CN103011167B - 一种硅球制备装置及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种硅球制备装置及其制备方法，涉及一种硅球。硅球制备装置包括感应线圈、石墨保温板、石墨坩埚、分流器、冷却池、进水管、出水管、进气管和电动泵。选择冶金级硅料作为原料，将硅料放在感应炉的坩埚内；启动感应炉电源加热，待硅料完全融化后；加入造渣剂；造渣结束后，关闭感应炉电源；静置，除去浮于坩埚上层的废渣，得到硅液；启动分流器预加热，待分流器内温度为1450～1650℃时，将硅液倒入分流器中；调整分流器底部出液口与冷却池的高度，使硅液呈液滴状落入冷却池水中进行淬冷；在冷却池中通入气体，淬冷结束后，即得硅球。可显著降低含硼量，所得硅球晶粒小，易于破碎加工，可为酸洗工序提供理想的低硼原料。

Description

一种硅球制备装置及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种硅球，尤其涉及一种硅球制备装置及其制备方法。

背景技术

随着能源危机日益严重，开发可持续发展且对环境友好的新型能源已成为全球关心的热点，太阳能作为清洁、高效、可再生的新型能源已成为各国新能源发展的重点。目前，在诸多类型的太阳能电池中，多晶硅是制备太阳能电池的主要原料。冶金法太阳能级多晶硅的制备技术具有工艺简单，成本低廉，对环境污染低的特点，将成为太阳能级多晶硅新型制备技术的重要途径。通常用于制备太阳能电池的原料硅的纯度要不低于99.9999%，其中杂质元素B的含量要小于0.3ppmw，而高效太阳能电池甚至要求B含量低于0.15ppmw。由于B具有较高的分凝系数，为0.8，远远高于金属杂质元素，因此采用多次定向凝固或区域熔炼对B元素的去除效果并不好。B元素的高温饱和蒸汽压很低，不利于真空熔炼的方法去除。在1823K时，B元素的饱和蒸汽压为6.78×10^-7Pa，远远小于硅的饱和蒸汽压。目前，冶金法除硼的工艺包括：造渣，合金定向凝固，电子束和等离子束熔炼。其中，由于精炼设备昂贵和精炼过程能耗过高，使得电子束和等离子束熔炼无法走向工业化应用。目前，造渣和合金定向凝固是国内外探索低成本冶金法除硼的主要工艺。

造渣法是钢铁熔炼行业常用的方法，用来去除碳、硫、磷等有害非金属杂质。根据相同的原理，在冶金法多晶硅的提纯过程中，利用造渣法去除工业硅中的磷、硼元素，是冶金法提纯多晶硅的主要工艺。而除硼的关键因素取决于渣液的碱度、氧势和分配系数。2009年，日本东京大学Leandro Augusto Viana Teixeira等人(Leandro Augusto Viana Teixeira,YomeiTokuda,Toshinobu Yoko and Kazuki Morita;Behavior and state of boron in CaO–SiO₂ slagsduring refining of solar grade silicon［J］;ISIJ International,2009,49(6):777-782)选用的CaO-SiO₂渣系，在1823K条件下，其中CaO/SiO₂为0.55～1.21，得出硼在渣硅中的分配比在2.0～5.5之间变化。日本名古屋大学Mitsuru Tanahashi等人(Mitsuru Tanahashi,YouichirouShinpo,Toshiharu Fujisawa and Chikabum yamauchi;Distribution Behavior of boron betweenSiO₂-saturated NaO_0.5-CaO-SiO₂ flux and molten silicon［J］;Shigen-to-Sozai,2002,118(7):497-505)选用的CaO-Na₂O-SiO₂渣系，得出的硼在渣硅中的分配比为3.5。2009年，厦门大学罗学涛课题组的发明专利CN101671023A公开了分两步造渣的方法，在中频感应炉中，第一步加入Na₂CO₃-SiO₂渣剂，硅液温度维持在1500℃～1600℃；第二步加入SiO₂和Ca、Mg、Ba的碱土金属的氧化物和氢氧化物、氟化物或碳酸盐渣剂，硅液温度维持在1600℃—1700℃；可以将硼的含量降低到0.26ppmw。此外，2011年该课题组(Cai Jing,Li Jin-tang,ChenWen-hui,Chen Chao,Luo Xue-tao;Boron removal from metallurgical silicon usingCaO-SiO₂-CaF₂ slags［J］;Transactions of Nonferrous Metals Society of China,2011,21(6):1402-1406)还选用添加CaF₂降低渣剂CaO-SiO₂的粘度，提高其流动性；在1873K的条件下，其中CaO/SiO₂为1～4，得出硼在渣硅中的分配比在2.86～4.61之间变化，硼的含量可以降低到1.11ppmw。2012年，昆明理工大学马文会等人(Zhao Ding,Wenhui Ma,Kuixian Wei,JijunWu,Yang Zhou,Keqiang Xie;Boron removal from metallurgical-grade silicon using lithiumcontaining slag［J］;Journal of Non-Crystalline Solids;2012)采用CaO-SiO₂-Li₂O和CaO-SiO₂-LiF渣系，在1823K的条件下，可以将硼的含量从22ppmw降低到1.3ppmw。

