硅的串聯(lián)純化的制作方法
【專利說明】娃的串聯(lián)純化
[0001]本申請是申請?zhí)枮?01180029226.9，申請日為2011年4月13日，發(fā)明名稱為“硅的串聯(lián)純化”的中國專利申請的分案申請。
[0002]優(yōu)先權(quán)要求
[0003]本申請要求2010年4月14日提交的美國專利申請N0.12/760，222的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，其以全文引用方式并入本文。
【背景技術(shù)】
[0004]在許多商業(yè)過程和工業(yè)過程中，材料的純化是重要的步驟。實現(xiàn)從材料經(jīng)濟(jì)地移除雜質(zhì)從而增加其純度是優(yōu)化這些過程的主要目的。然而，從期望的材料(特別是大規(guī)模地)分離雜質(zhì)的有效方法通常既復(fù)雜又難以實施。
[0005]材料的結(jié)晶是用于除去不期望的雜質(zhì)的一種方法。在結(jié)晶中，將具有雜質(zhì)的材料溶解在溶劑中，然后使其從溶液中結(jié)晶出來，形成更加純凈的材料形式。雖然結(jié)晶可以是經(jīng)濟(jì)的純化方式，但是某些材料無法從溶劑中干凈地結(jié)晶出來，而是首先結(jié)晶成相對純凈的期望的材料，然后根據(jù)這些晶體結(jié)晶出期望的材料和雜質(zhì)形式的組合。有時，在試圖使來自溶液的期望的結(jié)晶產(chǎn)物的產(chǎn)量達(dá)到最大的情況下，所述影響加重。在其它情況下，溶劑和溶解的材料的體系的固有性質(zhì)使得難以或者不可能在不期望的材料沉積在純凈晶體上之前干凈地停止結(jié)晶。
[0006]在使用結(jié)晶從而純化材料時，有時會產(chǎn)生的另一問題是難以從環(huán)境溶液中分離已經(jīng)在溶液中形成的純凈晶體。在理想的結(jié)晶中，隨著晶體在溶液中生長出來，雜質(zhì)被留在溶液中，且純化的最后步驟是從晶體移除含有雜質(zhì)的溶液。如果未從晶體完全移除溶劑，雜質(zhì)會留在晶體表面上。在溶劑為熔融的金屬的情況下，固體溶劑會留在晶體表面上。
[0007]例如，當(dāng)使用熔融的鋁以結(jié)晶硅時，當(dāng)從硅片排去母液之后，硅片(晶體)被鋁-硅合金涂覆。當(dāng)使用這些硅片以制備更為純化的硅或者當(dāng)直接使用這些硅片時，需要從硅片表面移除鋁-硅合金并且盡可能多地減少硅片中的鋁-硅合金。結(jié)晶本身不能足夠經(jīng)濟(jì)地使硅片達(dá)到期望的純度水平，需要另外的純化手段。
[0008]因此，需要有效的大規(guī)模的材料純化方法。
【附圖說明】
[0009]在附圖(所述附圖不一定按比例繪制)中，相同的數(shù)字貫穿數(shù)張視圖表示基本上相似的成分。具有不同字母后綴的相同的數(shù)字表示基本上相似的成分的不同實例。一般而言，附圖以舉例的方式(并非限制性的方式)描述了本文獻(xiàn)中所討論的各個實施方案。
[0010]圖1顯示了本發(fā)明的具體實施方案的一般流程圖。
[0011]圖2顯示了本發(fā)明的具體實施方案中的純化硅的方法的流程圖。
[0012]圖3顯示了決策樹，所述決策樹描述了在本發(fā)明的具體實施方案中何時移除部分弱酸溶液。
[0013]圖4顯示了本發(fā)明的具體實施方案中的純化硅的方法的流程圖。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明涉及一種使用串聯(lián)的溶解和清洗過程從而純化材料的方法。本發(fā)明的實施方案可以具有超過其它方法的益處和優(yōu)點。從過程中排出的溶解的或反應(yīng)的雜質(zhì)可以作為有價值的產(chǎn)品售賣。當(dāng)使待純化的材料串聯(lián)通過一系列步驟時，可以通過該方法產(chǎn)生高度純化的材料，所述方法可以超過其它方法提供增加價值的產(chǎn)品。使化學(xué)溶解試劑(dissolving chemical)和水反向再循環(huán)通過純化步驟可以節(jié)省材料、降低成本，并且可以減少浪費。通過從最弱的溶解混合物開始使用串聯(lián)的溶解步驟，可以比其它方法更為容易地控制放熱化學(xué)反應(yīng)或溶解。
