskrida dessa gränser, då kan det uppstå en betydande ökning av den föro- reningsnivå som påträffas i kiselkristallerna. Om t.ex. järn är närvarande i en halt av 3 vikts-% i den legering som skall utsättas för fraktionenad kristallisation, så kommer mängden järn närvarande i kristallbädden att vara mycket hög och även efter I urlakning tenderar järnnivån att vara högre än vad som är önskvärt med utgångspunkt _ från erhållandet av renad kisel.Asaï-.e-Iiia ..-__ -, ssseex :. jg L, 5 l0 l5 20 i 2, i j 30 i ip 35 vi k »vill; 2. v al '(in 448 164 alloys, containing large quantities of silicon, can be used without adversely affecting the quality of the purified silicon obtained from the process. Other materials which can be considered as contaminants with respect to silicon should is controlled very carefully in some cases, so that silicon of a high degree of purity can be maintained economically, thus, in 5 when aluminum is used as a solvent metal, iron, it should be controlled in the body by molten material or alloy, so that during the fractional crystallization process the ¿double saturation line AB Fig. 1, is not reached By checking the iron content of the molten alloy L, intermetallic crystals such as FeSi2Al4 are avoided, which helps to guarantee a silicon product of high purity. For illustrative purposes, the iron content of the molten body, which is to be subjected to fractional crystallization, is not allowed to exceed 8.8% by weight as it is desirable to reduce the temperature of the molten alloy to a near its eutectic temperature of about 577 ° C. It will be appreciated that in the process of the present invention, it is normally desirable to approach the eutectic temperature in order to obtain a high yield of silicon crystals. However, the higher the temperature above the eutectic temperature when the fractional crystallization process is stopped, the greater the amount of iron that can be tolerated in the molten alloy. If e.g. If the crystallization process is stopped at about 660 ° C, the level of iron can be as high as 1.5% by weight without phases containing intermetallic crystals such as e.g. FeSi2Al¿, and related purity problems: It is thus clear that it is best to avoid such ferrous phases. It should be noted that if the iron content is controlled to be present in the alloy, as above, the iron content may be reduced in one step of the process of the present invention to less than about 1 ppm after the treatment with e.g. HCl. However, if the iron content is allowed to exceed these limits, then there can be a significant increase in the level of contamination found in the silicon crystals. If e.g. iron is present in a content of 3% by weight in the alloy to be subjected to fractional crystallization, then the amount of iron present in the crystal bed will be very high and even after leaching the iron level tends to be higher than desired starting from _ from obtaining purified silicon.

Från vad som sagts ovan inses att kontroll av föroreningar, som t.ex. järn är mycket viktigt i förfarandet enligt föreliggande uppfinning för att höga utbyten av en kiselprodukt med hög renhet skall kunna erhållas ekonomiskt. Det inses således att det är viktigt att kontrollera järnhalten i det material som utgör den smälta ti ü kroppen vilken skall utsättas för fraktionerad kristallisation. Om således 99,0 vikts- W -ig Si och aluminium av komnersiell renhetsgrad användes för att utgöra den smälta _ j kroppen, bör järnhalten kontrolleras både i kiselmaterialet och aluminiummaterialet i syfte att erhålla maximalt utbyte. Dm t.ex. järnhalten är hög i kiselkällan som an- vändes bör den använda aluminiumkällan väljas med avseende på järn för att maximera utbytet av kisel som kanernållas genom förfarandet utan att därvid råka ut för de f: mmrem .g 25 30 35 40 'vändas i halvledartillämpningar, krävs det normalt att borhalten är 448 164 mindre föredragna järn-aluminium-kiselkristallfaserna. Med hänvisning till fig. 3, kan vikten av att ta fasta på järnkontrollen ses mera klart. Om det t.ex. är önskvärt att rena 99,0 vikts-t-ig Si med 0,5 vikts-% järn däri, varvid återstoden är föroreninga» kan det bestämmas hur mycket aluminium somvmâste tillsättas och järnhalten i denna som kan tolereras sa att kiselmaterialet kan renas i enlighet med det föredragna utföran- dena av föreliggande uppfinning. Således framgår av fig. 3 att om det aluminium som tillsättes kiselmaterialet har en Fe-halt av 0,04 vikts-%, så kan den ursprungliga mängden kisel i legeringen vara så hög som 63 vikts-%, varvid erhålles ett utbyte av renad kisel av ca 58 % utan att därvid erhålles skadliga mängder järn. Om, som jäm- förelse, järnhalten i aluminiummaterialet är 0,2 vikts-%, så är den ursprungliga mäng- den kisel i legeringen ca 59 % och utbytet av renadikisel ca 53 %. Fig. 3 förutsätter smälta legeringen kyles till nägra grader över den eutektiska temperaturen Ju högre kristalliseringsprocessen halles över den e är den mängd som kan tolereras i processen, att den under kristalliseringsprocessen. eutektiska temperaturen, desto störr vilket nämnts här ovan.From what has been said above, it is understood that control of contaminants, such as Iron is very important in the process of the present invention in order to obtain high yields of a high purity silicon product economically. It will thus be appreciated that it is important to control the iron content of the material constituting the molten body which is to be subjected to fractional crystallization. Thus, if 99.0 weight Si and aluminum of commercial purity were used to form the molten body, the iron content of both the silicon material and the aluminum material should be checked in order to obtain maximum yield. Dm e.g. the iron content is high in the silicon source used, the aluminum source used should be selected with respect to iron in order to maximize the yield of silicon which is cannulated through the process without encountering the f: mmrem .g 25 30 35 40 'used in semiconductor applications, required it is normal for the boron content to be 448,164 less preferred iron-aluminum silicon crystal phases. Referring to Fig. 3, the importance of fixing the iron control can be seen more clearly. If it e.g. it is desirable to purify 99.0% by weight of Si with 0.5% by weight of iron therein, the residue being contaminated, it can be determined how much aluminum must be added and the iron content therein which can be tolerated so that the silicon material can be purified in accordance with the preferred embodiment of the present invention. Thus, it can be seen from Fig. 3 that if the aluminum added to the silicon material has an Fe content of 0.04% by weight, then the initial amount of silicon in the alloy can be as high as 63% by weight, whereby a yield of purified silicon is obtained of about 58% without causing harmful amounts of iron. If, by comparison, the iron content of the aluminum material is 0.2% by weight, then the initial amount of silicon in the alloy is about 59% and the yield of renadic silicon is about 53%. Fig. 3 assumes that the molten alloy is cooled to some degree above the eutectic temperature. The higher the crystallization process is held above it, the amount that can be tolerated in the process is that during the crystallization process. eutectic temperature, the greater as mentioned above.

En annan förorening som bör reduceras ro kan anses skadlig i elektrolytiska fotoceller. Dä renad kisel skall an- mycket låg och ofta Man har emellertid till en låg nivå är bor, eftersom dess närva krävas att halten är 0,l ppm eller mindre för vissa tillämpningar. funnit att även om den fraktionerade kristallisationen resulterar i en betydande avlägsning av bor kan det vara önskvärt att komplettera en sådan metod. Således-kan en tillsats av en metall bestående av titan, vanadin eller zirkonium till den kisel- rika aluminiumlegeringen sänka halten bor till en mycket lag niva.lDvs. tillsatsen av titan, vanadin eller zirkonium till den kiselrika legeringen i smält form resulterar i utfällning av en borhaltig reaktionsprodukt. Reaktionsprodukten faller till botten av den smälta legeringen ochhkan avlägsnas eller separeras från denna.Another contaminant that should be reduced at rest can be considered harmful in electrolytic photocells. Since purified silicon should be very low and often one has, however, to a low level is boron, since its presence is required that the content is 0.1 ppm or less for certain applications. found that although the fractional crystallization results in a significant removal of boron, it may be desirable to supplement such a method. Thus, an addition of a metal consisting of titanium, vanadium or zirconium to the silicon-rich aluminum alloy can lower the boron content to a very low level. the addition of titanium, vanadium or zirconium to the silicon-rich alloy in molten form results in precipitation of a boron-containing reaction product. The reaction product falls to the bottom of the molten alloy and can be removed or separated from it.

Den föredragna metallen som användes för att behandla smältan i syfte att avlägsna bor är titan. Mängden titan som tillsättes bör inte överskrida 0,2 vikts-% och företrädesvis inte 0,1 vikts-%. Det är viktigt att dessa gränser hâlles eftersom v titan kan resultera i att intermetalliska kristaller bildas under överskottsmängder a liknar de, som inträffar med det fraktionerade kristallisationssteget på ett sätt som järn.The preferred metal used to treat the melt for the purpose of removing boron is titanium. The amount of titanium added should not exceed 0.2% by weight and preferably not 0.1% by weight. It is important that these limits be maintained because titanium can result in the formation of intermetallic crystals in excess amounts similar to those which occur with the fractional crystallization step in a manner such as iron.