目前，合金定向凝固法在国内外学者得以大量研究，如日本学者T.Yoshikawa等人(Yoshikawa Takeshi,Morita Kazuki;Refining of silicon during its solidification from a Si–Al melt［J］;Journal of Crystal Growth,2009,311:776–779)采用Si-Al合金熔剂精炼法提纯多晶硅，在合适的凝固条件，硅中的大部分金属杂质得到很好的去除，但是硅中却引入了大量的金属Al杂质，同时很难采用物理方法分离Si-Al合金。此外，S.Esfahani等人(S.Esfahani,M.Baratoi;A novel purification method for production of sloar grade silicon［J］;Materials Challenges inAlternative and Renewable Energy:Ceramic Transactions,2011:195-205)采用Si-Fe合金，Y.V.Meteleva-Fischer等人(Y.V.Meteleva-Fischer,Y.Yang,R.Boom,B.Kraaijveld,H.Kuntzel;Microstructure of metallurgical grade silicon during alloying refining with calcium［J］;Intermetallics,2012,25:9-17)采用Si-Ca合金以及Aleksandar(AleksandarRefining silicon for solar cell application by copper alloying［J］;Silicon,2009,1:239248)采用Si-Cu合金熔剂精炼法提纯多晶硅，虽然对大部分金属杂质有很好的去除效果，但是对硼的去除不明显，即使进行二次合金定向凝固也难以达到太阳能级多晶硅的要求。

冶金法制备太阳能级多晶硅的主要生产工艺包括造渣除硼、酸洗除杂、电子束（或真空）除磷、定向凝固深度除金属杂质等，每一步工艺的除杂方式和操作工艺都会影响到下一步除杂难度和总的生产成本。根据常规的生产工序，造渣工艺所获得低硼硅料是酸洗的原料，其形态、颗粒大小和可加工性影响到酸洗的提纯效果和加工成本。通常造渣后的硅液倒入锭模中冷却凝固成大的硅锭，再经过破碎、磨粉后进行酸洗除杂工序。杂质往往分布于晶界，硅液在大硅锭冷却过程中相对冷却速度较慢不容易形成小晶粒的硅块，不利于破碎和杂质的酸洗移除。且在粉体加工过程中会造成金属二次污染并增加加工成本。显然，增加冷却速度能够获得小晶粒的硅料。

发明内容

本发明的目的在于针对现有造渣除硼工艺技术的不足，提供可显著降低含硼量，所得硅球晶粒小，易于破碎加工，可为酸洗工序提供理想的低硼原料的一种硅球制备装置及其制备方法。

本发明所述硅球的制备方法所采用的硅球制备装置，包括感应线圈、石墨保温板、石墨坩埚、分流器、冷却池、进水管、出水管、进气管和电动泵；石墨保温板包裹在石墨坩埚外壁，感应线圈围绕在石墨保温板外周；分流器位于石墨坩埚下方，分流器设有环形壳体和内衬底，环形壳体外周围绕有加热线圈，内衬底设有间隔布置的漏斗状出液孔，内衬底为石墨衬底；冷却池位于分流器下方，分流器的出液孔的出液口距离冷却池上端面的高度为；冷却池设有进水管、出水管和进气管，进水管通过泵外接水源，进气管上设有垂直向上且间隔排列的喷气嘴。