[0015]本發(fā)明提供一種使用串聯(lián)的溶解溶液和清洗過程增加材料純度的方法。所述溶解溶液可以與材料中的雜質(zhì)反應(yīng)或者溶解材料中的雜質(zhì)。所述方法包括組合不純材料和溶解溶液。充分進(jìn)行組合從而允許不純材料至少部分地與溶解溶液反應(yīng)。所述組合提供第三混合物。所述方法還提供第三混合物的分離。第三混合物的分離提供未清洗的純化材料和溶解溶液。所述方法還包括組合未清洗的純化材料和沖洗溶液。所述組合提供第四混合物。所述方法還包括分離第四混合物。第四混合物的分離提供潮濕的純化材料和沖洗溶液。所述方法還包括移除部分溶解溶液。移除部分溶解溶液從而維持溶解溶液的PH、體積、濃度或比重。所述方法還包括將部分沖洗溶液輸送至溶解溶液。將部分沖洗溶液輸送至溶解溶液從而維持溶解溶液的pH、體積、濃度或比重。所述方法還包括向溶解溶液中加入部分散裝的化學(xué)溶解試劑。向溶解溶液中加入部分散裝的化學(xué)溶解試劑從而維持溶解溶液的PH、體積、濃度或比重。所述方法還包括向沖洗溶液中加入淡水。向沖洗溶液中加入淡水從而維持沖洗溶液的體積。
[0016]本發(fā)明提供一種使用串聯(lián)的溶解溶液和清洗過程從硅-鋁絡(luò)合物純化硅的方法。所述溶解溶液可以包含酸溶液。所述溶解溶液可以與硅中的雜質(zhì)反應(yīng)或者溶解硅中的雜質(zhì)，包括鋁。所述方法包括組合第一硅-鋁絡(luò)合物和弱溶解溶液。充分進(jìn)行組合從而允許第一絡(luò)合物至少部分地與弱溶解溶液反應(yīng)。所述組合提供第一混合物。所述方法還包括分離第一混合物。第一混合物的分離提供第三硅-鋁絡(luò)合物和弱溶解溶液。所述方法還包括組合第三硅-鋁絡(luò)合物和強(qiáng)溶解溶液。充分進(jìn)行組合從而允許第三絡(luò)合物至少部分地與強(qiáng)溶解溶液反應(yīng)。所述組合提供第三混合物。所述方法還包括分離第三混合物。所述分離提供第一硅和強(qiáng)溶解溶液。所述方法還包括組合第一硅和第一沖洗溶液。所述組合提供第四混合物。所述方法還包括分離第四混合物。第四混合物的分離提供潮濕的純化硅和第一沖洗溶液。所述方法還包括干燥潮濕的純化硅。潮濕的純化硅的干燥提供干燥的純化硅。
[0017]本發(fā)明提供純化硅的方法。所述方法包括組合第一硅-鋁絡(luò)合物和弱溶解溶液。充分進(jìn)行組合從而允許第一絡(luò)合物至少部分地與弱溶解溶液反應(yīng)。所述組合提供第一混合物。所述方法還包括分離第一混合物。第一混合物的分離提供第二硅-鋁絡(luò)合物和弱溶解溶液。所述方法還包括組合第二硅-鋁絡(luò)合物和中溶解溶液。充分進(jìn)行組合從而允許第二絡(luò)合物至少部分地與中溶解溶液反應(yīng)。所述組合提供第二混合物。所述方法還包括分離第二混合物。第二混合物的分離提供第三硅-鋁絡(luò)合物和中溶解溶液。所述方法還包括組合第三硅-鋁絡(luò)合物和強(qiáng)溶解溶液。充分進(jìn)行組合從而允許第三絡(luò)合物至少部分地與強(qiáng)溶解溶液反應(yīng)。所述組合提供第三混合物。所述方法還包括分離第三混合物。所述分離提供第一硅和強(qiáng)溶解溶液。所述方法還包括組合第一硅和第一沖洗溶液。所述組合提供第四混合物。所述方法還包括分離第四混合物。第四混合物的分離提供第二硅和第一沖洗溶液。所述方法還包括組合第二硅和第二沖洗溶液。所述組合提供第五混合物。所述方法還包括分離第五混合物。第五混合物的分離提供潮濕的純化硅和第二沖洗溶液。所述方法還包括干燥潮濕的純化硅。潮濕的純化硅的干燥提供干燥的純化硅。
