[发明专利]二氧化硅生产高纯度硅的方法

权利要求书

1.用于由二氧化硅生产硅的设备，包括适于在其中接收给料的真空电弧炉、用于在所述炉中提供真空的真空系统，其中在所述炉中产生的等离子弧适于提供能量以将二氧化硅还原成硅。

2.如权利要求1所述的设备，其中诸如石英的含二氧化硅的材料和诸如碳的还原剂的混合物适于被供给至所述炉。

3.如权利要求1和2中任一项所述的设备，其中所述炉适于在真空条件、例如<100kPa且更典型地<1000Pa下操作。

4.如权利要求1至3中任一项所述的设备，其中所述炉中的等离子弧适于在真空下从硅相挥发杂质并且提供热量以在精制过程中将所述硅保持为熔融相。

5.如权利要求4所述的设备，其中所述真空适于在低温如1400-2000℃下挥发杂质。

6.如权利要求1至5中任一项所述的设备，其中所述给料经由至少一个给料端口被供给至所述炉，提供坩埚来接收所述给料。

7.如权利要求6所述的设备，其中所述给料适于在所述坩埚中堆积。

8.如权利要求6至7中任一项所述的设备，其中所述坩埚由低导电石墨制成。

9.如权利要求1至8中任一项所述的设备，其中提供至少一个电极以将电流运送至例如在所述坩埚的底部处提供的导电板。

10.如权利要求9所述的设备，其中所述导电板由高导电石墨制成。

11.如权利要求9至10中任一项所述的设备，其中所述电极是中空的，以允许将惰性或反应性的电弧稳定气体引入所述炉中。

12.如权利要求11所述的设备，其中所述电极是中空的，以允许引入挥发性化学试剂，以与杂质反应或增强杂质从熔体的挥发速率。

13.如权利要求9至12中任一项所述的设备，其中所述电极例如由石墨制成。

14.如权利要求9至13中任一项所述的设备，其中所述电极是可移动的。

15.如权利要求9至14中任一项所述的设备，其中所述电弧适于在所述方法开始时于所述电极与所述导电板之间直接形成，此后产生硅熔体，即，含硅的熔体。

16.如权利要求15所述的设备，其中提供出口以从所述炉周期地流出液体形式的熔体。

17.如权利要求1至16中任一项所述的设备，其中所述炉环境适于通过如下来控制：经由气体注入端口将各种气体引入所述炉中以带走挥发的杂质和气体副产物并且部分地氧化一氧化物气体物质，例如CO(g)和SiO(g)。

18.如权利要求9至16中任一项所述的设备，其中所述电极适于通过移动系统来移位以控制电压。

19.如权利要求9至16中任一项所述的设备，其中所述电极适于通过移动系统来移位以控制电压，所述电极与炉的主体由电绝缘材料电绝缘，所述电绝缘材料例如可机加工的陶瓷，如

20.如权利要求1至19中任一项所述的设备，其中，为了限制来自所述炉的热损失，所述坩埚的壁由低导热耐火材料隔绝。