本发明所述硅球的制备方法包括以下步骤：

1)选择冶金级硅料作为原料，将硅料放在感应炉的坩埚内；

2)启动感应炉电源加热，待硅料完全融化后；加入造渣剂，造渣过程中，感应炉的坩埚内温度保持在1650～1850℃；

3)造渣结束后，关闭感应炉电源；静置，除去浮于坩埚上层的废渣，得到硅液；

4)启动分流器预加热，待分流器内温度为1450～1650℃时，将硅液倒入分流器中；

5)调整分流器底部出液口与冷却池的高度，使硅液呈液滴状落入冷却池水中进行淬冷；

6)在冷却池中通入气体，淬冷结束后，即得到本发明所述硅球。

在步骤1)中，所述冶金级硅可以是硅粉或硅块，其纯度最好≥99%，硼（B）的含量可为10～30ppmw；所述坩埚可选用石墨坩埚。

在步骤2)中，所述造渣剂与硅料的质量比可为1∶（1～0.5）；所述钠系造渣剂可为Na₂CO₃-SiO₂-NaF体系或NaHCO₃-SiO₂-NaF体系，所述Na₂CO₃-SiO₂-NaF体系各组分所占的质量百分比可为：Na₂CO₃，40%～60%；SiO₂，30%～50%；NaF，10%；所述NaHCO₃-SiO₂-NaF体系各组分所占的质量百分比可为：NaHCO₃，40%～60%；SiO₂，30%～50%；NaF，10%。

在步骤3)中，所述静置时间可为5～25min；所述废渣可经过处理后再作为造渣剂重复使用；可根据硼含量要求实现连续性多次造渣精炼过程，即重复步骤2)和3)。

在步骤4)中，所述分流器的出液口的孔径可为5～15mm。

在步骤5)中，所述分流器的出液口距离冷却池的高度可为30～80cm；

在步骤6)中，所述气体可为氩气、氩气和氮气的混合气；或氩气和空气的混合气，气体纯度可为99.9%，通入速率可为10～35L/min；混合气体中各气体的体积比为：氩气∶氮气=（90～50）∶（10～50）；氩气∶空气=（90～50）∶（10～50）。

下面给出本发明造渣精炼除硼的机理说明：

造渣剂的各组分在造渣过程中具有不同作用，其中Na₂CO₃或NaHCO₃的作用为：

1)高温Na₂CO₃分解生成Na₂O和CO₂，生成的CO₂气体可以对熔体起到一定的搅拌作用。如果选择NaHCO₃时，高温分解生成Na₂CO₃、H₂O和CO₂，生成的水蒸气和CO₂气体可以对熔体起到一定的搅拌作用，生成的Na₂CO₃会进一步分解生成Na₂O和CO₂。

2)生成的Na₂O进一步解离生成［O^2-］，为除硼反应提供了游离氧离子。

2NaHCO₃→Na₂CO₃(l)+H₂O(g)+CO₂(g)

Na₂CO₃→Na₂O(l)+CO₂(g)

Na₂O(l)→2Na⁺(l)+［O^2-］

渣剂中SiO₂的作用是为除硼反应提供了足够的氧势。

SiO₂(l)→Si(l)+2［O^2-］

此外，添加NaF的作用：

1)降低了渣剂的粘度，提高其流动性，使造渣过程中的各种化学反应可以更加充分进行。

2)有利于维持造渣过程中的碱度，使除硼反应得以连续进行。

NaF→Na⁺(l)+F^-(l)

根据Joo Hyun Park等人(Joo Hyun Park,Dong Joon Min,Hyo Seok Song;The effect of CaF2on the viscosities and structures of CaO-SiO₂(MgO)-CaF₂ slags［J］;Metallurgical and materialstransactions B,2002,33:723-729)的研究可知：氟离子可以破坏硅酸盐的空间网状结构，每两个氟离子取代一个桥联氧，使之变成游离氧离子。

［Si₃O₉］^6- _(ring)+2F^-→［Si₂O₆F］^5- _(chain)+［SiO₃F］^3- _(monomer)

［Si₂O₆F］^5- _(chain)+2F^-→［SiO₃F］^3-+［SiO₂F₂］^2- _(monomer)+［O^2-］

根据M.D.Johnston等人(M.D.Johnston,M.Barati;Effect of slag basicity and oxygen potentialon the distribution of boron and phosphorus between slag and silicon［J］；Journal ofNon-Crystalline Solids,2011,375(3):970-975)上发表的论文中研究可知：

生成的BO₃ ^3-与渣剂具有更强的亲和力，从而达到造渣除硼的目的。

由此可见，本发明采用通气水淬进行急冷处理，能够快速得到低硼含量的硅球。硅液在急冷过程中，在水介质冷却池通入气体可以起到搅拌的作用，一方面是避免局部水温过快升温而发生飞溅，另一方面使急冷的硅液滴分散开来，得到尺寸均一的球形硅球。通气水淬具有二次除硼的作用，主要机理为：