Vid behandlingen av en kiselrik aluminiumlegering för att avlägsna bor, smältes först legeringen och temperaturen hàlles relativt nära smältpunkten. I syfte att avlägsna bor underlättas en effektiv avlägsning vid lägre temperaturer. Således bör temperatunminormalt inte överskrida smältpunkten för den kiselrika legeringen _ med mer än ca l00°C. Pàpekas bör att smältpunkten för ett aluminium-kiselsystem kan variera från mellan ca 580°C - l420°C, beroende på renheten hos kisellegeringen som skall anrikas. Det bör också noteras att i ett kisel-aluminiumsystem med en smältpunkt av.ca 580°C har legeringen en hög halt av aluminium och en låg halt av kisel. amma f . . »få l0 l5 20 25 30 35 40 448 164 _ . kiaelsystem med en snältpunkt vid ca 580°§, bör kiselmaterialet omfatta l2,6 vikts-%, varvid återstoden utgöres av aluminium och föroreningar. Vidare bör det också noteras att i syfte att utföra en fraktionerad kristallisation enligt föreliggande uppfinning, bör kiselhalten också vara större än ca l2,6 vikts-% i ett aluminium-kiselsystem.In the treatment of a silicon-rich aluminum alloy to remove boron, the alloy is first melted and the temperature is kept relatively close to the melting point. In order to remove boron, effective removal at lower temperatures is facilitated. Thus, the temperature should not normally exceed the melting point of the silicon-rich alloy by more than about 100 ° C. It should be noted that the melting point of an aluminum-silicon system can vary from between about 580 ° C to 1420 ° C, depending on the purity of the silicon alloy to be enriched. It should also be noted that in a silicon-aluminum system with a melting point of about 580 ° C, the alloy has a high content of aluminum and a low content of silicon. amma f. . »Få l0 l5 20 25 30 35 40 448 164 _. kiael system with a melting point at about 580 ° §, the silicon material should comprise l2.6% by weight, the remainder being aluminum and impurities. Furthermore, it should also be noted that in order to carry out a fractional crystallization according to the present invention, the silicon content should also be greater than about 12.6% by weight in an aluminum-silicon system.

Metallen kan tillsättas i överskott av den mängd som kräves för att reage- E eftersom överskottet med fördel kan avlägsnas i steget för fraktionerad 4 nsprodukten, bör den smälta legeringen i syfte att Dvs i ett aluminium- ra med bor, kristallisation. I syfte att avlägsna reaktio tillåtas atthstà eller hållas i ett vilande tillstànd under ca l-4 tim. låta reaktiunsprodukten sedimentera. Därefter kan densepareras från smältan. Andra metoder för avlägsning av reaktionsprodukten som t.ex.ífiltrering eller transportering av reaktionsprodukten till ytan av smältan med en kylande gas,vilka diskuteras senare, betraktas att ligga inom ramen för uppfinningen.The metal can be added in excess of the amount required to react E since the excess can be advantageously removed in the step of the fractionated 4 n product, the molten alloy in order to Dvs in an aluminum with boron, crystallization. In order to remove the reaction, it is allowed to stand or be kept in a dormant state for about 1-4 hours. allow the reaction product to settle. It can then be separated from the melt. Other methods of removing the reaction product, such as filtering or transporting the reaction product to the surface of the melt with a cooling gas, which are discussed later, are considered to be within the scope of the invention.

Det föredrages att avlägsna bor från den kiselrika legeringen, hellre än vid en senare tidpunkt då kiselmaterialet huvudsakligen har anrikats då detta förhind- rar möjligheten till förorening med den boravlägsnande metallen efter kristallisations- steget.It is preferred to remove boron from the silicon-rich alloy, rather than at a later time when the silicon material has been mainly enriched as this prevents the possibility of contamination with the boron-removing metal after the crystallization step.

En annan beståndsdel som inte är önskvärd eller inte tillräckligt kan avlägsnas under den fraktionerade kristallisationen är fosfor, vilket är en viktig för solärtillämpningar. I kiselmaterial som skall förorening med avseende pâ kisel lägsnas till en mycket lag nivå.- användas för solära tillämpningar bör fosfor av I enlighet med en sida av föreliggande uppfinning, har man upptäckt att om den kisel- rika legeringen i ett smält tillstànd behandlas med en källa av klor, avlägsnas fosfor till en mycket låg nivå. En föredragen källa av klor, vilken är'lämpligfför användning i föreliggande uppfinning, är Cl2. Men även andra klorhaltiga material som t.ex. COCl¿ och_CCl4 kan användas. Företrädesvis är källan av klor i gasform. lf* I förfarandet för behandling av kisel i syfte att avlägsna fosfor, upplö- “ ses först kiselmaterialet i ett smält metallösningsmedel, t.ex. aluminium, såsom be- . W skrivits tidigare, för att ge en smält kropp av ca 50 vikts-% och t.ex. 50 vikts-% alu- Å* " minium. Klorgas tillsättes botten av den smälta kroppen och bubblas genom denna (se fig. 3) under en viss tidsperiod, för att avlägsna fosfor genom att koncentrera detta vid ytan av smältan med skum som kan finnas i smältan. Därefter kan den smälta ktoppen fraktionerad kristallisation i syfte att bilda kiselkristaller. 'V Förutom järn och bor bt: andna föroreningar kontrolleras. T.ex. bör, såsom tidigare nämnts, titan kontrolleras. Andra exempel på metaller vilka bör kontrolleras noggrant är mangan och krom, där de maximala mängderna bör vara mindre _ p ; än ca 2 vikts-% resp. 0,4 vikts-%. Dvs, föroreningar andra än lösningsmetallen,'t.ex. Å aluminium, med avseende på kisel bör hållas vid en nivå som inte tillåter dem att T bilda intermetalliska föreningar under steget för fraktionerad kristallisation på samma ¿ ~i sätt som diskuteras med avseende pà Järn. Bildningen av sådana föroreningar kan. dl* e :Jissamæ fl-ze utsättas för å» 30 35 40 7 448 164 resultera 1 betydande svårigheter att erhålla önskad titan inte lätt kan avlägsnas genom att behandla lig behandling för att avlägsna Men faktum är att om, såsom mm såsom diskuterats tidigare, renhetsgrad. T.ex. har man funnit att kristallbädden med vätekloridsyra, vilket är en van och betydande mängder järn från kristallerna. hâlles väl över de eutektiskatemperaturerna, kan sürre met utan bildning av intermetalliska föreningar ç i aluminium järn, under processen temperaturen mängder föroneningar tolereras i syste under kristallisationen och utan medföljande problem med avseende på reningen.Another component that is undesirable or insufficiently removed during the fractional crystallization is phosphorus, which is important for solar applications. In silicon materials to be contaminated with respect to silicon is removed to a very low level.- used for solar applications, phosphorus of In accordance with one aspect of the present invention, it has been discovered that if the silicon-rich alloy in a molten state is treated with a source of chlorine, phosphorus is removed to a very low level. A preferred source of chlorine which is suitable for use in the present invention is Cl 2. But also other chlorine-containing materials such as COC1 and_CCl4 can be used. Preferably the source of chlorine is in gaseous form. lf * In the process for treating silicon for the purpose of removing phosphorus, the silicon material is first dissolved in a molten metal solvent, e.g. aluminum, such as be-. W written earlier, to give a molten body of about 50% by weight and e.g. 50% by weight of aluminum. * Chlorine gas is added to the bottom of the molten body and bubbled through it (see Fig. 3) for a certain period of time, to remove phosphorus by concentrating it at the surface of the melt with foam which may be present. Then the molten peak can be fractionally crystallized in order to form silicon crystals. In addition to iron and boron, other contaminants are controlled. For example, as previously mentioned, titanium should be controlled. Other examples of metals which should be carefully controlled are manganese and chromium, where the maximum amounts should be less than about 2% by weight and 0.4% by weight, ie, impurities other than the solvent metal, eg aluminum, with respect to silicon should be kept at a level which does not allow them to form intermetallic compounds during the fractional crystallization step in the same manner as discussed with respect to Iron. The formation of such impurities may be subjected to d '* e: Jissamæ fl- ze 40 7 448 164 result 1 means difficulty in obtaining the desired titanium can not be easily removed by treating equilibrium to remove But the fact is that if, as mm as discussed earlier, degree of purity. For example. it has been found that the crystal bed with hydrochloric acid, which is a used and significant amounts of iron from the crystals. kept well above the eutectic temperatures, the acid can be formed without the formation of intermetallic compounds ç in aluminum iron, during the process the temperature amounts of impurities are tolerated in the system during the crystallization and without the accompanying problems with respect to the purification.

