高纯砷除杂装置的制作方法

1.本公开涉及高纯砷的制备领域，更具体地涉及一种高纯砷除杂装置。


背景技术：

2.高纯砷是合成砷化镓化合物、砷化铟化合物、硒化砷化合物等的主要原料，广泛应用于集成电路、光伏太阳能发电技术、红外成像等领域。近年来随着高新技术产业的发展，高纯砷的应用领域日益广泛。
3.高纯砷可分为6n、7n、7n 产品，随着纯度的不断提高，它的性能也越来越好，但是高纯产品出炉后的环境、转移、破碎、过筛的过程中均存在杂质引入的风险。一旦高纯砷产品被污染，其表面杂质增加，从而影响产品的稳定性及性能，甚至导致产品报废。为了去除表面杂质，在行业内大多采用单管石英管式炉，但是单管石英管式炉的处理量有限，不利于规模化生产。


技术实现要素：

4.鉴于背景技术中存在的问题，本公开的目的在于提供一种高纯砷除杂装置，其能实现高纯砷的表面除杂且能实现规模化生产。
5.由此，在一些实施例中，一种高纯砷除杂装置包括炉体、第一仓门和第二仓门；炉体包括导热环形壁、导热隔板、抽真空口以及通氩气口；导热环形壁形成周向封闭且轴向两端开口的炉膛，抽真空口和通氩气口分别位于导热环形壁的轴向两端附近并沿径向穿过导热环形壁以连通炉膛；导热隔板沿轴向位于抽真空口和通氩气口之间，导热隔板将炉膛分隔成多个均周向封闭且轴向两端开口的水平延伸的使用区域，各使用区域用于支撑收容一根石英管，各石英管周向封闭且轴向两端开口，各石英管用于盛放高纯砷，各石英管的开口的轴向两端能够分别连通于抽真空口和通氩气口，抽真空口用于连接于外部的真空泵，通氩气口用于连通于外部的氩气源；导热环形壁能够从外部被加热、进而通过热传递加热各使用区域中的石英管以使各石英管内的高纯砷的杂质真空挥发出并经由抽真空口排出；第一仓门设置在炉膛的轴向的靠近抽真空口的一端，第一仓门能够枢转地开合且能够在关闭时密封炉膛的轴向的所述一端；第二仓门密封设置在炉膛的靠近通氩气口的轴向的相反的另一端，第二仓门能够枢转地开合且能够在关闭时密封炉膛的轴向的所述另一端。
6.在一些实施例中，导热环形壁的内壁面为耐腐蚀镜面。
7.在一些实施例中，导热环形壁的内壁面为耐腐蚀金属镜面。
8.在一些实施例中，导热环形壁的内壁面为316l不锈钢镜面或哈氏合金镜面。
9.在一些实施例中，导热隔板的面向各使用区域的壁面为耐腐蚀镜面。
10.在一些实施例中，导热隔板的面向各使用区域的壁面为耐腐蚀金属镜面。
11.在一些实施例中，导热隔板的面向各使用区域的壁面为316l不锈钢镜面或哈氏合金镜面。
12.在一些实施例中，多个使用区域包括一个中心使用区域和多个围绕中心使用区域
成整圈等间隔布置的环设使用区域。
13.在一些实施例中，多个围绕中心使用区域成整圈等间隔布置的环设使用区域沿径向设置为仅一圈。
14.在一些实施例中，在一些实施例中，炉体还包括上半筒体和下半筒体；上半筒体和下半筒体在径向的一端枢转连接，上半筒体和下半筒体在径向的相反的另一端能够密封锁扣；导热环形壁为一体的单件的环，且收容在上半筒体和下半筒体内；抽真空口和通氩气口穿过上半筒体和下半筒体中的对应部位并穿过导热环形壁而连通于炉膛。
15.本公开的有益效果如下：在高纯砷除杂装置中，能够通过高温真空升华来使得高纯砷的表层提纯除杂，多个使用区域的设置与背景技术的单管石英管式炉相比，成倍地增加了高纯砷除杂提纯的处理量，易于规模化生产，降低了生产成本。
附图说明
16.图1是根据本公开的高纯砷除杂装置的一视图；
17.图2是图1的高纯砷除杂装置沿a-a线作出的剖视图。
18.其中，附图标记说明如下：
19.100高纯砷除杂装置
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14通氩气口
20.d轴向
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s使用区域
21.1炉体
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15上半筒体
22.11导热环形壁
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16下半筒体
23.111炉膛
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2第一仓门
24.112内壁面
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3第二仓门
25.12导热隔板
