[发明专利]一种新型工业硅分离除杂的装置及方法

权利要求书

1.一种新型工业硅分离除杂的装置，包括炉体(1)，所述炉体(1)内设有坩埚(2)，其特征在于，所述炉体(1)内靠近底部设有隔热板(3)，炉体(1)内位于隔热板(3)下方的腔室内设有驱动机构(4)，驱动机构(4)的输出端设有转轴(5)；所述转轴(5)的自由端贯穿隔热板(3)伸入隔热板(3)上方的腔室内、且转轴(5)的自由端设有第一定位板(6)，所述第一定位板(6)的上板面开设有定位槽，坩埚(2)的底部置于定位槽内固定；

炉体(1)的盖板(7)上设有从动套管(8)，所述从动套管(8)的轴向一端贯穿盖板(7)伸入炉体(1)内，且从动套管(8)伸入炉体(1)的端部设有第二定位板(9)，所述第二定位板(9)的下板面上开设有与坩埚(2)顶部适配的定位槽；

还包括通气管(10)，所述通气管(10)经从动套管(8)、贯穿第二定位板(9)伸入坩埚(2)内；第二定位板(9)上还设有第一排气管(11)，盖板(7)上还设有第二排气管(12)；

炉体(1)内围绕坩埚(2)设有感应线圈(13)和石墨加热体(14)。

2.根据权利要求1所述的一种新型工业硅分离除杂的装置，其特征在于，所述通气管(10)伸入坩埚(2)底部，且通气管(10)伸入坩埚(2)的端部侧壁上开设有若干通气孔(15)。

3.根据权利要求1所述的一种新型工业硅分离除杂的装置，其特征在于，所述转轴(5)与从动套管(8)分别通过轴承(16)与隔热板(3)和盖板(7)连接。

4.根据权利要求1所述的一种新型工业硅分离除杂的装置，其特征在于，所述盖板(7)与炉体(1)的顶部敞口端通过石墨螺栓可拆卸连接。

5.根据权利要求1所述的一种新型工业硅分离除杂的装置，其特征在于，所述坩埚(2)的轴向两端侧壁上均凸设有若干定位块(17)，若干定位块(17)沿坩埚(2)的周向等间距均匀分布；所述定位槽内壁上凹设有与所述定位块(17)适配的卡槽(18)。

6.基于权利要求1至5任一项所述的装置的新型工业硅分离除杂方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1，先将工业硅块和造渣剂混合制成混合物料；

步骤2，将混合物料置于坩埚中进行加热至工业硅块和造渣剂熔点之间，并保持一定时间；

步骤3，向所述坩埚中通入精炼气体，同时启动驱动机构，通过转轴带动坩埚旋转运动；

步骤4，停止通入精炼气体，停止加热操作，加速旋转坩埚直至杂质在坩埚内壁上凝固；

步骤5，冷却至室温，获得提纯后的硅锭。

7.根据权利要求6所述的一种新型工业硅分离除杂的方法，其特征在于，所述步骤1中，所述造渣剂采用Al₂O₃-BaO-Li₂O混合物，且三种组分的配比依次为1:5:2；所述工业硅块和造渣剂的质量配比为9:1，工业硅块和造渣剂的粒度均为8～12目。

8.根据权利要求1所述的一种新型工业硅分离除杂的方法，其特征在于，所述步骤2中，加热温度为1460～1530℃，并保持50～60min。

9.根据权利要求1所述的一种新型工业硅分离除杂的方法，其特征在于，所述步骤3中，通入精炼气体为空气-氧气-氩气的混合气体，且三种组分气体的配比依次为8:1:3；炉体内压力为0.3～0.8MPa，通入精炼气体流量为32～35L/h，通入精炼气体时间为0.5～1.2h，坩埚转速为120～150r/min。

10.根据权利要求1所述的一种新型工业硅分离除杂的方法，其特征在于，所述步骤4中，坩埚转速为5000～6000r/min。