[发明专利]一种硅球制备装置及其制备方法

权利要求书

1.一种硅球制备装置，其特征在于设有感应线圈、石墨保温板、石墨坩埚、分流器、冷却池、进水管、出水管、进气管和电动泵；石墨保温板包裹在石墨坩埚外壁，感应线圈围绕在石墨保温板外周；分流器位于石墨坩埚下方，分流器设有环形壳体和内衬底，环形壳体外周围绕有加热线圈，内衬底设有间隔布置的漏斗状出液孔，内衬底为石墨衬底；冷却池位于分流器下方，分流器的出液孔的出液口距离冷却池上端面的高度为；冷却池设有进水管、出水管和进气管，进水管通过泵外接水源，进气管上设有垂直向上且间隔排列的喷气嘴。

2.一种硅球的制备方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的一种硅球制备装置，所述制备方法包括以下步骤：

1)选择冶金级硅料作为原料，将硅料放在感应炉的坩埚内；

2)启动感应炉电源加热，待硅料完全融化后；加入造渣剂，造渣过程中，感应炉的坩埚内温度保持在1650～1850℃；

3)造渣结束后，关闭感应炉电源；静置，除去浮于坩埚上层的废渣，得到硅液；

4)启动分流器预加热，待分流器内温度为1450～1650℃时，将硅液倒入分流器中；

5)调整分流器底部出液口与冷却池的高度，使硅液呈液滴状落入冷却池水中进行淬冷；

6)在冷却池中通入气体，淬冷结束后，即得到本发明所述硅球。

3.如权利要求2所述的一种硅球的制备方法，其特征在于在步骤1)中，所述冶金级硅是硅粉或硅块，其纯度最好≥99%，硼B的含量可为10～30ppmw；所述坩埚可选用石墨坩埚。

4.如权利要求2所述的一种硅球的制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述造渣剂与硅料的质量比为1∶（1～0.5）。

5.如权利要求2所述的一种硅球的制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述造渣剂选用钠系造渣剂，所述钠系造渣剂为Na₂CO₃-SiO₂-NaF体系或NaHCO₃-SiO₂-NaF体系。

6.如权利要求5所述的一种硅球的制备方法，其特征在于所述Na₂CO₃-SiO₂-NaF体系各组分所占的质量百分比为：Na₂CO₃，40%～60%；SiO₂，30%～50%；NaF，10%；所述NaHCO₃-SiO₂-NaF体系各组分所占的质量百分比为：NaHCO₃，40%～60%；SiO₂，30%～50%；NaF，10%。

7.如权利要求2所述的一种硅球的制备方法，其特征在于在步骤3)中，所述静置时间为5～25min；所述废渣可经过处理后再作为造渣剂重复使用；可根据硼含量要求实现连续性多次造渣精炼过程，即重复步骤2)和3)。

8.如权利要求2所述的一种硅球的制备方法，其特征在于在步骤4)中，所述分流器的出液口的孔径为5～15mm。

9.如权利要求2所述的一种硅球的制备方法，其特征在于在步骤5)中，所述分流器的出液口距离冷却池的高度为30～80cm；

10.如权利要求2所述的一种硅球的制备方法，其特征在于在步骤6)中，所述气体为氩气、氩气和氮气的混合气；或氩气和空气的混合气，气体纯度可为99.9%，通入速率可为10～35L/min；混合气体中各气体的体积比为：氩气∶氮气=（90～50）∶（10～50）；氩气∶空气=（90～50）∶（10～50）。