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200石英管
26.13抽真空口
具体实施方式
27.附图示出本公开的实施例，且将理解的是，所公开的实施例仅仅是本公开的示例，本公开可以以各种形式实施，因此，本文公开的具体细节不应被解释为限制，而是仅作为权利要求的基础且作为表示性的基础用于教导本领域普通技术人员以各种方式实施本公开。
28.参照图1和图2，高纯砷除杂装置100包括炉体1、第一仓门2和第二仓门3。
29.炉体1包括导热环形壁11、导热隔板12、抽真空口13以及通氩气口14。
30.导热环形壁11形成周向封闭且轴向两端开口的炉膛111，抽真空口13 和通氩气口14分别位于导热环形壁11的轴向两端附近并沿径向穿过导热环形壁11以连通炉膛111。
31.导热隔板12沿轴向d位于抽真空口13和通氩气口14之间，导热隔板 12将炉膛111分隔成多个均周向封闭且轴向两端开口的水平延伸的使用区域 s，各使用区域s用于支撑收容一根石英管200，各石英管200周向封闭且轴向两端开口，各石英管200用于盛放高纯砷，各石英管200的开口的轴向两端能够分别连通于抽真空口13和通氩气口14。抽真空口13用于连接于外部的真空泵(未示出)，通氩气口14用于连通于外部的氩气源(未示出)。
32.导热环形壁11能够从外部被加热、进而通过热传递加热各使用区域s 中的石英管200以使各石英管200内的高纯砷的低沸点杂质真空挥发出并经由抽真空口13排出。通过外
部的加热、导热环形壁11、导热隔板12以及各石英管200，能够实现各使用区域s中的石英管200内盛放高纯砷所含的低沸点杂质所需的高温真空升华所需的温度条件。
33.第一仓门2设置在炉膛111的轴向d的靠近抽真空口13的一端，第一仓门2能够枢转地开合且能够在关闭时密封炉膛111的轴向d的所述一端。第二仓门3密封设置在炉膛111的靠近通氩气口14的轴向d的相反的另一端，第二仓门3能够枢转地开合且能够在关闭时密封炉膛111的轴向d的所述另一端。
34.在操作时，将高纯砷置于各石英管200中，之后将盛放高纯砷的石英管置于对应的使用区域s中，关闭第一仓门2和第二仓门3；来自外部的氩气源的氩气经由通氩气口14进入各使用区域s中的石英管200的开口的一端并穿过石英管200的内部、随后从石英管200的开口的另一端排出、排出氩气经由抽真空口13排出。氩气源、通氩气口14、各使用区域s中的石英管 200的内部、抽真空口13以及真空泵形成氩气流动路径，氩气流动路径用于在操作开始时清扫置换各使用区域s中的石英管200内的空气，避免因空气的残留引入杂质，在空气清扫置换完成之后，保持氩气的供入同时持氩气源和真空泵配合来控制氩气流动路径的真空度(真空度可以依据实际情况来调整)，外部的加热启动，使得各石英管200内的高纯砷所含的低沸点的杂质 (即杂质的沸点低于砷的沸点)进行高温真空升华，氩气作为流动载气将升华的杂质经由抽真空口13排出，由此，实现各石英管200内的高纯砷除杂提纯；高纯砷除杂提纯达到规定的时间之后，停止外部的加热、停止真空泵和氩气源的操作，之后保持第一仓门2关闭而打开第二仓门3，将各石英管200 取出，之后打开第一仓门2，对炉体1的抽真空口13的部位以及第一仓门2 的面对第二仓门3的壁进行残料(抽真空过程中，高温真空挥发出的杂质会附着在该部位和该壁)清理回收，由此，不仅避免各石英管200从第一仓门 2取出时造成污染的风险，而且有利于杂质材料的回收再利用。
35.在高纯砷除杂装置100中，通过石英管200将进行除杂提纯的高纯砷与导热隔板12和导热环形壁11隔离，避免了直接将除杂提纯的高纯砷置于各使用区域s中而使高纯砷与导热隔板12和导热环形壁11发生反应或引入杂质。
36.在高纯砷除杂装置100中，多个使用区域s的设置与背景技术的单管石英管式炉相比，成倍地增加了高纯砷除杂提纯的处理量，易于规模化生产，降低了生产成本。
37.在高纯砷除杂装置100中，各石英管200中盛放的高纯砷为固态，形状可以为任何所需的形状，由此，高纯砷的除杂提纯为高纯砷的表层提纯除杂。各石英管200中盛放的高纯砷的纯度例如但不限于6n、7n、7n 。通过高纯砷除杂装置100，能够降低高纯砷的表层的杂质含量。
38.在一实施例中，导热环形壁11的内壁面112为耐腐蚀镜面。由此防止高纯砷中所含的氯离子对导热环形壁11的损坏，提高了导热环形壁11的使用寿命，提高了热反射的能力、进而提高了各使用区域s的温场的均匀性。
