一种基于兰炭工艺的高纯度工业硅制备方法
阅读说明：本技术 一种基于兰炭工艺的高纯度工业硅制备方法 (High-purity industrial silicon preparation method based on semi-coke process ) 是由 吴桂生 杨崇国 尹逵 龚平均 吴炫霆 龚颖 尹青 于 2021-08-03 设计创作，主要内容包括：本发明涉及工业硅制备技术领域,公开了一种基于兰炭工艺的高纯度工业硅制备方法,S1：物料处理；S2：物料除铁除磷；S3：物料提纯；S4：物料混合冶炼；S5：物料再处理；S6；物料收集；本发明在制备工业硅时对硅石物料除铁除磷以及提纯处理,从而使得硅石得到很好的除铁除磷,并且通过加热炉中的硅液与造渣剂混合,增加工业硅的纯度,能够生产出较高纯度的工业硅,并且还能够减少能源的消耗和降低污染物的排放,使得对环境保护,本发明通过物料除铁除磷以及提纯处理从而可使得工业硅的纯度较高,并且在储存时对工业硅的重量进行称重并记录,并且可通过外部设备将其信息进行打印成二维码粘贴在储存罐外部,便于后续的查看。(The invention relates to the technical field of industrial silicon preparation, and discloses a high-purity industrial silicon preparation method based on a semi-coke process, wherein the preparation method comprises the following steps of S1: processing materials; s2: removing iron and phosphorus from the materials; s3: purifying the material; s4: mixing and smelting materials; s5: reprocessing the materials; s6; collecting materials; according to the invention, the silica material is subjected to iron and phosphorus removal and purification treatment during the preparation of the industrial silicon, so that the silica is well subjected to iron and phosphorus removal, the purity of the industrial silicon is increased by mixing the silicon liquid in the heating furnace with the slag former, the industrial silicon with higher purity can be produced, the energy consumption can be reduced, the pollutant emission can be reduced, and the environment is protected.)
技术领域
本发明涉及工业硅制备技术领域，具体是一种基于兰炭工艺的高纯度工业硅制备方法。
背景技术
兰炭利用优质侏罗精煤块烧制而成的，作为一种新型的碳素材料，以其固定碳高、比电阻高、化学活性高的特性，成为一种不可替代的碳素材料，工业硅是由硅石和碳质还原剂在矿热炉内冶炼呈的产品，主成分硅元素的含量在98%左右，工业硅经过一系列工艺提纯后可生成多晶硅、单晶硅，可供光伏产业及电子工业使用，现代化大型集成电路几乎都是用高纯度工业硅制成的，而且工业硅还是生产光纤的主要原料。