Vad beträffar den fraktionerade kristallisationsdelen av uppfinningen, inses att i ett utförande tages värme från den smälta, kiselrika kroppen för att ge en fast fas innehållande kisel i kristallform med en hög renhetsgrad genom att koncent- rera föroreningarna med avseende på kisel i den smälta fasen. Gränserna i föreliggan- de uppfinning med avseende pa utgângstemperaturerna kontrolleræ i ett avseende genom mängden kisel som är närvarande i den smälta legeringen. Dvs. ju högre kiselhalten h således utgângstemperaturen från vilken desto större än utbytet är desto högre är legeringens smältpunkt oc kroppen kyles. Ju högre ktelhalten är i utgângslegeringen, av renade kiselkristaller, speciellt då temperaturen reduceras till eller nära den eutektiska temperaturen för systemet. Vid t.ex. en legeringskoncentration av ca 90 vikt: % Si, kommer utgangstemperaturen, eller smältpunkten, att vara ca l370°C. Att utföra ܶm»~l förfarandet vid denna temperatur kan visa sig vara svart enbart på grund av material- begränsningar och tendensen att bilda oxider eller nitrider. Annars anses ett sådant förfarande fullständigt möjligt öch det kan ge stora utbyten av kiselkristaller'med i r hög renhet.As for the fractional crystallization part of the invention, it is understood that in one embodiment heat is taken from the molten, silicon-rich body to give a solid phase containing silicon in crystalline form with a high degree of purity by concentrating the impurities with respect to silicon in the molten phase. The limits of the present invention with respect to the starting temperatures are controlled in one respect by the amount of silicon present in the molten alloy. Ie. the higher the silicon content h thus the initial temperature from which the greater the yield, the higher the melting point of the alloy and the body is cooled. The higher the kitel content in the starting alloy, of purified silicon crystals, especially when the temperature is reduced to or near the eutectic temperature of the system. At e.g. an alloy concentration of about 90% by weight:% Si, the starting temperature, or melting point, will be about 1370 ° C. Carrying out the process at this temperature may prove to be black solely due to material limitations and the tendency to form oxides or nitrides. Otherwise such a process is considered completely possible and it can give large yields of silicon crystals with a high purity.

I ett föredraget utförande av den fraktionerade kristallisationsprocessen, från vilken kisel skall utvinnas, avwf-gka. e ii-ašäa tillhandahålles en kropp 8 av den kiselrika metallen, i ett smält tillstànd (fig. 2), varvid kroppen har en fri övre yta l0 från vilken värme kan uttagas i syfte att bilda en fast fas innehållande kiselkristaller.In a preferred embodiment of the fractional crystallization process from which silicon is to be recovered, avwf-gka. e ii-ašäa, a body 8 of the silicon-rich metal is provided, in a molten state (Fig. 2), the body having a free upper surface 10 from which heat can be extracted in order to form a solid phase containing silicon crystals.

Kroppen innefattas i ett kärl 60, vilket har en isolerande vägg 62 som kan värmas om så önskas. Företrädesvis tillåtes lite eller ingen värme att gå förlorad genom väggarna av kärlet för att undvika frysning eller att kiselkristaller bildas på väggarna. Behållaren har företrädesvis ett lager 64 innehållande pulverformig aluminium- oxid, vilken utgör en barriär mot den smälta metallen som kan försvinna~ut genom innerväggen 66. Väggen 66 bör omfatta ett material som inte fungerar som en förore- ningskälla för den smälta kroppen 8. När lösningsmedlet är smält aluminium, är väggen 1 ! 66 företrädesvis framställd av aluminiumoxidbaserade eldfasta material med hög renhet, : dvs. åtminstone 90 vikts-% aluminiumoxid och företrädesvis 92 - 99 vikts-%. Ett sådant 1 ~i eldfast material kan erhållas från Norton Company, worchester, Massachusetts, under - 1 J benämningen Älundum VA-ll2 eller LA-852l5. Detta materialet tillhandahållas i väogen 66 i pulverform, sammanp~essat, och därefter sintrat vilket ger det stelhet. Detta ger en monolitisk fodring, som det är mindre troligt att smält aluminium passerar genom och vilken således är lämplig för användning i det utförande som beskrives nedan. i ~ v. l0 448 164 Värmeavlägsningen genom den fria ytan l0 från den kiselrika kroppen av smält metall kan på lämpligt vis kontrolleras med kylande gas. Dvs., en gas såsom luft kan låtas falla mot eller passera över ytan l0 med hjälp av en gaskylande anord- ning 24 i syfte att solidifiera kiselkristaller i ett lager vid eller huvudsakligen parallellt och närliggande ytan l0, såsom visas schematiskt i fig. 2. I ett alterna- ¿ tivt utförande kan värme avlägsnas genom att gas bubblas genom kroppen 8 huvudsakligen såsom visas i fig. 3. Denïkfiselrika kroppen 8 av smält metall tillhandahållas i ett kärl eller behållare liknande den som visas fifig. 2. I kroppen finns en gasspridande anordning 50 vilken tillåter att en inert gas, t.ex. argon eller en gas som är inert med avseende på kisel och aluminium, införes eller bubblas genom kroppen för att av- lägsna värme. Dessutom finns ett lock 52 vilket förhindrar att gaserna avgår till atmosfären. Således kan, i enlighet med uppfinningen, gas införas genom ledningen 54 och låtas passera till utrymmet 56 varifrån det införes i den smälta metallen.The body is contained in a vessel 60, which has an insulating wall 62 which can be heated if desired. Preferably, little or no heat is allowed to be lost through the walls of the vessel to avoid freezing or silicon crystals forming on the walls. The container preferably has a layer 64 containing powdered alumina, which forms a barrier against the molten metal which may disappear through the inner wall 66. The wall 66 should comprise a material which does not act as a source of contamination for the molten body 8. When the solvent is molten aluminum, the wall is 1! 66 preferably made of high purity alumina-based refractories, i.e. at least 90% by weight of alumina and preferably 92-99% by weight. Such a refractory material can be obtained from Norton Company, Worchester, Massachusetts, under the name Älundum VA-112 or LA-85215. This material is provided in path 66 in powder form, compressed, and then sintered to give it rigidity. This gives a monolithic lining through which molten aluminum is less likely to pass and which is thus suitable for use in the embodiment described below. i ~ v. 10 448 164 The heat removal through the free surface 10 from the silicon-rich body of molten metal can be conveniently controlled with cooling gas. That is, a gas such as air can be dropped against or passed over the surface 10 by means of a gas cooling device 24 for the purpose of solidifying silicon crystals in a layer at or substantially parallel and adjacent the surface 10, as shown schematically in Fig. 2. In an alternative embodiment, heat may be removed by bubbling gas through the body 8 substantially as shown in Fig. 3. The fused metal body 8 is provided in a vessel or container similar to that shown in Figs. 2. In the body there is a gas dispersing device 50 which allows an inert gas, e.g. argon or a gas that is inert with respect to silicon and aluminum, is introduced or bubbled through the body to remove heat. In addition, there is a lid 52 which prevents the gases from escaping to the atmosphere. Thus, in accordance with the invention, gas may be introduced through line 54 and passed to the space 56 from which it is introduced into the molten metal.

Gasen kyler metallen och kristaller av kisel 5l anses bildas i nära anslutning till gasbubblorna och gränsytan av smält metall, såsom avbildas i fig. 3. Den spridande anordningen 50 kan förutom att medge gaskylning användas för att avlägsna kiselkristal- ler genom att den monteras med hjälp av en anordnáng som tillåter att den upptages uppåt ut ur kärlet (visas icke). Att återsmälta huvudsakligen samtliga kristaller i syfte att avlägsna dem från kärlet kan vara oekonomiskt på grund av de höga tempe- .__-Tw- -n-aw -a -»~ -_,......-v ._,~,,_,_______ raturer som krävs. .The gas cools the metal and crystals of silicon 51 are considered to be formed in close proximity to the gas bubbles and the molten metal interface, as depicted in Fig. 3. In addition to allowing gas cooling, the dispersing device 50 can be used to remove silicon crystals by mounting by means of by a device that allows it to be taken upwards out of the vessel (not shown). Remelting substantially all of the crystals for the purpose of removing them from the vessel may be uneconomical due to the high tempe- .__- Tw- -n-aw -a - »~ -_, ......- v ._, ~ ,, _, _______ rations required. .