39.进一步地，导热环形壁11的内壁面112为耐腐蚀金属镜面，由此不仅防止高纯砷中所含的氯离子对导热环形壁11的损坏、提高热反射的能力、进而提高各使用区域s的温场的均匀性，而且能够提高导热环形壁11的机械强度、尤其是在真空除杂提纯的高温下，由此确保各使用区域s的形状和结构的稳定性，确保各使用区域s中石英管200在高温真空除杂过程中受支撑的稳定性(即水平度)，从而避免用作支撑石英管200的导热环形壁11因高温变形倾斜导致的高纯砷的移动而影响高纯砷除杂提纯的效果。
40.在一示例中，导热环形壁11的内壁面112为316l不锈钢镜面或哈氏合金镜面。当然不限于此，导热环形壁11的内壁面112可以选用任何合适的材料。导热环形壁11可以由单一材料制成或者由复合材料制成且复合材料的表面进行处理以实现所需的内壁面112的材料和镜面形式。
41.同样地，在一实施例中，导热隔板12的面向各使用区域s的壁面为耐腐蚀金属镜面。由此防止高纯砷中所含的氯离子对导热隔板12的损坏，提高了导热隔板12的使用寿命，提高了热反射的能力、进而提高了各使用区域s 的温场的均匀性。
42.进一步地，导热隔板12的面向各使用区域s的壁面为耐腐蚀金属镜面，由此不仅防止高纯砷中所含的氯离子对导热隔板12的损坏、提高热反射的能力、进而提高各使用区域s的温场的均匀性，而且能够提高导热隔板12的机械强度、尤其是在真空除杂提纯的高温下，由此确保各使用区域s的形状和结构的稳定性，确保各使用区域s中石英管200在高温真空除杂过程中受支撑的稳定性(即水平度)，从而避免用作支撑石英管200的导热隔板12 因高温变形倾斜导致的高纯砷的移动而影响高纯砷除杂提纯的效果。
43.同样地，在一示例中，导热隔板12的面向各使用区域s的壁面为316l 不锈钢镜面或哈氏合金镜面。当然不限于此，导热隔板12的面向各使用区域 s的壁面可以选用任何合适的材料。导热隔板12可以由单一材料制成或者由复合材料制成且复合材料的表面进行处理以实现所需的壁面的材料和镜面形式。
44.如图2所示，在一实施例中，多个使用区域s包括一个中心使用区域和多个围绕中心使用区域成整圈等间隔布置的环设使用区域。如此布置，能够使得各整圈上的环设使用区域温度是趋于一致的。至于沿径向不同整圈上的环设使用区域以及中心使用区域之间的温度差异，以实际生产的要求的温差来使用，如果过大，则可在生产中不采用中心使用区域和某圈或某几圈环设使用区域。
45.在图2所示的示例中，多个围绕中心使用区域成整圈等间隔布置的环设使用区域沿径向设置为仅一圈。如此，尽管降低了高纯砷除杂的高纯砷的处理量，但是对于温度控制变得简单容易，且即使仅中心使用区域因与外面的整圈的环设使用区域存在温度差异大而被舍弃不用的情况下，由于中心使用区域外面的整圈的环设使用区域的数量依然多，仍可保持相当程度的规模化生产水平。在图2中，示出了共计七个使用区域s，其中一个使用区域s为中心使用区域，另外六个使用区域s围绕中心使用区域成一圈布置。在实际使用时，如前所述，中心使用区域可以视中心使用区域与环设使用区域的温度差异是否满足生产要求(即温度均匀性要求)来选择使用。在高纯砷除杂装置100中，可通过导热环形壁11的内径、强度、石英管的外径以及导热隔板12的厚度、强度来确定使用区域s的数量，不限于图2中所示的七个使用区域s，也不限于图2中所示的环设使用区域为一圈的情况。
46.此外，在高纯砷除杂装置100中，导热隔板12沿轴向d的长度受抽真空口13和通氩气口14之间的沿轴向d的距离限定，这进而限定了石英管200 的长度以及导热环形壁11的轴向长度，实际使用的尺寸数值时可以依据生产的规模(即一次高温真空除杂的高纯砷的处理量)来确定。
47.在一实施例中，参照图1和图2，炉体1还包括上半筒体15和下半筒体 16。上半筒体15和下半筒体16在径向的一端枢转连接，上半筒体15和下半筒体16在径向的相反的另一端能够密封锁扣；导热环形壁11为一体的单件的环，且收容在上半筒体15和下半筒体16内；抽
真空口13和通氩气口14 穿过上半筒体15和下半筒体16中的对应部位并穿过导热环形壁11而连通于炉膛111。采用这种构造，便于导热环形壁11连同导热隔板12一起安装和移出下半筒体16，以便于检修和维护，进而降低整个高纯砷除杂装置100的检修和维护成本。此外，在一套导热环形壁11连同导热隔板12检修和维护期间，也可以将另一套新的导热环形壁11连同导热隔板12装入上半筒体15 和下半筒体16中，进行新的高纯砷的高温真空除杂提纯，从而提高了生产效率。
48.采用上面详细的说明描述多个示范性实施例，但本文不意欲限制到明确公开的组合。因此，除非另有说明，本文所公开的各种特征可以组合在一起而形成出于简明目的而未示出的多个另外组合。