但是，现在在工业硅进行制备时，其工业硅的纯度较低，并且工业硅中还含有铁、磷元素，使得降低工业硅的纯度，并且在后续储存时也无法对其进行有效的处理。因此，本领域技术人员提供了一种基于兰炭工艺的高纯度工业硅制备方法，以解决上述
背景技术
中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于兰炭工艺的高纯度工业硅制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于兰炭工艺的高纯度工业硅制备方法，包括如下步骤：
S1：物料处理：准备好需要的硅石、兰炭以及辅助物料，并且该原料进行清洗、粉碎、烘干；
S2：物料除铁除磷：将S1中得到的硅粉置于酸溶液中进行搅拌，使得对硅粉进行除铁，并且将除铁后的硅粉清洗烘干后在对其进行除磷，从而得到除铁除磷后的硅粉；
S3：物料提纯：将S2中处理后的硅粉倒入到融化炉中成为硅液，将加热炉中的硅液与造渣剂进行混合，并且通过搅拌设备进行搅拌，加快其混合效率，将处理后的溶液冷却至环境温度；
S4：物料混合冶炼：将S3得到的硅液与兰炭以及辅助物料倒入加热炉内部，并且通过搅拌设备对物料进行充分的搅拌，从而使得混合的效果更好；
S5：物料再处理：将S4得到的物料进行初次过滤，并且放置到清洗池中进行清洗后在烘干，烘干后再次进行过滤处理，从而得到纯净的工业硅；
S6；物料收集：将得到高纯度纯净的工业硅倒入密封罐中，使得对其进行密封储存。
作为本发明再进一步的方案：所述在步骤S1中，在对原料进行粉碎时需粉碎至粉状，并且粉碎后续对其进行初次过滤，使得硅石中的杂质进行去除。
作为本发明再进一步的方案：所述在步骤S1中，在对原料进行清洗时利用承放盒进行承放，并且承放盒开设有过滤孔，从而便于对原料硅石进行清洗，清洗时间不低于10min，并且在烘干时温度不低于100℃，时间不低于30min。
作为本发明再进一步的方案：所述在步骤S2中该酸溶液为NO3、HNO3-HF混合酸或HCl-HF混合酸中任意一种，并且该反应时间最少为3h，温度至少为60℃。
作为本发明再进一步的方案：所述在步骤S3中，该融化后的硅液温度保持在1700-1800℃在将造渣剂导热硅液中，并且通过氧气与氩气，造渣剂为CaCO3-SiO2-CaCl2渣剂，并且造渣剂与硅液的质量比为0.5:1。
作为本发明再进一步的方案：所述在步骤S4中该加热炉的加热时间至少为3h，且冶炼温度不低于220℃。
作为本发明再进一步的方案：所述在步骤S4中设置有气体处理设备以及余热回收设备，通过气体处理设备可对冶炼过程中产生的废气进行处理，避免对环境造成污染，并且通过余热回收设备可对冶炼过程中产生的余热进行回收利用，节约能源。
作为本发明再进一步的方案：所述在步骤S5中，初次过滤与再次过滤采用相同设备进行过滤，并且清洗池内清洗时间至少为30min，清洗后在烘干箱内部烘干的温度至少为80℃，烘干时间至少为1h。
作为本发明再进一步的方案：所述在步骤S6中，在将高纯度的工业硅进行储存时，需对工业硅的重量进行称重并记录，并且可通过外部设备将其信息进行打印成二维码粘贴在储存罐外部，便于后续的查看。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在制备工业硅时对硅石物料除铁除磷以及提纯处理，从而使得硅石得到很好的除铁除磷，降低硅石的杂质，并且通过加热炉中的硅液与造渣剂进行混合，并且通过搅拌设备进行搅拌，从而能够对硅石进行提纯，增加工业硅的纯度，使得能够生产出较高纯度的工业硅，并且还能够减少能源的消耗和降低污染物的排放，使得对环境进行保护，本发明通过物料除铁除磷以及提纯处理从而可使得工业硅的纯度较高，并且在储存时对工业硅的重量进行称重并记录，并且可通过外部设备将其信息进行打印成二维码粘贴在储存罐外部，便于后续的查看。
具体实施方式
本发明实施例一中，一种基于兰炭工艺的高纯度工业硅制备方法，包括如下步骤：
