一种金属硅凝固提纯装置的制作方法

1.本实用新型涉及金属硅提纯领域，具体涉及一种金属硅凝固提纯装置。


背景技术：

2.在金属硅提纯过程中,通常会利用定向凝固的原理去除金属杂质，在硅液的凝固过程中采用强制手段,在尚未凝固的硅熔体中建立起特定方向的温度梯度, 从而使熔体沿着与热流相反的方向逐渐凝固,由于分凝系数的不同,金属杂质在液态硅中的含量要远远大于在固态硅中的含量,因此使原来的金属杂质大量聚集在最后阶段凝固的固态硅中,切割去除固态硅的边缘部分即完成了金属硅的提纯。
3.在现有金属硅提纯装置中，冷却槽不能为硅液提供具有温度梯度环境，这导致硅液凝固缓慢,生产效率不高，因此需要在现有技术上进行改进。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在生产效率不高的问题，本实用新型提供了一种生产速率快的金属硅凝固提纯装置，该装置通过设置具有温度梯度的冷却槽，有利于加快硅液的凝固，避免了金属硅在提纯过程中由于硅液凝固慢导致生产效率不高的问题。
5.为实现上述技术目的，本实用新型采用的技术方案如下：
6.一种金属硅凝固提纯装置，包括熔炼炉和具有温度梯度的冷却槽，所述冷却槽所在高度低于熔炼炉所在高度，且所述冷却槽与熔炼炉连通，所述熔炼炉顶部设有炉盖，所述熔炼炉内设有石英坩埚以及延伸至石英坩埚内的搅拌机构，所述熔炼炉设有抽真空管道和用于通入惰性气体的气体管道，所述熔炼炉内底壁和侧壁设有第一加热电热丝。
7.采用上述技术方案的金属硅凝固提纯装置，在提纯过程中，首先打开炉盖将待熔硅粒放入石英坩埚，然后将炉盖关闭，同时通过抽真空通道对熔炼炉抽真空，待抽真空完毕后，通过气体管道向熔炼炉内通入惰性气体，避免在熔炼过程中有可能发生的金属氧化，并对第一加热电热丝通电对熔炼炉进行升温，且对电机通电，使搅拌轴在升温的同时不断搅拌，让硅粒受热均匀加快其熔化速度，在硅粒熔化为硅液后将第一加热电热丝和电机断电，停止加热和搅拌，最后硅液通过出液管流入具有温度梯度的冷却槽进行凝固提纯。
8.进一步，所述石英坩埚一侧下部设有出液孔，所述出液孔处设有控制阀，所述出液孔向外固定连接有出液管，所述出液管远离石英坩埚一端与冷却槽相连接。
9.进一步，所述冷却槽顶部设有槽盖，所述冷却槽底部设有冷却管道，所述冷却槽外侧壁中部包裹有保温材料，所述槽盖朝冷却槽槽内一面设有第二加热电热丝。
10.进一步，所述搅拌机构包括电机和搅拌轴，所述电机位于炉盖上，所述搅拌轴通过电机的输出轴穿过炉盖伸入石英坩埚内，所述搅拌轴周侧设有若干叶片。
11.进一步，所述石英坩埚内壁涂有用于隔离硅液和石英坩埚的隔离涂料。
12.进一步，所述熔炼炉侧壁开设有观察孔，且所述观察孔处设有由透明耐高温材料制成的密封板。
13.本实用新型通过在石英坩埚内壁涂隔离涂料，减少硅液在石英坩埚的粘滞，通过设置搅拌机构加快硅粒熔化速度，提高生产效率，同时设置具有明显温度梯度的冷却槽，使硅液凝固速度更快，进一步提高金属硅提纯的生产效率。
附图说明
14.图1为本实用新型的一种金属硅凝固提纯装置结构示意图。
15.图中标注说明：1-熔炼炉，2-冷却槽，3-炉盖，4-抽真空管道，5-气体管道， 6-石英坩埚，7-第一加热电热丝，8-出液管，9-槽盖，10-冷却管道，11-保温材料， 12-第二加热电热丝，13-电机，14-搅拌轴，15-叶片。
具体实施方式
16.为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本实用新型作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。
17.如图1所示，一种金属硅凝固提纯装置，包括熔炼炉1和具有温度梯度的冷却槽2，所述冷却槽2所在高度低于熔炼炉1所在高度，所述熔炼炉1顶部设有炉盖3，所述熔炼炉1内设有石英坩埚6以及延伸至石英坩埚6内的搅拌机构，所述熔炼炉1 设有抽真空管道4和用于通入惰性气体的气体管道5，所述熔炼炉1内底壁和侧壁设有第一加热电热丝7。
18.其中，所述石英坩埚6一侧下部设有出液孔，所述出液孔处设有控制阀，所述出液孔向外固定连接有出液管8，所述出液管8远离石英坩埚6一端与冷却槽2 相连接。
19.冷却槽2顶部设有槽盖9，所述冷却槽2底部设有冷却管道10，所述冷却槽2 外侧壁中部包裹有保温材料11，所述槽盖9朝冷却槽2槽内一面设有第二加热电热丝12，从而使冷却槽2从下至上依次呈低中高的温度梯度，加快金属硅的凝固速度，提高生产速率。
20.所述搅拌机构包括电机13和搅拌轴14，所述电机13位于炉盖3上，所述搅拌轴14通过电机13的输出轴穿过炉盖3伸入石英坩埚6内，所述搅拌轴周侧设有若干叶片15。
21.在对金属硅进行熔炼提纯时，首先打开炉盖3将待熔硅粒放入石英坩埚6，然后将炉盖3关闭，同时通过抽真空通道4对熔炼炉抽真空，待抽真空完毕后，通过气体管道5向熔炼炉内通入惰性气体，比如氩气，避免在熔炼过程中有可能发生的金属氧化，并对第一加热电热丝7通电对熔炼炉1进行升温，且对电机 13通电，使搅拌轴14在升温的同时不断搅拌，让硅粒受热均匀加快其熔化速度，同时向冷却通道10内通入冷却水，将第二加热电热丝12通电预热，其中保温材料11使冷却槽2中部温度不会太快降低，提前使冷却槽2形成低中高的温度梯度，在硅粒熔化为硅液后将第一加热电热丝7和电机13断电，对硅液停止加热和搅拌，同时打开控制阀使硅液通过出液管流入冷却槽2内，熔化后的硅液流入已经提前形成温度梯度的冷却槽2内，硅液在冷却槽2内由下至上凝固成硅锭，最终金属杂志大量集中在硅锭上层部分，工作人员将该部分切除即可完成金属硅的凝固提纯。
22.在这里，所述石英坩埚6内壁涂有si3n4或sio等用于隔离硅液和石英坩埚6的涂料，防止硅液粘连在石英坩埚6内壁，在熔炼炉1侧壁开设有观察孔，且所述观察孔处设有由石英玻璃制成的密封板，便于工作人员在熔炼时对炉内金属硅状态的观察。
23.以上对本申请提供的一种金属硅凝固提纯装置进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术
人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。