1)在急冷的过程中，硅液中残留的少量渣剂会迅速物理剥离，实现渣相与硅相的分离。从而防止硅液在降温过程中，硼从渣相回流到硅相。

2)当通入氩气、氩气和氮气的混合气体时，这些气体在急冷过程中不与硅相中的硼发生反应。当通入氩气和空气的混合气体时，空气中的氧气，与硅液遇水产生水蒸气会同时与硅相中的硼作用生成B_xO_yH_z类化合物，该类化合物主要含有B₃O₆H₃和BO₂H，以及还有少量的BO₃H₃和BOH等。

反应机理如下：

4[B]+2H₂O_(g)+O_2(g)=4BOH_(g)

生成的B_xO_yH_z类化合物会以气体的形式从硅相中挥发，从而达到进一步除硼的目的。

本发明的技术方案：采用浮渣高温精炼提纯，先将工业硅置于中频炉中熔化，再按一定的比例加入Na₂CO₃-SiO₂-NaF或NaHCO₃-SiO₂-NaF渣剂进行造渣精炼，待造渣结束后，进行扒渣；然后将硅水倒入硅液分流器中，控制硅液的液滴速率并流入通气的水介质冷却池中，得到粒径均一的硅球。经过高温造渣精炼和水介质水淬后，硼的含量可以一次性降低到0.08-0.15ppmw，可以满足冶金法提纯太阳能级多晶硅的酸洗工序的要求。

综上所述，与现有技术相比，本发明具有如下突出优点：

(1)本发明公开的工艺具有“一次精炼，两步除硼”的特点。第一步，高温造渣除硼；第二步，通气水淬急冷除硼。

(2)选用浮渣进行造渣精炼，组分为Na₂CO₃-SiO₂-NaF或NaHCO₃-SiO₂-NaF，添加NaF可提高渣液的流动性，为深度除硼创造条件；造渣过程中，硅中的硼会与渣剂提供的游离氧离子和氧势结合，形成硼酸盐进入渣相。此外，在操作过程中，浮渣便于渣硅分离，容易实现连续化造渣精炼除硼。

(3)通气水淬急冷可以防止杂质回流，即可以防止杂质元素B从渣相回流到硅相；硅相中残留的硼与水蒸气和氧气作用，生成B_xO_yH_z类化合物，此类化合物以气体的形式挥发，达到二次除硼的目的。同时，得到粒度均一的球状多晶硅颗粒。

(4)本发明工艺简单，大大降低了生产成本，除硼效果显著，便于工业应用。

附图说明

图1为本发明各实施例用于制备硅球的装置示意图。

具体实施方式

参见图1，硅球制备装置实施例包括感应线圈1、石墨保温板2、石墨坩埚3、分流器4、加热线圈5、冷却池6、进水管7、出水管9、进气管10和电动泵8。

石墨保温板4包裹在石墨坩埚3外壁，感应线圈1围绕在石墨保温板4外周。分流器4位于石墨坩埚3下方，分流器4设有环形壳体41和内衬底42，环形壳体41外周围绕有加热线圈5，内衬底42设有间隔布置的漏斗状出液孔421，内衬底为高强石墨衬底。分流器4加热功率为20～30kW，出液孔421的出液口的孔径为5～15mm。冷却池6位于分流器4下方，分流器4的出液孔421的出液口距离冷却池6的高度为30～80cm。冷却池6设有进水管7、出水管9和进气管10，进水管7通过泵8外接水源，进气管10上设有垂直向上且间隔排列的喷气嘴101。

在图1中，标记P1表示硅液；标记P2表示水；分流器4侧方所标的双向箭头表示分流器4可上下移动，高度可调；冷却池6旁所标的各箭头分别表示进水、出水和进气方向。

下面给出各实施例的具体制备硅球的方法：

实施例1

取10kg的冶金级硅粉置于石墨坩埚，初始硼的含量为15ppmw。造渣剂：Na₂CO₃-SiO₂-NaF，其中各组分所占的质量百分比为：Na₂CO₃：4kg；SiO₂：5kg；NaF：1kg。启动加热，功率为50kW，加热时间为1h，硅粉完全熔化，此时硅液的温度为1700℃。

