[发明专利]一种高效回收金刚线切割硅粉制备太阳能级多晶硅的方法

摘要

本发明涉及多晶硅回收技术，提出了一种高效回收金刚线切割硅粉制备太阳能级多晶硅的方法。首先，对硅粉废料进行预处理，再采用高能量密度的加热方式对硅粉废料进行造粒，之后对造粒后的硅块进行真空定向凝固，最后对硅锭进行电子束熔炼。本发明采用激光或电弧加热方式，由于具有能量密度高的特点，可以使一定区域内的超细硅粉在未来得及发生严重氧化的前提下，瞬间熔化并快速凝结成具有一定体积的硅块。高能量密度造粒过程，硅的出成率>95%，显著提高了后续熔炼过程的填充效率，降低成本。同时，本发明进一步结合真空定向凝固杂质的分凝作用和电子束熔炼去除P、O等易挥发性杂质，可以更加有效地提高杂质的去除率，最终得到太阳能级多晶硅。

主权项

1.一种高效回收金刚线切割硅粉制备太阳能级多晶硅的方法，其特征在于，按照以下步骤进行：（1）粉体预处理：首先将块状硅废料磨成粉状硅粉，并烘干至恒重，然后进行低温热处理，在低温热处理过程中通入流动的氩气进行保护；（2）加热造粒：将经过步骤（1）处理后的硅粉平铺至熔炼坩埚中，并对粉体进行流动氩气保护，采用激光或高温电弧产生的高温热源沿着硅粉表面进行连续线性扫描，对硅粉进行融化造粒，熔炼过程中产生的烟尘通过吸尘装置进行吸除，造粒过程结束后，待所得到的硅块冷却至室温后，关闭流动氩气，并将得到的具有一定体积的硅块取出，进行超声清洗烘干；（3）真空定向凝固：将步骤（2）得到的硅块，放入涂有防裂涂层的石墨坩埚中，对设备抽真空后进行感应加热，使硅块充分熔化，随后进行定向凝固拉锭处理，得到硅锭；（4）电子束熔炼：将步骤（3）得到的硅锭，放入到水冷铜坩埚中，对设备抽真空后，先采用电子束先将硅锭充分熔化，待形成稳定的熔池后，再提升电子束束流和功率，并使电子束在熔池表面进行环形扫描，对硅锭进行电子束熔炼，熔炼过程结束后，采用缓慢降低电子束束流的方式来诱导凝固过程，硅熔池靠近水冷铜坩埚底部优先凝固，硅熔池的表面为最后的凝固区域，杂质最终会富集在电子束收弧区域内。