技术特征：
1.一种金属硅凝固提纯装置，其特征在于，包括熔炼炉(1)和具有温度梯度的冷却槽(2)，所述冷却槽(2)所在高度低于熔炼炉(1)所在高度，且所述冷却槽(2)与熔炼炉(1)连通，所述熔炼炉(1)顶部设有炉盖(3)，所述熔炼炉(1)内设有石英坩埚(6)以及延伸至石英坩埚(6)内的搅拌机构，所述熔炼炉(1)设有抽真空管道(4)和用于通入惰性气体的气体管道(5)，所述熔炼炉(1)内底壁和侧壁设有第一加热电热丝(7)。2.根据权利要求1所述的一种金属硅凝固提纯装置，其特征在于，所述石英坩埚(6)一侧下部设有出液孔，所述出液孔处设有控制阀，所述出液孔向外固定连接有出液管(8)，所述出液管(8)远离石英坩埚(6)一端与冷却槽(2)相连接。3.根据权利要求1所述的一种金属硅凝固提纯装置，其特征在于，所述冷却槽(2)顶部设有槽盖(9)，所述冷却槽(2)底部设有冷却管道(10)，所述冷却槽(2)外侧壁中部包裹有保温材料(11)，所述槽盖(9)朝冷却槽(2)槽内一面设有第二加热电热丝(12)。4.根据权利要求1所述的一种金属硅凝固提纯装置，其特征在于，所述搅拌机构包括电机(13)和搅拌轴(14)，所述电机(13)位于炉盖(3)上，所述搅拌轴(14)通过电机(13)的输出轴穿过炉盖(3)伸入石英坩埚(6)内，所述搅拌轴周侧设有若干叶片(15)。5.根据权利要求1所述的一种金属硅凝固提纯装置，其特征在于，所述石英坩埚(6)内壁涂有用于隔离硅液和石英坩埚(6)的隔离涂料。6.根据权利要求1所述的一种金属硅凝固提纯装置，其特征在于，所述熔炼炉(1)侧壁开设有观察孔，且所述观察孔处设有由透明耐高温材料制成的密封板。

技术总结
本实用新型公开了一种金属硅凝固提纯装置，包括熔炼炉和具有温度梯度的冷却槽，所述冷却槽所在高度低于熔炼炉所在高度，且所述冷却槽与熔炼炉连通，所述熔炼炉顶部设有炉盖，所述熔炼炉内设有石英坩埚以及延伸至石英坩埚内的搅拌机构，所述熔炼炉设有抽真空管道和用于通入惰性气体的气体管道，所述熔炼炉内底壁和侧壁设有第一加热电热丝，本实用新型通过设置具有温度梯度的冷却槽，有利于加快硅液的凝固，避免了金属硅在提纯过程中由于硅液凝固慢导致生产效率不高的问题。慢导致生产效率不高的问题。慢导致生产效率不高的问题。


技术研发人员：刘兴旺 陈天诸
受保护的技术使用者：新疆闽旺硅业有限公司
技术研发日：2022.04.26
技术公布日：2022/7/26