S1：物料处理：准备好需要的硅石、兰炭以及辅助物料，并且该原料进行清洗、粉碎、烘干；
S2：物料除铁除磷：将S1中得到的硅粉置于酸溶液中进行搅拌，使得对硅粉进行除铁，并且将除铁后的硅粉清洗烘干后在对其进行除磷，从而得到除铁除磷后的硅粉；
S3：物料提纯：将S2中处理后的硅粉倒入到融化炉中成为硅液，将加热炉中的硅液与造渣剂进行混合，并且通过搅拌设备进行搅拌，加快其混合效率，将处理后的溶液冷却至环境温度；
S4：物料混合冶炼：将S3得到的硅液与兰炭以及辅助物料倒入加热炉内部，并且通过搅拌设备对物料进行充分的搅拌，从而使得混合的效果更好；
S5：物料再处理：将S4得到的物料进行初次过滤，并且放置到清洗池中进行清洗后在烘干，烘干后再次进行过滤处理，从而得到纯净的工业硅；
S6；物料收集：将得到高纯度纯净的工业硅倒入密封罐中，使得对其进行密封储存。
优选的：在步骤S1中，在对原料进行粉碎时需粉碎至粉状，并且粉碎后续对其进行初次过滤，使得硅石中的杂质进行去除。
优选的：在步骤S1中，在对原料进行清洗时利用承放盒进行承放，并且承放盒开设有过滤孔，从而便于对原料硅石进行清洗，清洗时间不低于10min，并且在烘干时温度不低于100℃，时间不低于30min。
优选的：在步骤S2中该酸溶液为NO3，并且该反应时间最少为3h，温度至少为60℃。
优选的：在步骤S3中，该融化后的硅液温度保持在1700-1800℃在将造渣剂导热硅液中，并且通过氧气与氩气，造渣剂为CaCO3-SiO2-CaCl2渣剂，并且造渣剂与硅液的质量比为0.5:1。
优选的：在步骤S4中该加热炉的加热时间至少为3h，且冶炼温度不低于220℃。
优选的：在步骤S4中设置有气体处理设备以及余热回收设备，通过气体处理设备可对冶炼过程中产生的废气进行处理，避免对环境造成污染，并且通过余热回收设备可对冶炼过程中产生的余热进行回收利用，节约能源。
优选的：在步骤S5中，初次过滤与再次过滤采用相同设备进行过滤，并且清洗池内清洗时间至少为30min，清洗后在烘干箱内部烘干的温度至少为80℃，烘干时间至少为1h。
优选的：在步骤S6中，在将高纯度的工业硅进行储存时，需对工业硅的重量进行称重并记录，并且可通过外部设备将其信息进行打印成二维码粘贴在储存罐外部，便于后续的查看。
实施例二中，一种基于兰炭工艺的高纯度工业硅制备方法，包括如下步骤：
S1：物料处理：准备好需要的硅石、兰炭以及辅助物料，并且该原料进行清洗、粉碎、烘干；
S2：物料除铁除磷：将S1中得到的硅粉置于酸溶液中进行搅拌，使得对硅粉进行除铁，并且将除铁后的硅粉清洗烘干后在对其进行除磷，从而得到除铁除磷后的硅粉；
S3：物料提纯：将S2中处理后的硅粉倒入到融化炉中成为硅液，将加热炉中的硅液与造渣剂进行混合，并且通过搅拌设备进行搅拌，加快其混合效率，将处理后的溶液冷却至环境温度；
S4：物料混合冶炼：将S3得到的硅液与兰炭以及辅助物料倒入加热炉内部，并且通过搅拌设备对物料进行充分的搅拌，从而使得混合的效果更好；
S5：物料再处理：将S4得到的物料进行初次过滤，并且放置到清洗池中进行清洗后在烘干，烘干后再次进行过滤处理，从而得到纯净的工业硅；
S6；物料收集：将得到高纯度纯净的工业硅倒入密封罐中，使得对其进行密封储存。
优选的：在步骤S1中，在对原料进行粉碎时需粉碎至粉状，并且粉碎后续对其进行初次过滤，使得硅石中的杂质进行去除。
优选的：在步骤S1中，在对原料进行清洗时利用承放盒进行承放，并且承放盒开设有过滤孔，从而便于对原料硅石进行清洗，清洗时间不低于10min，并且在烘干时温度不低于100℃，时间不低于30min。
优选的：在步骤S2中该酸溶液为HNO3-HF混合酸，并且该反应时间最少为3h，温度至少为60℃。
优选的：在步骤S3中，该融化后的硅液温度保持在1700-1800℃在将造渣剂导热硅液中，并且通过氧气与氩气，造渣剂为CaCO3-SiO2-CaCl2渣剂，并且造渣剂与硅液的质量比为0.7:1。