向硅液中加入造渣剂，加渣时功率为50kW，加渣时间为10min；熔渣时功率为55kW，熔渣时间为10min；保温功率为65kW，保温时间为20min。待造渣结束后，关闭电源，静置15min；旋转炉体，倾倒上层造渣剂。分流器启动加热，功率为25kW，分流器温度保持在1600℃，将硅液倒入分流器中。

当分流器中出口距离冷却池液面的高度为60cm时，硅液呈液滴状进入冷却池，且底部通入氩气，通气速率为15L/min。即得到所需硅球，粒径范围为5～10mm，硼的含量见表1。

表1各实施例所制备硅球的硼含量(ppmw)

元素

普通技术造渣后

实施例1

实施例2

实施例3

实施例4

实施例5

实施例6

B

0.5～2.0

0.14

0.12

0.08

0.14

0.13

0.10

实施例2

取10kg的冶金级硅块置于石墨坩埚，硅块初始硼的含量为15ppmw。

取混合均匀的20kg渣剂置于坩埚顶部加料仓，造渣剂：Na₂CO₃-SiO₂-NaF，其中各组分所占的质量百分比为：Na₂CO₃：10kg；SiO₂：8kg；NaF：2kg。启动加热，功率为60kW，加热时间为1.5h，硅块完全熔化，此时硅液的温度为1750℃。

向硅液中加入造渣剂，加渣时功率为50kW，加渣时间为15min；熔渣时功率为55kW，熔渣时间为15min；保温功率为65kW，保温时间为20min。待造渣结束后，关闭电源，静置20min；旋转炉体，倾倒上层造渣剂。分流器启动加热，功率为25kW，分流器温度保持在1650℃，将硅液倒入分流器中。

当分流器中出口距离冷却池液面的高度为55cm时，硅液呈液滴状进入冷却池，且底部通入氩气，通气速率为20L/min。即得到所需硅球，粒径范围为5～8mm，硼的含量见表1。

实施例3

取10kg的冶金级硅粉置于石墨坩埚，硅粉初始硼的含量为15ppmw。

取混合均匀的30kg渣剂置于坩埚顶部加料仓，造渣剂：Na₂CO₃-SiO₂-NaF，其中各组分所占的质量百分比为：Na₂CO₃：18kg；SiO₂：9kg；NaF：3kg。启动加热，功率为50kW，加热时间为2h，硅粉完全熔化，此时硅液的温度为1700℃。

向硅液中加入造渣剂，加渣时功率为50kW，加渣时间为20min；熔渣时功率为55kW，熔渣时间为20min；保温功率为65kW，保温时间为20min。待造渣结束后，关闭电源，静置20min；旋转炉体，倾倒上层造渣剂。分流器启动加热，功率为25kW，分流器温度保持在1600℃，将硅液倒入分流器中。

当分流器中出口距离冷却池液面的高度为50cm时，硅液呈液滴状进入冷却池，且底部通入氩气，通气速率为25L/min。即得到所需硅球，粒径范围为4～6mm，硼的含量见表1。

实施例4

取10kg的冶金级硅块置于石墨坩埚，硅块初始硼的含量为15ppmw。

取混合均匀的10kg渣剂置于坩埚顶部加料仓，造渣剂：NaHCO₃-SiO₂-NaF，其中各组分所占的质量百分比为：NaHCO₃：4kg；SiO₂：5kg；NaF：1kg。启动加热，功率为50kW，加热时间为1h，硅块完全熔化，此时硅液的温度为1750℃。

向硅液中加入造渣剂，加渣时功率为50kW，加渣时间为10min；熔渣时功率为55kW，熔渣时间为10min；保温功率为65kW，保温时间为20min。待造渣结束后，关闭电源，静置15min；旋转炉体，倾倒上层造渣剂。分流器启动加热，功率为25kW，分流器温度保持在1650℃，将硅液倒入分流器中。

当分流器中出口距离冷却池液面的高度为60cm时，硅液呈液滴状进入冷却池，且底部通入氩气，通气速率为15L/min。即得到所需硅球，粒径范围为4～9mm，硼的含量见表1。

实施例5

取10kg的冶金级硅粉置于石墨坩埚，硅粉初始硼的含量为15ppmw。

取混合均匀的20kg渣剂置于坩埚顶部加料仓，造渣剂：NaHCO₃-SiO₂-NaF，其中各组分所占的质量百分比为：NaHCO₃：10kg；SiO₂：8kg；NaF：2kg。启动加热，功率为55kW，加热时间为1.5h，硅粉完全熔化，此时硅液的温度为1700℃。