Under värmeuttagningen från kroppen är det fördelaktigt med en viss mängd av blandningsrörelse. En sådan tillfredsställande blandningsrörelse kan er- hållas genom att utsätta de bildade kristallerna för en tillpackningsrörelse med an- vändande av bladet 26 (fig. 2), med hjälp av vilket kristallerna vid eller nära ytan §Å¿ av den smälta metallen tvingas nedåt. Dvs., tillpackningsrörelsen bryter upp massiva kristallbildningar som kan bildas vid ytan och förskjuter sådana kristaller nedåt, varvid ny kiselrik metall tillåtes komma upp mot ytan. En tillpackningsrörelse kan utföras under kristallisationen i storleksordningen l0 - 40ggr per minut. Vidare inses att andra typer av blandningsrörelse kan utnyttjas. T.ex. kan blandningsrörelsen som erhålles genom införandet av kylande gas till kroppen av smält metall (fig. 3) utnyttjas. Med hänvisning till fig. 2, visas bladet 6 monterat på en axel 28 vilken kan användas i tillpackningssyfte i enlighet med uppfinningen.During heat removal from the body, it is beneficial to have a certain amount of mixing movement. Such a satisfactory mixing motion can be obtained by subjecting the formed crystals to a packing motion using the blade 26 (Fig. 2), by means of which the crystals at or near the surface §Å¿ of the molten metal are forced downwards. That is, the packing motion breaks up massive crystal formations that can form at the surface and displaces such crystals downward, allowing new silicon-rich metal to come up to the surface. A packing movement can be performed during the crystallization in the order of 10 - 40 times per minute. Furthermore, it will be appreciated that other types of mixing motion may be utilized. For example. For example, the mixing motion obtained by introducing cooling gas into the body of molten metal (Fig. 3) can be used. Referring to Fig. 2, the blade 6 is shown mounted on a shaft 28 which may be used for packing purposes in accordance with the invention.

Såsom nyligen observerats bör det noteras att de bildade kristallerna har en densitet som i allmänhet liknar densiteten för den smälta metallen och således tenderar att flyta, speciellt då aluminium användes som lösningsmetall. Det tycks såle- des inte förekomma någon väsentlig ansamling av kristaller vid botten av kärlet, inte ens efter det att tillpackningsrörelsen förpassat dem i den riktningen. I stället ' tycks kristallerna vara slumpvis fördelade i'kroppen av smält metall med de större koncentrationerna ansamlade vid eller näna ytan. Efter det att kristallisationen har fortgått till ett önskat stadium, separeras den återstående smälta metallen från 9 44a 164 kiselkristallerna, företrädesvis-genom~avtappning. Detta kan fullföljas genom att Ü avlägsna porten 34 från öppningen 36 och tillåta att kvarvarande smält metall inne- ï§_¿i Ä hållande föroreningar avtappas. Detta är en viktig del av uppfinningen eftersom pa detta sätt en väsentlig mängd av föroreningarna avlägsnas. Vidare inses att en avlägsnas pa detta sätt, varvid det oekonomiska från kristallerna med användande mi 5 stor del av lösningsmetallen kan och Svåra steget att försöka laka metall i fast form av stora kvantiteter av t.ex. vätekloridsyra undvikes. Vid förfarandet enligt upp- p finningen, är det föredraget att avlägsna så mycket lös metall, innefattande förore- SÉ? som möjligt medan temperaturen för kristallkroppen hàlles företrädesvis över 2, ningar, lo den eutektiska temperaturen. Det bör noteras att det är fördelaktigt att halla den uren i syfte att under- smälta metalltemperaturen något över den eutektiska temperat vis med hjälp av resistanstràdar.ll0 vilka l gnM¿å lätta avtappningen. Detta kan utföras del finns i rör l00, fig. 2. Dessutom är det föredraget att de återstående kristallerna under avtappningen utsättes för en sammanpressande rörelse i syfte att erhålla en högre avlägsning av smält metall.Under sammanpressningen är det föredraget att temperaturen för kiselkristallerna hâlles över motsvarande för smältning vid den (över 578°C för kisel-aluminiumblandningen), typiskt omkring kan vara fördelaktiga, '11 eutektiska temperaturen 5-50°C, även om högre temperaturer inte anses negativa utan vilket förklaras senare. Genom att avtappa kristallerna på detta sätt avlägsnas 20 en betydande del av den återstående smälta metallen, men en resterande mängd av.den smälta metallen väter eller fäster vid kristallerna och kan utgöra upp till 50 vikts-% av bädden med typiska mängder av omkring 30 vikts-%, till viss del beroende på vilken legering som användes. Det är önskvärt att den smälta metallen reduceras till ett minimum efter den är inte enbart en förorening med avseende på kisel utan innehåller 25 också många föroreningar. Således har man upptäckt att sammanpressning eller packning b “-3 r av kristallerna hjälper till att avlägsna kvarvarande smält metall itkristallbädden. T al Sammanpackningen kan snabbt utföras med användande av bladet 26, fig. 2. För att således underlätta avtappningen av smält metall~fran kärlet 60, sänkes bladet 26 i “lg till kontakt med kristallbädden och ett tryck pálägges. En lämplig hydraulisk anord- 30 ning kan användas för nedsänkningen och paläggningen av ett kontrollerat tryck. e 4 Ett tryck som ger lämpliga resultat är i storleksordningen av 0,7 - 2,l kp/cm .As recently observed, it should be noted that the crystals formed have a density which is generally similar to the density of the molten metal and thus tends to flow, especially when aluminum is used as the solvent metal. Thus, there does not appear to be a significant accumulation of crystals at the bottom of the vessel, not even after the packing movement has passed them in that direction. Instead, the crystals appear to be randomly distributed in the body of molten metal with the higher concentrations accumulated at or near the surface. After the crystallization has proceeded to a desired stage, the remaining molten metal is separated from the silicon crystals, preferably by draining. This can be accomplished by removing the port 34 from the opening 36 and allowing residual molten metal containing contaminants to be drained. This is an important part of the invention because in this way a significant amount of the contaminants are removed. Furthermore, it is understood that one is removed in this way, whereby the uneconomical from the crystals using a large part of the solvent metal can and Difficult step of trying to leach metal in solid form of large quantities of e.g. hydrochloric acid is avoided. In the process of the invention, it is preferred to remove as much loose metal, including contaminants. as possible while the temperature of the crystal body is preferably kept above 2, at the eutectic temperature. It should be noted that it is advantageous to keep it unclean in order to melt the metal temperature slightly above the eutectic temperature by means of resistance wires.ll0 which l gnM¿å facilitate draining. This can be done in tubes 100, Fig. 2. In addition, it is preferred that the remaining crystals be subjected to a compressive movement during tapping in order to obtain a higher removal of molten metal. During compression, it is preferred that the temperature of the silicon crystals be maintained above corresponding to melting at it (above 578 ° C for the silicon-aluminum mixture), typically about can be advantageous, '11 eutectic temperature 5-50 ° C, although higher temperatures are not considered negative but which will be explained later. By draining the crystals in this way, a significant portion of the remaining molten metal is removed, but a residual amount of the molten metal wets or adheres to the crystals and may constitute up to 50% by weight of the bed with typical amounts of about 30% by weight. -%, to some extent depending on the alloy used. It is desirable that the molten metal be reduced to a minimum after it is not only a silicon contaminant but also contains many contaminants. Thus, it has been discovered that compression or packing of the crystals helps to remove residual molten metal in the crystal bed. The compaction can be carried out quickly using the blade 26, Fig. 2. Thus, in order to facilitate the draining of molten metal from the vessel 60, the blade 26 is lowered in contact with the crystal bed and a pressure is applied. A suitable hydraulic device can be used for the lowering and application of a controlled pressure. e 4 A pressure that gives suitable results is in the order of 0.7 - 2.1 kp / cm.

