Установка высокотемпературного рафинирования технического кремния УВРТК

(51) 01 33/02 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ металлургии чистых, высокочистых и тугоплавких материалов. Предложенная установка позволяет проводить высокотемпературный процесс рафинирования технического кремния от трудноудаляемых примесей бора, фосфора, алюминия и др. элементов. УВРТК создана путем комбинирования высокотемпературной электродуговой плавильной печи с системой электродугового прожига отверстия в корпусе печи и плазмотрона для плазменного нагрева и распыления расплава металла активными газами, вакуумной системы откачки удаляемых газов и системы для сбора очищенного продукта в единый конструкционный комплекс.(54) УСТАНОВКА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО РАФИНИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО КРЕМНИЯ УВРТК(57) Установка высокотемпературного рафинирования технического кремния УВРТК, может быть использована в цветной металлургии и в 21791 Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для получения чистых, высокочистых и тугоплавких материалов. Известна установка внепечного рафинирования кремния путем газовой экстракции при Трасплав. 1400-1450 С, когда металл сливается на воздухе в изложницу и жидкий расплав металла продувается активными газами (см.., .//. 1981, . 43-107. Продувочные активные газы обычно разбавляются инертным газом, и газовая смесь либо барботируется в расплавленный металл,либо подается на поверхность расплава. При взаимодействии активных газов с растворенными в расплаве примесями образуются летучие соединения этих примесей, удаляемые затем газовым потоком (см. Нашельский А.Я., Пульнер Э.О. Современное состояние технологии кремния для солнечной энергетики //Высокочистые вещества. 1996,1, с. 102-112. Грибов Б.Г., Зиновьев К.В. Получение высокочистого кремния для солнечных элементов // Неорганические материалы.2003,7, с. 775-785). Недостаток недостижимость высокой температуры 1600 С газовой экстракции для удаления из расплава кремния высокорастворимых и трудноудаляемых примесей бора, фосфора,алюминия. Известна установка внепечного рафинирования путем вакуумной дистилляции расплавленного металла при Трасплав.1600-1850 С, когда очищаемый металл подогревается в отдельной индукционной печи или в печи-сопротивления до температуры расплава и выше в условиях вакуума, и испаряемые при этой температуре примеси удаляются вакуумной откачкой ( ., .//. 1992, 4, . 269-276). Недостаток - требует дополнительного расхода энергии и приводит к повышению энергозатрат. Известна установка внепечного рафинирования стали, совмещающая методы газовой экстракции с вакуумной дистилляцией, когда металл сливается из ковша-печи в изложницу и жидкий расплав металла продувается активными газами в условиях вакуума,что приводит при барботировании к окислению и удалению загрязняющих примесей вакуумной откачкой, наиболее близкий к заявляемому устройству и взятый за прототип (Зотов ,Стариков Огнеупоры и футеровки в ковшевой металлургии. М., МИСИС, 200, с. 352). Недостатком известного способа является недостижимость высокой температуры(1600 С) газовой экстракции и вакуумной дистилляции для удаления примесей бора, фосфора, алюминия и др. элементов. Предлагаемое устройство Установка высокотемпературного рафинирования техни 2 ческого кремния, УВРТК устраняет отмеченные недостатки,позволяя получать технический результат, состоящий в том, что достигается высокая температура 1600-1850 С рафинирования технического кремния от примесей бора, фосфора,алюминия и др. элементов. Сущность изобретения. Предлагаемое изобретение-устройство Установка высокотемпературного рафинирования технического кремния, УВРТК состоит из высокотемпературной электродуговой плавильной печи с системой электродугового прожига отверстия в корпусе печи для слива металла из печи, плазмотрона для плазменного нагрева и распыления расплава металла при сливе его из печи активными газами,вакуумной системы для откачки удаляемых газов и системы сбора очищенного продукта, выполненных в едином конструкторском исполнении. Существенными признаками для достижения технического результата являются то, что электродуговая плавильная печь состоит из плазмотрона для плазменного нагрева и распыления расплава металла, системы продувки расплава металла активными газами, вакуумной системы откачки удаляемых газов, и системы сбора очищенной товарной продукции, выполненных в едином конструкторском исполнении. На рисунке приведена схема установки УВРТК. Установка высокотемпературного рафинирования технического кремния - представляет собой единый конструкционный комплекс, в котором рудотермическая электродуговая плавильная печь (1) выполнена в едином конструкционном исполнении с системой электродугового прожига отверстия в корпусе печи(2), плазменного нагрева и распыления расплава металла активными газами (3), вакуумной откачки удаляемых газов (4) и сбора очищенной продукции(5). Рудотермическая электродуговая плавильная печь (1) представляет собой установку, в тепловой зоне электрической дуги между электродами развивается высокая выше 2000 С температура,достаточная для протекания карботермической реакции восстановления кварца и получения кремния. Система электродугового прожига отверстия в корпусе печи (2) состоит из прожигового электрода,источника питания и механизма перемещения электрода. Система плазменного нагрева и распыления металла активными газами (3) состоит из плазменной горелки (плазмотрон) и редуктора подачи газа. Система вакуумной откачки удаляемых газов (4) включает в себя форвакуумный насос, газовые ловушки, электромагнитные клапана, шлюзы. Система сбора очищенной продукции (5) состоит из сборочных камер, шлюзов, электромагнитных клапанов. 21791 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Установка высокотемпературного рафинирования технического кремния,УВРТК,включающая электродуговую плавильную печь с системой прожига отверстия в корпусе печи,отличающаяся тем, что электродуговая плавильная печь с системой прожига отверстия в корпусе печи состоит из плазмотрона для плазменного нагрева и распыления расплава металла, системы продувки расплава металла активными газами, вакуумной системы откачки удаляемых газов и системы сбора очищенной товарной продукции, выполненных в едином конструкторском исполнении.