[0018]本發(fā)明還提供一種使用串聯(lián)的酸溶液和清洗過程從硅-鋁絡(luò)合物純化硅的方法。所述方法包括組合第一硅-鋁絡(luò)合物和弱酸溶液。充分進(jìn)行組合從而允許第一絡(luò)合物至少部分地與弱酸溶液反應(yīng)。所述組合提供第一混合物。所述方法還包括分離第一混合物。第一混合物的分離提供第三硅-鋁絡(luò)合物和弱酸溶液。所述方法還包括組合第三硅-鋁絡(luò)合物和強(qiáng)酸溶液。充分進(jìn)行組合從而允許第三絡(luò)合物至少部分地與強(qiáng)酸溶液反應(yīng)。所述組合提供第三混合物。所述方法還包括分離第三混合物。所述分離提供第一硅和強(qiáng)酸溶液。所述方法還包括組合第一硅和第一沖洗溶液。所述組合提供第四混合物。所述方法還包括分離第四混合物。第四混合物的分離提供潮濕的純化硅和第一沖洗溶液。所述方法還包括干燥潮濕的純化硅。潮濕的純化硅的干燥提供干燥的純化硅。所述方法還包括從弱酸溶液移除部分弱酸溶液。移除部分弱酸溶液從而維持弱酸溶液的pH、體積或比重。所述方法還包括將部分強(qiáng)酸溶液輸送至弱酸溶液。輸送部分強(qiáng)酸溶液從而維持弱酸溶液的pH、體積或比重。所述方法還包括向強(qiáng)酸溶液中加入部分散裝的酸溶液。加入部分散裝的酸溶液從而維持強(qiáng)酸溶液的PH、體積或比重。所述方法還包括將部分第一沖洗溶液輸送至強(qiáng)酸溶液。輸送部分第一沖洗溶液從而維持強(qiáng)酸溶液的pH、體積或比重。所述方法還包括向第一沖洗溶液中加入淡水。加入淡水從而維持第二沖洗溶液的體積。
[0019]本發(fā)明還提供一種使用串聯(lián)的鹽酸(HCl)溶液和清洗過程從硅-鋁絡(luò)合物純化硅的方法。所述方法包括組合第一硅-鋁絡(luò)合物和弱HCl溶液。充分進(jìn)行組合從而允許第一絡(luò)合物至少部分地與弱HCl溶液反應(yīng)。所述組合提供第一混合物。所述方法還包括分離第一混合物。第一混合物的分離提供第二硅-鋁絡(luò)合物和弱HCl溶液。所述方法還包括組合第二硅-鋁絡(luò)合物和中HCl溶液。充分進(jìn)行組合從而允許第二絡(luò)合物至少部分地與中HCl溶液反應(yīng)。所述組合提供第二混合物。所述方法還包括分離第二混合物。第二混合物的分離提供第三硅-鋁絡(luò)合物和中HCl溶液。所述方法還包括組合第三硅-鋁絡(luò)合物和強(qiáng)HCl溶液。充分進(jìn)行組合從而允許第三絡(luò)合物至少部分地與強(qiáng)HCl溶液反應(yīng)。所述組合提供第三混合物。所述方法還包括分離第三混合物。所述分離提供第一硅和強(qiáng)HCl溶液。所述方法還包括組合第一硅和第一沖洗溶液。所述組合提供第四混合物。所述方法還包括分離第四混合物。第四混合物的分離提供第二硅和第一沖洗溶液。所述方法還包括組合第二硅和第二沖洗溶液。所述組合提供第五混合物。所述方法還包括分離第五混合物。第五混合物的分離提供潮濕的純化硅和第二沖洗溶液。所述方法還包括干燥潮濕的純化硅。潮濕的純化硅的干燥提供干燥的純化硅。所述方法還包括從弱HCl溶液移除部分弱HCl溶液。移除部分弱HCl溶液從而維持弱HCl溶液的pH、體積或比重。所述方法還包括將部分中HCl溶液輸送至弱HCl溶液。輸送部分中HCl溶液從而維持弱HCl溶液的pH、體積或比重。所述方法還包括將部分強(qiáng)HCl溶液輸送至中HCl溶液。輸送部分中HCl溶液從而維持中HCl溶液的pH、體積或比重。所述方法還包括向強(qiáng)HCl溶液中加入部分散裝的HCl溶液。加入部分散裝的HCl溶液從而維持強(qiáng)HCl溶液的pH、體積或比重。所述方法還包括將部分第一沖洗溶液輸送至強(qiáng)HCl溶液。輸送部分第一沖洗溶液從而維持強(qiáng)HCl溶液的pH、體積或比重。所述方法還包括將部分第二沖洗溶液輸送至第一沖洗溶液。輸送部分第二沖洗溶液從而維持第一沖洗溶液的體積。所述方法還包括向第二沖洗溶液中加入淡水。加入淡水從而維持第二沖洗溶液的體積。
【具體實施方式】
[0020]下面將具體參考所公開的主題的某些權(quán)利要求，附圖中說明了這些主題的例子。雖然結(jié)合枚舉的權(quán)利要求描述所公開的主題，應(yīng)理解并不旨在將所公開的主題限制于這些權(quán)利要求。相反，所公開的主題旨在覆蓋可以包括在由權(quán)利