Såsom beskrivits ovan, vid avtappningen av smält metall från kärlet, gg kvarstår en viss mängd fäst vid ytan av kristallerna. Således maste, i syfte att eko- S nomiskt erhålla kisel av hög renhet, mängden kvarvarande metall sänkas så langt möj- F j, 35 ligt. I aluminium-kiselblandningen består den återstående fasen i kristallbädden :fff till största del av aluminium och kisel. Den aluminium som är närvarande i fasen ö kan avlägsnas genom behandling meduen lösning av vätekloridsyra. Men i en viktig ' fw del av uppfinningen, utsättes kiselkristallerna, på vilka aluminium-kiselfasen har in fast, för en kontrollerad upphettning i syfte att atersmälta fasen och en mindre 40 del av kiselkristallerna. Detta ger en kiselkristallbädd där lösningsmetallen vanligt- vis inte utgör mer än l5 vikts-% av bädden. Omsmältningen kan utföras genom smältning “ff-a , "j a will l0 _ 448 164 av en övre del av kristallbädden varvid delen tillåtes uttömmas genom den kvarvarande delen av bädden för att på så _jtt avlägsna en del av aluminium-kiselfasen som fäst vid kiselkristallerna. Men upphettningen av kristallerna som genom direkt inverkan av gastända flammor på toppen av kristallbädden kan resultera i oxidbildningar, frys- g ning vid botten av bädden och att det är nödvändigt att smälta om samtliga kristaller A för en avlägsning.As described above, when the molten metal is drained from the vessel, a certain amount remains attached to the surface of the crystals. Thus, in order to economically obtain high-purity silicon, the amount of metal remaining must be reduced as far as possible. In the aluminum-silicon mixture, the remaining phase consists of the crystal bed: fff for the most part of aluminum and silicon. The aluminum present in phase ö can be removed by treatment with a solution of hydrochloric acid. However, in an important part of the invention, the silicon crystals, on which the aluminum-silicon phase has solid, are subjected to a controlled heating in order to remelt the phase and a smaller part of the silicon crystals. This gives a silicon crystal bed where the solvent metal usually does not constitute more than 15% by weight of the bed. The remelting can be performed by melting an upper part of the crystal bed, the part being allowed to be discharged through the remaining part of the bed so as to remove a part of the aluminum-silicon phase attached to the silicon crystals. However, the heating of the crystals which by direct action of gas-fired flames on the top of the crystal bed can result in oxide formations, freezing at the bottom of the bed and the need to remelt all the crystals A for a removal.

I ett föredraget utförande, utsättes kroppen av kiselkristaller innehållan~ de fasen av metall-kisel, t.ex. aluminium-kisel, för en uppvärmningsprocess, vilken § är verksam genom att hetta upp hela kroppen mer enhetligt än toppupphettning.Dvs. _ det föredrages att kontrollera värmetillförseln för att garantera att hela kroppen É S uppvärmes med ungefär samma hastighet. Detta kan t.ex. erhållas med hjälp av elektrisk Ä ' uppvärmning. När en elektrisk ström låtes gå igenom kroppen, värmes företrädesvis Ä Afiüüä (till skillnad fråntkiselkristallerna) och en del av den fasta t w aluminium-kiselfasen fasen smälter. En företrädande uppvärmning sker på grund av att motståndsförmågan för aluminium-kiselfasen, vilken återstår mellan eller fäster vid kristallerna, är mycket mindre än för kiselkristallerna. Typiskt har aluminium-kiselfasen innefattan- de föroreningar en motståndsförmåga i storleksordningen av ca 30 mikroohm cm och \¿ kiselkristallerna har en mycket högre motståndsförmåga, dvs över 3000 mikroohmcm. kiselfasen vilken återstår mellan eller på kristallerna tallbädden och har en relativt hög ka strömmen företrädesvis gå Således, eftersom aluminium- anses vara mer eller mindre sammanbunden i kris elektrisk termisk ledningsförmàga, làtes den elektris genom aluminium-kiselfasen, varvid tillåtes en mera enhetlig upphettning än toppupp- t till lösningsmetallfasen resulterar i en hettning. En stark koncentrering av värme enbart svagt minskas eftersom enbart högre nivå av renhet medan utbytet av kristaller en mindre del av kristallerna, kommer att upplösas.In a preferred embodiment, the body is exposed to silicon crystals containing the metal-silicon phase, e.g. aluminum-silicon, for a heating process, which § is effective by heating the whole body more uniformly than top heating. it is preferred to check the heat supply to ensure that the whole body is heated at approximately the same speed. This can e.g. obtained by means of electric heating. When an electric current is passed through the body, it is preferably heated (unlike the silicon crystals) and part of the solid or aluminum silicon phase melts. A representative heating occurs because the resistance of the aluminum-silicon phase, which remains between or adheres to the crystals, is much less than that of the silicon crystals. Typically, the aluminum-silicon phase comprising impurities has a resistance in the order of about 30 microohm cm and the silicon crystals have a much higher resistance, i.e. over 3000 microohm cm. the silicon phase which remains between or on the crystals pine bed and has a relatively high ka current preferably go Thus, since aluminum is considered to be more or less interconnected in crisis electrical thermal conductivity, the electricity is passed through the aluminum silicon phase, allowing a more uniform heating than peak - t to the solvent metal phase results in a heating. A strong concentration of heat is only slightly reduced because only a higher level of purity, while the yield of crystals a smaller part of the crystals, will dissolve.

Den föredragna metoden för uppvärmning av kvarstår i kristallbädden är induktionsuppvärmning även om det kan finnas tillfällen ä då resistansuppvärmning är fullt möjligt. Med hänvisning till fig. 2, visas en spole F 80 vilken är tillverkad för att fungera i samband med ett kärl för fraktionerad kristallisation i syfte att elektriskt inducera värme i bädden. I fig. 2 visas kärlet 60 med induktionsspolen 80 placerad alldeles över och runt uttappningshålet 36 på ena sidan samt vilken sträcker sig till botten på den motsatta sidan. Spolen visas lindad kring kärlet och sträcker sig uppåt längs sidorna till en höjd vilken närmar sig höjden g för kristallbädden. Ur fig. 2 ses att induktionsspolen kan placeras under isolerings- J den fas san fäster vid eller ___-ß, , *e skiktet az. = Medan induktionsuppvärmning användes i syfta att erhålla mera enhetlig _ Å uppvärmning, bör det noteras att i vissa fall kan större mängder värme påträffas vid eller i närheten av kärlets vägg än i bädden. Detta fenomen, vilket till en viss gräns kan kontrolleras, kan ha den fördelen att eventuella kristaller eller eventuell lege- ringsfas som fäster vid kärlets vägg kan lätt smälta, vilket underlättar avlägsnandet Jasse. . e, _ afiee;__ef_, 1u 15 20 25 30 40 11 448 164 av återstoden av krista11bädden,_om sâ.önskas, utan risk för skada på den e1dfasta väggen.The preferred method of heating residues in the crystal bed is induction heating, although there may be times when resistance heating is quite possible. Referring to Fig. 2, a coil F 80 is shown which is made to operate in conjunction with a vessel for fractional crystallization for the purpose of electrically inducing heat in the bed. Fig. 2 shows the vessel 60 with the induction coil 80 placed just above and around the drain hole 36 on one side and which extends to the bottom on the opposite side. The coil is shown wound around the vessel and extends upwards along the sides to a height which approaches the height g of the crystal bed. From Fig. 2 it can be seen that the induction coil can be placed under the insulating phase which attaches to or ___- ß,, * e layer az. While induction heating is used for the purpose of obtaining more uniform heating, it should be noted that in some cases larger amounts of heat may be found at or near the wall of the vessel than in the bed. This phenomenon, which can be controlled to a certain extent, can have the advantage that any crystals or any alloy phase that adheres to the vessel wall can easily melt, which facilitates the removal of Jasse. . e, _ a fi ee; __ ef_, 1u 15 20 25 30 40 11 448 164 of the remainder of the krista11 bed, _if so desired, without risk of damage to the e1dfasta wall.

Upphettning i närheten av väggen i ett induktionssystem beror ti11 viss de1 på frekvensen hos strömmen i induktionsspo1arna. T.ex. är högfrekventa system t.ex. 10.000 Hz, mera benägna att producera större mängder av värme ti11 e11er i när- heten av väggen än 1ågfrekventa system, t.ex. 180 Hz. Den frekvens som användes vid kommersie11 drift sträcker sig företrädesvis från ca 60 Hz ti11 omkring 180 Hz, där de högre frekvenserna är mindre föredragna på grund av för1usten av enhet1ig uppvärm- ning. Men höga frekvenser krävs dä ett 1itet kär1 användes för att erhâ11a 1ämp1ig kan ett kär1 vi1ket enbart har en 1astkapacitet av 2,25 - 5 kg uppvärmning. T.ex. vi1ket har funnits vara mera effektivt kräva en frekvens från 1.000 - 10.000 Hz, än a1ternativa uppvärmningsmetoder.Heating in the vicinity of the wall in an induction system depends to some extent on the frequency of the current in the induction coils. For example. are high-frequency systems e.g. 10,000 Hz, more likely to produce larger amounts of heat to or near the wall than low frequency systems, e.g. 180 Hz. The frequency used in commercial operation preferably ranges from about 60 Hz to about 180 Hz, with the higher frequencies being less preferred due to the loss of uniform heating. However, high frequencies are required when a single vessel is used to obtain a suitable vessel which can only have a load capacity of 2.25-5 kg of heating. For example. which has been found to be more efficient at requiring a frequency of 1,000 - 10,000 Hz, than alternative heating methods.

