[发明专利]一种工业硅熔体微负压炉外精炼的方法

说明书

本发明涉及一种工业硅熔体微负压炉外精炼的方法，属于硅熔体火法精炼提纯技术领域。本发明将微负压装置移至炉外精炼装置的抬包口正上方，开启微负压装置的真空装置使工业硅熔体进行微负压炉外精炼，在工业硅熔体炉外精炼过程中除去工业硅熔体中的易挥发性杂质，提高硅产品的质量。本发明在硅熔体上方营造出的微负压环境，可以避免硅熔体炉外精炼过程中烟气的逸出，减少环境影响。本发明方法具有设备要求简单、操作容易、环境友好、适合规模化工业生产。

技术领域

本发明涉及一种工业硅熔体微负压炉外精炼的方法，属于工业硅冶炼技术领域。

背景技术

在埋弧电弧炉生产制备工业硅过程中，为了进一步降低硅熔体中的杂质含量，往往需要对硅熔体进行炉外精炼处理制备高品质工业硅。在炉外精炼过程中，针对不同杂质所采取的精炼手段主要有吹气精炼、造渣精炼和氧化精炼等。

现有技术中常规吹气精炼、造渣精炼和氧化精炼主要利用硅熔体中铝、钙杂质与氧亲和力大和在渣中分配比大的原理对杂质进行去除，因在精炼过程中需要消耗大量的工业氧气、空气和渣剂，不仅增加了能源投入消耗和工业三废的排放，还给对实际生产过程中的设备的使用寿命、耐侵蚀性等，以及装备控制操作水平等提出了新的要求。而本发明则是利用微负压条件下铝、钙杂质本身饱和蒸气压大易挥发的性质实现杂质的去除，无需投入其它的能源消耗，对设备使用无特殊要求，生产成本低，易于实现工业化应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种工业硅熔体微负压炉外精炼的方法，即通过微负压装置在炉外精炼的上部即精炼硅熔体气液界面处营造微负压环境，加快反应速度促进挥发性杂质去除，减少精炼过程中的烟气炉尘的有害物质逸散，实现硅精炼过程中的高效除杂和清洁生产。

一种工业硅熔体微负压炉外精炼的方法，具体步骤如下：

将微负压装置移至炉外精炼装置的抬包口正上方，开启微负压装置的真空装置使工业硅熔体进行微负压炉外精炼，除去工业硅熔体中的易挥发性杂质。

所述炉外精炼包括吹气精炼、造渣精炼或吹气-造渣复合精炼；

进一步的，通氧方式具体可以针对不同炉型采用底吹、顶吹、侧吹或偏心吹等；渣剂可以为氧化物、氟化物、氟铝酸盐中的一种或几种；气体可以为空气、湿氧、工业用氧或富氧空气，也可以通入含有氩气、氮气、水的混合气体；吹入气体不仅可以起到除杂的作用，同时还可以剧烈搅拌硅熔体，保证杂质充分与除杂剂反应的同时又使得炉口处的气液界面不断更新从而更利于挥发性杂质挥发去除。

所述微负压装置包括依次连接的集烟罩、烟道、真空机组和收尘装置，集烟罩设置在炉外精炼装置的抬包口正上方，集烟罩与炉外精炼装置的抬包口密闭连接以形成密闭腔体。

进一步的，所述集烟罩外壁与天车悬吊或升降-旋转构件系统连接。

更进一步的，所述集烟罩外壁连接设置有升降-旋转构件，升降-旋转构件包括控制器、驱动伺服电机I、驱动伺服电机II、传动轴I、传动轴II和夹持连杆，夹持连杆一端与集烟罩外壁固定连接，夹持连杆另一端与传动轴I的顶端固定连接，传动轴I的底端通过滚珠轴承或滚针轴承与传动轴II的顶端连接，传动轴I可在传动轴II的顶端旋转，传动轴II的底端与驱动伺服电机II的输出轴固定连接，驱动伺服电机II为步进往复电机，驱动伺服电机I通过支撑杆固定设置在传动轴II上，驱动伺服电机I的输出轴上设置有齿轮I，传动轴I上套设有齿轮II，齿轮I与齿轮II位于同一水平面上且啮合传动；驱动伺服电机I、驱动伺服电机II分别与控制器电连接(见图2)。

进一步的，所述集烟罩外壁设置有耐火层和冷却水套；