[发明专利]一种制备高纯硅的硅电解槽及其硅的制备方法

权利要求书

1.一种制备高纯硅的硅电解槽，其特征在于设在同一层面的阴极预热室、中间操作室和晶体硅冷却室三个操作室，在相邻的两个操作室之间设有折叠门，在中间操作室下方设有与其连通的电解反应室，在电解反应室内设有熔融电解质，在熔融电解质内设有阳极装置，阳极装置用于固定阳极极片，阳极极片通过阳极接线与直流供电系统正极连接，在熔融电解质的外侧设有内衬，内衬的外侧为槽壳；在阴极预热室、中间操作室和晶体硅冷却室内的上方设有轨道，轨道上设有移动的阴极移动装置，阴极移动装置上设有阴极母线，阴极母线下方通过阴极导杆连接阴极装置，阴极装置用于固定阴极极片；中间操作室上方设有阴极接线，生产时，阴极母线与阴极接线相连，阴极接线与直流供电系统负极相连；三个操作室外侧设有上部密封罩；三个操作室的上部密封罩顶部或侧部分别设有连通操作室内的保护气体排气装置、测温装置和气氛检测装置，每个操作室的上部密封罩的下部设有连通操作室内的保护气体进气装置。

2.根据权利要求1所述的一种制备高纯硅的硅电解槽，其特征在于在阴极预热室的底部设有预热装置。

3.根据权利要求2所述的一种制备高纯硅的硅电解槽，其特征在于在阴极预热室侧面设有进料门。

4.根据权利要求1所述的一种制备高纯硅的硅电解槽，其特征在于晶体硅冷却室的侧面设有出料门。

5.根据权利要求1所述的一种制备高纯硅的硅电解槽，其特征在于中间操作室的侧面设有熔盐进出料口。

6.根据权利要求1所述的一种制备高纯硅的硅电解槽，其特征在于内衬由石墨材料、耐火保温材料、加热元件和防渗层砌筑而成，其中由石墨材料砌筑电解反应室的槽膛；在石墨材料外侧砌筑用于槽膛保温的耐火保温材料，在耐火保温材料内镶嵌安装加热元件；在底部石墨材料下方和角部砌筑一层耐熔盐腐蚀的防渗层。

7.根据权利要求1所述的一种制备高纯硅的硅电解槽，其特征在于槽壳由型钢或钢板拼接而成。

8.根据权利要求1所述的一种制备高纯硅的硅电解槽，其特征在于阴极装置通过阴极导杆固定在阴极母线上，并在阴极移动装置的驱动下实现水平和垂直方向移动；单个阴极装置装载≥1组阴极极片，阴极极片为硅基材料。

9.根据权利要求1所述的一种制备高纯硅的硅电解槽，其特征在于阳极装置通过绝缘处理后的固定支架固定在槽壳上；单个阳极装置装载≥1组阳极极片，阳极极片为石墨材料。

10.一种高纯硅的制备方法，其特征在于：首先，在阴极预热室内将装载好一组或多组硅基阴极极片的阴极装置通过阴极导杆安装到阴极母线上，然后关闭进料门，通过阴极移动装置将阴极装置移动到预热装置上方，启动预热装置对硅基阴极极片进行预热；在硅基阴极极片达到预热温度后，打开阴极预热室内的保护气体排气装置和保护气体进气装置，在检测气氛满足要求后，开启与中间操作室之间的折叠门，阴极装置在阴极移动装置的驱动下进入中间操作室；待阴极装置完全进入中间操作室后，关闭折叠门和阴极预热室内的保护气体进气装置和保护气体排气装置；通过精确定位将阴极装置沉入熔融电解质内，使阴极极片插入到两个阳极极片之间，形成阳极－阴极－阳极的交错布置，关闭好两侧折叠门，连接阴极母线与阴极接线，通电后进入生产状态；在生产过程中，中间操作室内的保护气体排气装置和保护气体进气装置始终处于打开状态，待硅基阴极极片反应完毕，断开阴极母线和阴极接线，通过阴极移动装置提升阴极装置，移出熔融电解质，静置一段时间；打开晶体硅冷却室的保护气体排气装置和保护气体进气装置，待检测气氛满足要求后，开启折叠门，将阴极装置移动到晶体硅冷却室内进行冷却；待阴极装置完全进入晶体硅冷却室后，关闭折叠门；当达到冷却要求后，在晶体硅冷却室内卸下阴极装置，取出硅基阴极极片；取出硅基阴极极片后，关闭晶体硅冷却室的保护气体进气装置和保护气体排气装置；在一组或多组硅基阴极极片冷却时，另外一组或多组预热好的装有硅基阴极极片的阴极装置进入电解反应室内继续生产。