För att under1ätta extraktionen företrädesvis kise1krista11erna för en sammanpressning, huvudsak1igen 1iknande den som beskrivits tidigare. I ett utförande av omsmä1tningssteget kan det sammanpressande trycket anbringas huvudsak1igen samtidigt med smä1tningssteget, Dvs. det är av värde om både ektivt en väsent1ig mängd av omsmä1t materia1 kan 1iksom kise1 ur de1vis om- uktionsupp- av omsmäit a1uminium-kise1fas, utsättes uppvärmningcutnyttjas. kan utnyttjas samtidigt, varvid eff pressas ut ur krista11erna innehå11ande oren 1ösningsfas, smä1ta krista11er. Den sammanpressaide röre1sen utföres efter det att ind I samt1iga fa11 utgör den återstående 1ösningsmeta11en van1igtvis inte mer än 10 vikts-% av bädden och företrädesvis reduceras 1ösningsmeta11en ti11 att inte utgöra mer än 2 vikts-% av krista11bädden.To facilitate the extraction, the silicon crystals are preferably subjected to a compression, substantially similar to that previously described. In one embodiment of the remelting step, the compressive pressure can be applied substantially simultaneously with the melting step, i.e. It is of value if both a significant amount of remelted material can be exposed, as well as silicon from the partially redesigned aluminum-silicon phase, heating is utilized. can be used simultaneously, whereby eff is squeezed out of the crystals containing impure solution phase, melting crystals. The compressed agitation is carried out after in each case the remaining solution metal usually constitutes not more than 10% by weight of the bed and preferably the solution metal is reduced to not make up more than 2% by weight of the crystal bed.

Under upphettning av kristaiierna och oren krista11erna, kan den smä1ta de1en avtappas franLkrista11bädden huvudsak1igen kontin- uer1igt e11er i vissa fa11 med periodiskt återkommande interva11. Temperaturen hos krista11bädden, vid vi1ken den smä1ta de1en av1ägsnas, 1igger företrädesvis inom om- 0 - 130000. Den periodiskt återkommande avtappningen har förde1en Detta kan under1ätta värmningen startas. fas, som kvarstår me11an rådet av me11an 75 att p1acera krista11erna i bädden i en smä1ta av ökande renhet. reningen genom att ti11àta att -en smä1ta av högre renhet kommer i kontakt med krista11erna i bädden. Även om det inte är önskvär en vid en viss teori, är det ansett att genom att tiiiata att kommer i kontakt med krista11ena erhå11es en massöverföring av krista11erna ti11 vätskan, varvid renheten hos krista11erna ökas ytter Fö1jande exempei i11ustrerar ytter1igare uppfinningen.During heating of the crystals and unclean crystals, the molten part can be drained from the crystal bed substantially continuously or in some cases at periodic intervals. The temperature of the crystal bed, at which the molten part is removed, is preferably in the range of 0-130,000. The periodic tapping has the advantage that this can facilitate the heating to be started. phase, which remains between the council of the middle 75 to place the crystals in the bed in a melt of increasing purity. the purification by allowing a melt of higher purity to come into contact with the crystals in the bed. Although not desirable in some theory, it is contemplated that by coming into contact with the crystals, a mass transfer of the crystals to the liquid is obtained, thereby increasing the purity of the crystals. The following examples further illustrate the invention.

EXEMPEb_1 en smä1ta av hög renhet föroreningar från 1igare.EXAMPLEb11 a melt of high purity impurities from 1 previously.

Kise1 av ca 99,0 vikts-% renhet för att erhå11a en b1andning på 907 kg med ca 25 vi varvid återstoden utgjordes av föroreningar. Kise1materia1et upplösoesiiun a1uminium, a 850°C i en behá11are. huvudsak1igen a1uminiummateria1et genom upphettning ti11 c specie11t då induktions sammanpressningen och uppvärmningen t att nödvändigtvis binda uppfinning- renhet ti11sattes a1uminium av ca 99,9 vikts-% ° kts-% kise1 och ca 74 vikts-2 ( _...a,.« Føn-wafin- _ __. i; 12 448 164 såsom visas i fig. 2. Höjden av smältan i kärlet var ungefär 45,7 cm. Efter det att kiselmaterialet upplösts, kyldes blanuningen med en hastighet av ca 2°C per minut 585%. kylningen fuiifaijdes med hjälp av i tills blandningens temperatur var ungefär luft, vilken läts falla mot ytan av den flytande blandningen, huvudsakligen såsom 5 visas i fm. 2. Under kylningen och för att underlätta värmeavlägsningen, fördes ett tillpackningsblad, visat i fig. 2, nedåt med en hastighet av 30 ggr per minut för att föra bort kristaller från ytan och för att ge en viss blandningsrörelse. Ett prov av bildade kristaller avlägsnade från kärlet och befanns innehålla ca 74 vikts-% alu- minium. Därefter avtappades aluminium från kristallbädden medan bädden bibehölls vid k 10 en temperatur av ca 580°C för att underlätta avlägsningen av aluminium. Analyser ; visade att efter avtappningen uppgick kvarvarande aluminiumi kristallbädden till » ca 49 vikts-%. Av detta experiment framgår att en gynnsamm effekt erhålles genom avtappning i jämförelse med att enbart lyfta kiselkristallerna ut ur kärlet. Således har mängden aluminium som skall avlägsnas från kristallerna efter avtappningen minskat. l5 EXEMPEL 2 Detta exempel utfördes såsom exempel l, förutom att efter avtappningen omsmältes delvis bädden av kristaller och den aluminium som innehölls däri genom att en gaständ flamma läts verka på ytan av bäcden. Mängden av aluminium, innehållen i bädden, sänktes i medeltal till ca 42 vikts-%. Men i vissa områden av bädden hade 20 aluminiumhalten minskat kraftigt. T.ex., vid centrum vid toppen av bädden var alu- miniumhalten 7 vikts-% och perifera områden vid toppen befanns hålla aluminiumhalter av ca l9 vikts-%. Detta exempel visar att aluminiumhalten i kristallbädden kan sänkas F W väsentligt genom påläggning av värme. De skillnader i mängd aluminium som uppstod É if” fÜli- ii tillskrevs svårigheten att uppvärma den totala bädden enhetligt. T.ex. fannnman att 25 under omsmältningen var temperaturen intill ytan över 900°C, medan temperaturen vid botten enbart var ca 70000.Silica of about 99.0% by weight of purity to obtain a mixture of 907 kg of about 25 .mu.l, the remainder being impurities. The silicon material is dissolved in aluminum, at 850 ° C in a container. mainly the aluminum material by heating to specificity, especially when the induction compression and heating to necessarily bind the invention purity were added to aluminum of about 99.9% by weight of silicon and about 74% by weight of carbon dioxide. 12 448 164 as shown in Fig. 2. The height of the melt in the vessel was about 45.7 cm After the silicon material dissolved, the mixture was cooled at a rate of about 2 ° C per minute 585%. The cooling was effected by means of in until the temperature of the mixture was about air, which was allowed to fall towards the surface of the liquid mixture, mainly as shown in Fig. 2. During the cooling and to facilitate the removal of heat, a packing sheet, shown in Fig. 2, was passed. , downwards at a rate of 30 times per minute to remove crystals from the surface and to give a certain mixing motion.A sample of formed crystals was removed from the vessel and was found to contain about 74% by weight of aluminum. The bed while maintaining the bed at a temperature of about 580 ° C to facilitate the removal of aluminum. Analyzes ; showed that after draining, the remaining aluminum in the crystal bed amounted to about 49% by weight. From this experiment it appears that a favorable effect is obtained by draining in comparison with only lifting the silicon crystals out of the vessel. Thus, the amount of aluminum to be removed from the crystals after draining has decreased. EXAMPLE 2 This example was carried out as Example 1, except that after draining, the bed of crystals and the aluminum contained therein were partially remelted by allowing a gas-fired flame to act on the surface of the bed. The amount of aluminum contained in the bed was reduced on average to about 42% by weight. But in some areas of the bed, the aluminum content had fallen sharply. For example, at the center at the top of the bed, the aluminum content was 7% by weight and peripheral areas at the top were found to have aluminum contents of about 19% by weight. This example shows that the aluminum content of the crystal bed can be significantly lowered F W by applying heat. The differences in the amount of aluminum that arose É if “fÜli- ii were attributed to the difficulty of heating the total bed uniformly. For example. found that during the remelting, the temperature adjacent to the surface was above 900 ° C, while the temperature at the bottom was only about 70,000.