优选的：在步骤S4中该加热炉的加热时间至少为3h，且冶炼温度不低于220℃。
优选的：在步骤S4中设置有气体处理设备以及余热回收设备，通过气体处理设备可对冶炼过程中产生的废气进行处理，避免对环境造成污染，并且通过余热回收设备可对冶炼过程中产生的余热进行回收利用，节约能源。
优选的：在步骤S5中，初次过滤与再次过滤采用相同设备进行过滤，并且清洗池内清洗时间至少为30min，清洗后在烘干箱内部烘干的温度至少为80℃，烘干时间至少为1h。
优选的：在步骤S6中，在将高纯度的工业硅进行储存时，需对工业硅的重量进行称重并记录，并且可通过外部设备将其信息进行打印成二维码粘贴在储存罐外部，便于后续的查看。
实施例三中，一种基于兰炭工艺的高纯度工业硅制备方法，包括如下步骤：
S1：物料处理：准备好需要的硅石、兰炭以及辅助物料，并且该原料进行清洗、粉碎、烘干；
S2：物料除铁除磷：将S1中得到的硅粉置于酸溶液中进行搅拌，使得对硅粉进行除铁，并且将除铁后的硅粉清洗烘干后在对其进行除磷，从而得到除铁除磷后的硅粉；
S3：物料提纯：将S2中处理后的硅粉倒入到融化炉中成为硅液，将加热炉中的硅液与造渣剂进行混合，并且通过搅拌设备进行搅拌，加快其混合效率，将处理后的溶液冷却至环境温度；
S4：物料混合冶炼：将S3得到的硅液与兰炭以及辅助物料倒入加热炉内部，并且通过搅拌设备对物料进行充分的搅拌，从而使得混合的效果更好；
S5：物料再处理：将S4得到的物料进行初次过滤，并且放置到清洗池中进行清洗后在烘干，烘干后再次进行过滤处理，从而得到纯净的工业硅；
S6；物料收集：将得到高纯度纯净的工业硅倒入密封罐中，使得对其进行密封储存。
优选的：在步骤S1中，在对原料进行粉碎时需粉碎至粉状，并且粉碎后续对其进行初次过滤，使得硅石中的杂质进行去除。
优选的：在步骤S1中，在对原料进行清洗时利用承放盒进行承放，并且承放盒开设有过滤孔，从而便于对原料硅石进行清洗，清洗时间不低于10min，并且在烘干时温度不低于100℃，时间不低于30min。
优选的：在步骤S2中该酸溶液为HCl-HF混合酸，并且该反应时间最少为3h，温度至少为60℃。
优选的：在步骤S3中，该融化后的硅液温度保持在1700-1800℃在将造渣剂导热硅液中，并且通过氧气与氩气，造渣剂为CaCO3-SiO2-CaCl2渣剂，并且造渣剂与硅液的质量比为0.8:1.2。
优选的：在步骤S4中该加热炉的加热时间至少为3h，且冶炼温度不低于220℃。
优选的：在步骤S4中设置有气体处理设备以及余热回收设备，通过气体处理设备可对冶炼过程中产生的废气进行处理，避免对环境造成污染，并且通过余热回收设备可对冶炼过程中产生的余热进行回收利用，节约能源。
优选的：在步骤S5中，初次过滤与再次过滤采用相同设备进行过滤，并且清洗池内清洗时间至少为30min，清洗后在烘干箱内部烘干的温度至少为80℃，烘干时间至少为1h。
优选的：在步骤S6中，在将高纯度的工业硅进行储存时，需对工业硅的重量进行称重并记录，并且可通过外部设备将其信息进行打印成二维码粘贴在储存罐外部，便于后续的查看。
本发明在制备工业硅时对硅石物料除铁除磷以及提纯处理，从而使得硅石得到很好的除铁除磷，降低硅石的杂质，并且通过加热炉中的硅液与造渣剂进行混合，并且通过搅拌设备进行搅拌，从而能够对硅石进行提纯，增加工业硅的纯度，使得能够生产出较高纯度的工业硅，并且还能够减少能源的消耗和降低污染物的排放，使得对环境进行保护，本发明通过物料除铁除磷以及提纯处理从而可使得工业硅的纯度较高，并且在储存时对工业硅的重量进行称重并记录，并且可通过外部设备将其信息进行打印成二维码粘贴在储存罐外部，便于后续的查看。
以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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