[发明专利]一种硅铁合金或冶金级硅脱硼的方法

说明书

本发明涉及一种硅铁合金或冶金级硅脱硼的方法，属于冶金精炼技术领域。将硅铁合金或冶金级硅切割成颗粒状；将得到的颗粒状硅铁合金或冶金级硅置于悬浮设备中，抽真空至0.5~2Pa，通入体积比为1：1~1：3的Ar‑H₂的混合气体，控制输入电流为50~200A、频率为180~400kHz、输入功率为4500w~6500w预热硅铁合金或冶金级硅至1100~1400℃；继续控制输入电流为50~200A、频率为180~400kHz、输入功率为4500w~6500w将硅铁合金或冶金级硅悬浮并完全熔化，完全熔化后继续悬浮10~40min进行硅铁合金或冶金级硅脱硼。本发明在需要使用精炼剂的前提下，实现高效、深度、环保的脱硼目的。

技术领域

本发明涉及一种硅铁合金或冶金级硅脱硼的方法，属于冶金精炼技术领域。

背景技术

随着经济社会的发展，环境保护日益重要，低碳、环保、节能减排已成为当今社会各界关注的焦点。太阳能因其具有安全、干净、可再生、永不枯竭等特点，已成为人类使用能源的重要组成部分。硅基太阳能电池作为人类利用太阳能的重要工具，在全球光伏产业迅速发展的大背景下也呈现出蓬勃的发展势头。目前，太阳能电池级多晶硅主要采用改良西门子法生产，但该方法存在着工艺复杂、投资大、成本高、产出效率低等缺点，极大地制约了太阳能光伏产业的高速发展。因此，研发一种针对于太阳能电池的多晶硅高效、低成本生产技术是光伏产业未来发展的必然趋势。

冶金级硅作为太阳能级多晶硅生产的重要原材料，硼作为冶金级硅制备太阳能级硅过程中一种较难除去的杂质，其含量过高将使硅基太阳能电池电阻率过低，从而影响太阳能电池的光电转化效率。由于硼在硅中分凝为0.9，接近于1，因而无法使用定向凝固和高温真空蒸发等方法有效除去。目前，比较有效的冶金级硅中硼脱除方法为熔渣氧化精炼，但存在着造渣剂使用量大、精炼渣与硅难分离、硼脱除效率低等缺点，因此发明一种工艺简单、成本低廉等脱硼方法成为科研人员一直努力追求的高品质太阳能级硅生产技术的重要内容。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种硅铁合金或冶金级硅脱硼的方法。本发明在需要使用精炼剂的前提下，实现高效、深度、环保的脱硼目的。本发明通过以下技术方案实现。

一种硅铁合金或冶金级硅脱硼的方法，其具体步骤如下：

步骤1、将硅铁合金或冶金级硅切割成颗粒状；

步骤2、将步骤1得到的颗粒状硅铁合金或冶金级硅置于悬浮设备中，抽真空至0.5~2Pa，通入体积比为1：1~1：3的Ar-H₂的混合气体，控制输入电流为50~200A、频率为180~400kHz、输入功率为4500w~6500w预热硅铁合金或冶金级硅至1100~1400℃；继续控制输入电流为50~200A、频率为180~400kHz、输入功率为4500w~6500w将硅铁合金或冶金级硅悬浮并完全熔化，完全熔化后继续悬浮10~40min进行硅铁合金或冶金级硅脱硼。

所述步骤1中颗粒状为圆形颗粒，直径为2.7~4mm。

所述步骤2中Ar-H₂的混合气体流量为0.3~2L/min。

上述步骤2中悬浮设备为能通过线圈高频交流电来产生变化的磁场，引起线圈内部磁通量发生变化，从而使处于线圈中的不锈钢产生感应电流，使颗粒状不锈钢能够悬浮和融化的现有设备，包括发明人申报的专利申请号为201721813051.1的实用新型设备。

本发明的原理：

（1）通过线圈高频交流电来产生变化的磁场，从而引起线圈内部磁通量发生变化，使处于线圈中的冶金级硅或硅铁产生感应电流，根据弗莱明左手定则，冶金级硅或硅铁合金则受到线圈的反向作用磁力实现悬浮；根据欧姆定律，冶金级硅或硅铁合金因为内部的感生电流产生焦耳热而实现熔化。