Exempel¿§: Detta exempel utfördes för att bestämma om kristallbädden och däri be- fintligt aluminium kunde värmas mera enhetligt i syfte att erhålla en effektivare separering av aluminium och föroreningar från kiselkristallerna. Således bereddes en 30 smälta innehållande 33,4 vikts-% kisel (metallurgisk renhetsgrad), där återstoden utgjordes av aluminium och föroreningar, vilken smälta tillhandahölls i ett litet kärl med en kapacitet av 2,25 kg. Därefter extraherades värme från enheten, tempera- turen sänktes till ungefär 58006 och legeringen avtappades. På grund av att enheten var så liten, avlägsnades enbart en relativt liten mängd smält material. De.kvarva- 35 rande kristallerna och legeringen utsattes därefter för induktionsuppvärmning i syfte att uppnå större separation av aluminium fråntkiselkristallerna. Med användande av en 30 kw induktionskälla med l0.000 Hz ökades temperaturen i bädden mer eller mindre enhetligt till ca ll00°C. Efter avtappning återstod endast ca 35 vikts-% aluminium i kristallbädden. 40 Resultatet från detta exempel visar klart att aluminiumlegeringen, vilken ä-vf' l0 _ is 20 25 30 (i 448 kan uppvärmas enhetligt föl ut Med användande av et innehålles i kristallbädden, kan separeras frånkkiselkristallerna. med 907 kg kapacitet, kan en nwcket större separation erhal sådant kärl, kan en 250 kw induktionskälla användas vid ca i aäaaen kan najas :iii ca iooo°c pa ca so-45 min. ningsblad för att pressa samman kristallerna un induktionsuppvärmningen, bör enbart l2,0 vikts-% aluminium, i hela kristallbädden. Det bör noteras att material som avtappas som resultat av induk- tionsuppvärnning kan innehålla höga halter kisel, t.ex. 45 förekomma viss nedsmältning a senare smälta för kristallisering. 164 t ge en smält del som lätt t större kärl, t.ex. las. Vid användande av ett l80 H;, varvid temperaturen l Under användande av ett tillpack- der den initiella avtappningen och unde: på beräknad basis, kvarstå vikts-%, eftersom det kan v kiselkristaller. Sådant material kan införlivas i en Av det.ovanstående, ges att i ett förfarande för rening av kisel genom kristallisation, kan lösningsmetallen, t.ex. al nivå i kristallbädden. Aluminium som kvarstår i bädden kan lerna med användande av väteklorndsyra, varvid er ekonomiskt förekommer förluster av aluminium på grund av att syran. V en högre renhetsgrad, är det smälta materialet, seringen användbart vid t.ex. aluminiumgjutningar, vi ekonomin,för systemet. Även om uppfinningen har beskri medföljande kraven ämnade att omfatta andra utföranden som finningen. uminium, avlägsnas till en mycket låg lätt upplöses från kristal- hålles ett system som är mycket eftersom enbart en mycket liten mängd vätekloridsyra krävs och det inte stora mängder behöver upplösas i idare, 2 de fall då aluminium användes såsom lösningsmedel för att ge kisel vilket avtappas först efter kristalli- I" lket ytterligare förbättrar vits med föredragna utföranden, är de faller inom ramen för upp- z-í-fixw- i l :J l ,š f'-Examples: This example was performed to determine whether the crystal bed and the aluminum contained therein could be heated more uniformly in order to obtain a more efficient separation of aluminum and impurities from the silicon crystals. Thus, a melt containing 33.4% by weight of silicon (metallurgical purity) was prepared, the remainder being aluminum and impurities, which melt was provided in a small vessel with a capacity of 2.25 kg. Thereafter, heat was extracted from the unit, the temperature was lowered to about 58006 and the alloy was drained. Because the unit was so small, only a relatively small amount of molten material was removed. The remaining crystals and the alloy were then subjected to induction heating in order to achieve greater separation of the aluminum from the silicon crystals. Using a 30 kw induction source with l0.000 Hz, the temperature in the bed was increased more or less uniformly to about ll00 ° C. After draining, only about 35% by weight of aluminum remained in the crystal bed. The result of this example clearly shows that the aluminum alloy, which can be heated uniformly in 448 using a content contained in the crystal bed, can be separated from the silicon crystals. With 907 kg capacity, a slightly larger separation from such a vessel, a 250 kw induction source can be used at about i aaaaen can be najas: iii about iooo ° c on about so-45 min. leaf sheets to compress the crystals un induction heating, should only l2,0 wt.% aluminum, in It should be noted that materials drained as a result of induction heating may contain high levels of silicon, eg some melting a later melt for crystallization 164 t give a molten part as light t larger vessels, t. When using a l80 H ;, at which the temperature l During use of a packer the initial drain and under: on a calculated basis, weight% remain, as it can v silicon crystals.Such material can incorporate As in one of the above, it is stated that in a process for purifying silicon by crystallization, the solvent metal, e.g. al level in the crystal bed. Aluminum that remains in the bed can be used with the use of hydrochloric acid, whereby you economically occur losses of aluminum due to the acid. At a higher degree of purity, the molten material is useful when e.g. aluminum castings, we economy, for the system. Although the invention has described the accompanying claims intended to cover other embodiments as the invention. uminium, is removed to a very low easily dissolved from crystal- maintains a system which is very because only a very small amount of hydrochloric acid is required and it does not need large amounts to dissolve in vapor, 2 the cases where aluminum is used as solvent to give silicon which is drained only after crystallization- I "lk further improves joke with preferred embodiments, they fall within the scope of upp- z-í- fi xw- il: J l, š f'-

Claims (10)

1. -. e-.å-f 10 15 20 25 30 35 40 / ' / ' I - f - . . . . / / ,f / / /' ' _ / / / /// /// / //////////////,/Ä/,/Å 50 56' 34 Siffrorna mom pacman anger lmernanoneil ldenxiilerlngukod, INXD-kod. Y “t-flwr , t 14 PATENTKRAV 448 164 l. Förfarande för att tillha kisel kristalliseras ur ett metallösningsmedel och mäng varande i kristallbädden reduceras till en låg nivå , varvid a) en smält kropp tillhandahålles innehållande kisel, företrädesvis i en mängd av 20-80 vikts-% och metall, företrädesvis aluminium, varvid kisel är närvarande i en mängd som är större än mängden vid den eutektiska punkten för kisel-metallbland- r metallen är anpassad för att fungera som ett lösningsmedel för kisel, -metallblandningen företrädesvis har en smältpunkt mellan ca 600 ndahålla en bädd av renade kiselkristaller där den metallösningsmedel kvar- ningen, dä samt varvid kisel och 12oo°c; b) värme uttage och för att koncentrera föroreningarna i en smält fas; s från kroppen för att ge en fast fas innehållande kisel i kristall- form, k ä n n e t e c k n a t av att c) en väsentlig del av den hållande kiselkristallerna; d) den fasta fasen utsättes för smältni fasta fasen i syfte att avlägsna en väs vilken är fäst vid kristallerna; och e) åtminstone en del av det smälta materialet separeras från kristallerna av kisel.1. -. e-.å-f 10 15 20 25 30 35 40 / '/' I - f -. . . . / /, f / / / '' _ / / / /// /// / //////////////, / Ä /, / Å 50 56 '34 The numbers mom pacman indicate lmernanoneil ldenxiilerlngukod, INXD code. A process for obtaining silicon is crystallized from a metal solvent and the amount present in the crystal bed is reduced to a low level, a) a molten body being provided containing silicon, preferably in an amount of 20-. 80% by weight and metal, preferably aluminum, silicon being present in an amount greater than the amount at the silicon-metal eutectic point. The metal is adapted to act as a solvent for silicon, the metal mixture preferably having a melting point between about 600 contain a bed of purified silicon crystals where the metal solvent grinding, then and wherein silicon and 120 ° C; b) heat extraction and to concentrate the impurities in a molten phase; s from the body to give a solid phase containing silicon in crystalline form, characterized in that c) a substantial part of the holding silicon crystals; d) the solid phase is subjected to the molten solid phase in order to remove a vase which is attached to the crystals; and e) at least a portion of the molten material is separated from the crystals of silicon. 2. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att väggar, vilka be- gränsar kroppen, hålles vid en temperatur som är tillräckligt hög för att förhindra någon väsentlig utfällning av kristaller på dessa.2. A method according to claim 1, characterized in that walls, which delimit the body, are kept at a temperature high enough to prevent any significant precipitation of crystals thereon. 3. Förfarande enligt krav l eller 2, k ä n n_e t e c k n a t av att värme ut- tages från kroppen genom att ett gasformigt medel bubblas genom denna, eller att' kroppen har en fri yta och att värme fråndrages via denna i syfte att ge en fast fas innehållande kisel i kristallform.3. A method according to claim 1 or 2, characterized in that heat is removed from the body by bubbling a gaseous agent through it, or that the body has a free surface and that heat is removed via it in order to give a solid phase containing silicon in crystalline form. 4. Förfarande enligt krav 3, k ä n n e t e via den fria ytan genom att en gas, företrädesvi4. A method according to claim 3, characterized via the free surface by a gas, preferably vi 5. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att under uttagandet av värme, utsättes kroppen för en blandningsrörelse, vilket före- trädesvis utföres genom att kroppen tillpackas för att förflytta kristaller från ytan av kroppen.5. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that during the removal of heat, the body is subjected to a mixing movement, which is preferably performed by the body being packaged to move crystals from the surface of the body. 6. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att den smälta fasen avlägsnas från den fasta fasen genom avtappning alltmedan tempe- raturen hos kroppen bibehålles över den eutektiska temperaturen, varvid kroppen företrädesvis hâlles vid en temperatur av mellan 577 och 650°C.Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the molten phase is removed from the solid phase by draining while maintaining the temperature of the body above the eutectic temperature, the body preferably being maintained at a temperature of between 577 and 650 ° C . 7. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av sättes för en tillpackningsrörelse för att därmed minimera smälta fa.en därefter avlägsnas från den fasta fasen inne- ng för att smälta åtminstone en del av den entlig mängd av metall-kiselblandningen, c k n a d av att värme avlägsnas s luft, blåses mot denna. att den fasta fasen ut mängden flytande fas som kvarstår i den fasta fasen.A method according to any one of the preceding claims, characterized by setting a packing motion to thereby minimize the melting phase and then removing it from the solid phase inside to melt at least a portion of the final amount of the metal-silicon mixture, e.g. by removing heat s air, is blown towards it. that the solid phase releases the amount of liquid phase remaining in the solid phase. 8. Förfarande enligt nagot av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att efter det att en väsentlig mängd av den smälta fasen avlägsnas från den fasta Bokstav inom klammer anoer interner-emil dnkumonikmuww” fl _ 1219131171* ~ _. . 15 hettas, företrädesvis vid en temperatur av 750 - l300“C, fasta fasen i syfte att avlägsna en väsent- er kristallerna, varvid värme “ l före- i 448 164 ša íàa fasen, den fasta fasen upp för att smälta åtminstone en del~av den ¿¿ lig mängd av metall-kiselkombinationen, vilken täck Nä utvecklas i den fasta fasen genom att en elektrisk ström làtes passera genom, 5 trädesvis genom induktiv uppvärmning. Å8. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that after a substantial amount of the molten phase is removed from the solid letter within parentheses anoer interner-emil dnkumonikmuww ”fl _ 1219131171 * ~ _. . The solid phase is heated, preferably at a temperature of 750 DEG-300 DEG C., in order to remove substantially all of the crystals, whereby the solid phase is heated to melt at least a portion of the crystals. of the excessive amount of the metal-silicon combination, which cover Nä is developed in the solid phase by passing an electric current through, step by step, by inductive heating. Oh 9. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att : i det material som bildar den smälta kroppen, vilken skall utsättas 1 i i i i föroreningarna för fraktionerad kristallisation, av intermetalliska föroreningar, varv l0 i kroppen kontrolleras så att den dubbla mättnadslinjen A-B i fig. l undvikes. _üflProcess according to any one of the preceding claims, characterized in that: in the material forming the molten body, which is to be subjected to the fractions for fractional crystallization, of intermetallic impurities, turns 10 in the body are controlled so that the double saturation line AB in Fig. 1 is avoided. _ü fl 10. Förfarande enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a t av att åtminstone en av de följande föroreningarna i kroppen kontrolleras, varvid mängden järnföroreningar Å i gl kontrolleras till att inte vara högre än 0,8 vikts-%, titan till en nivå av inte ' M “fif större än ca 0,2 vikts-%, mangan till en nivå av icke större än ca 2,0 vikts-% 15 och/eller krom till en nivå av icke större än ca 0,4 vikts-%. kontrolleras till en nivå som undviker bildning id företrädesvis nivån av järnföroreningar e i .i ie - v. i Vi 0 f. lfif. {it“ ß ï <__ß-- :a¿~:{1§«i_ «.A method according to claim 9, characterized in that at least one of the following impurities in the body is controlled, wherein the amount of iron impurities Å in gl is controlled to be not higher than 0.8% by weight, titanium to a level of not Fi f greater than about 0,2% by weight, manganese to a level of not more than about 2,0% by weight and / or chromium to a level of not more than about 0,4% by weight. controlled to a level that avoids formation id preferably the level of iron impurities e i .i ie - v. i Vi 0 f. l fi f. {it “ß ï <__ ß--: a¿ ~: {1§« i_ «.
SE8003840A 1979-05-24 1980-05-22 PROCEDURE FOR PROVIDING A BED OF PURE SILICONE CRYSTALS SE448164B (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US4201779A 1979-05-24 1979-05-24
US06/042,016 US4246249A (en) 1979-05-24 1979-05-24 Silicon purification process
US06/041,892 US4256717A (en) 1979-05-24 1979-05-24 Silicon purification method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE8003840L SE8003840L (en) 1980-11-25
SE448164B true SE448164B (en) 1987-01-26

Family

ID=27366012

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE8003840A SE448164B (en) 1979-05-24 1980-05-22 PROCEDURE FOR PROVIDING A BED OF PURE SILICONE CRYSTALS

Country Status (8)

Country Link
AU (1) AU531384B2 (en)
BR (1) BR8003247A (en)
DE (1) DE3019875C2 (en)
FR (1) FR2457254A1 (en)
GB (1) GB2052461B (en)
MX (1) MX154222A (en)
NO (1) NO153846C (en)
SE (1) SE448164B (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3150539A1 (en) * 1981-12-21 1983-06-30 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Process for producing silicon which can be used for semiconductor components, in particular for solar cells
US7727502B2 (en) * 2007-09-13 2010-06-01 Silicum Becancour Inc. Process for the production of medium and high purity silicon from metallurgical grade silicon
WO2009043167A1 (en) 2007-10-03 2009-04-09 6N Silicon Inc. Method for processing silicon powder to obtain silicon crystals
NO329987B1 (en) 2009-02-26 2011-01-31 Harsharn Tathgar Semi-Continuous Process for Formation, Separation and Melting of Large, Clean Silicon Crystals

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2471899A (en) * 1940-07-08 1949-05-31 Spolek Method of separating constituents of alloys by fractional crystallization

Also Published As

Publication number Publication date
GB2052461A (en) 1981-01-28
FR2457254B1 (en) 1981-12-04
GB2052461B (en) 1983-04-07
NO153846C (en) 1986-06-04
AU531384B2 (en) 1983-08-18
DE3019875A1 (en) 1980-11-27
FR2457254A1 (en) 1980-12-19
NO801559L (en) 1980-11-25
MX154222A (en) 1987-06-19
DE3019875C2 (en) 1986-01-02
SE8003840L (en) 1980-11-25
NO153846B (en) 1986-02-24
AU5876880A (en) 1980-11-27
BR8003247A (en) 1980-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4312849A (en) Phosphorous removal in silicon purification
CA1156815A (en) Semicontinuous process for the manufacture of pure silicon
JP4523274B2 (en) High purity metallic silicon and its smelting method
KR850001739B1 (en) Process for purifying metals by segretation
US4256717A (en) Silicon purification method
US3671229A (en) Process for purification of metals
US4312848A (en) Boron removal in silicon purification
US4246249A (en) Silicon purification process
US3069240A (en) Method of obtaining pure silicon by fractional crystallization
EP2379758A2 (en) Method and apparatus for refining metallurgical grade silicon to produce solar grade silicon
US4312847A (en) Silicon purification system
US4822585A (en) Silicon purification method using copper or copper-aluminum solvent metal
US4744823A (en) Process for the purification of metals by fractional crystallisation
CN1221470C (en) High purity silicon and productive method thereof
JPH07206420A (en) Production of high-purity silicon
US4312846A (en) Method of silicon purification
SE448164B (en) PROCEDURE FOR PROVIDING A BED OF PURE SILICONE CRYSTALS
JP5134817B2 (en) Metal purification method and apparatus, refined metal, casting, metal product and electrolytic capacitor
JP5634704B2 (en) Metal purification method and apparatus, refined metal, casting, metal product and electrolytic capacitor
JPH0332447A (en) Method and apparatus for melting and casting metal
JPH07507602A (en) Electro-refined aluminum with low uranium, thorium and rare earth content
JP3763254B2 (en) Aluminum purification method and use thereof
JPH05171304A (en) Method for recovering valuable metal from aluminum alloy
JP5415066B2 (en) Metal purification method and apparatus, refined metal, casting, metal product and electrolytic capacitor
JPH0885833A (en) Method for refining rare earth metal

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed

Ref document number: 8003840-9

Effective date: 19910123

Format of ref document f/p: F