向硅液中加入造渣剂，加渣时功率为50kW，加渣时间为15min；熔渣时功率为55kW，熔渣时间为15min；保温功率为65kW，保温时间为20min。待造渣结束后，关闭电源，静置20min；旋转炉体，倾倒上层造渣剂。分流器启动加热，功率为25kW，分流器温度保持在1600℃，将硅液倒入分流器中。

当分流器中出口距离冷却池液面的高度为55cm时，硅液呈液滴状进入冷却池，且底部通入氩气，通气速率为20L/min。即得到所需硅球，粒径范围为4～7mm，硼的含量见表1。

实施例6

取10kg的冶金级硅块置于石墨坩埚，硅块初始硼的含量为15ppmw。

取混合均匀的30kg渣剂置于坩埚顶部加料仓，造渣剂：NaHCO₃-SiO₂-NaF，其中各组分所占的质量百分比为：NaHCO₃：18kg；SiO₂：9kg；NaF：3kg。启动加热，功率为60kW，加热时间为2h，硅粉完全熔化，此时硅液的温度为1750℃。

向硅液中加入造渣剂，加渣时功率为50kW，加渣时间为20min；熔渣时功率为55kW，熔渣时间为20min；保温功率为65kW，保温时间为20min。待造渣结束后，关闭电源，静置20min；旋转炉体，倾倒上层造渣剂。分流器启动加热，功率为25kW，分流器温度保持在1650℃，将硅液倒入分流器中。

当分流器中出口距离冷却池液面的高度为50cm时，硅液呈液滴状进入冷却池，且底部通入氩气，通气速率为25L/min。即得到所需硅球，粒径范围为3～6mm，硼的含量见表1。

Claims (9)

1.一种硅球制备装置，其特征在于设有感应线圈、石墨保温板、石墨坩埚、分流器、冷却池、进水管、出水管、进气管和电动泵；石墨保温板包裹在石墨坩埚外壁，感应线圈围绕在石墨保温板外周；分流器位于石墨坩埚下方，分流器设有环形壳体和内衬底，环形壳体外周围绕有加热线圈，内衬底设有间隔布置的漏斗状出液孔，内衬底为石墨衬底；冷却池位于分流器下方，分流器的出液孔的出液口距离冷却池上端面的高度为；冷却池设有进水管、出水管和进气管，进水管通过泵外接水源，进气管上设有垂直向上且间隔排列的喷气嘴。

2.一种硅球的制备方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的一种硅球制备装置，所述制备方法包括以下步骤：

1)选择冶金级硅料作为原料，将硅料放在感应炉的坩埚内；

2)启动感应炉电源加热，待硅料完全融化后；加入造渣剂，造渣过程中，感应炉的坩埚内温度保持在1650～1850℃；

3)造渣结束后，关闭感应炉电源；静置，除去浮于坩埚上层的废渣，得到硅液；

4)启动分流器预加热，待分流器内温度为1450～1650℃时，将硅液倒入分流器中；

5)调整分流器底部出液口与冷却池的高度，使硅液呈液滴状落入冷却池水中进行淬冷；

6)在冷却池中通入气体，淬冷结束后，即得到本发明所述硅球。

3.如权利要求2所述的一种硅球的制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述造渣剂与硅料的质量比为1∶(1～0.5)。

4.如权利要求2所述的一种硅球的制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述造渣剂选用钠系造渣剂，所述钠系造渣剂为Na₂CO₃-SiO₂-NaF体系或NaHCO₃-SiO₂-NaF体系。

5.如权利要求4所述的一种硅球的制备方法，其特征在于所述Na₂CO₃-SiO₂-NaF体系各组分所占的质量百分比为：Na₂CO₃，40％～60％；SiO₂，30％～50％；NaF，10％；所述NaHCO₃-SiO₂-NaF体系各组分所占的质量百分比为：NaHCO₃，40％～60％；SiO₂，30％～50％；NaF，10％。

6.如权利要求2所述的一种硅球的制备方法，其特征在于在步骤3)中，所述静置时间为5～25min；所述废渣可经过处理后再作为造渣剂重复使用；可根据硼含量要求实现连续性多次造渣精炼过程，即重复步骤2)和3)。

7.如权利要求2所述的一种硅球的制备方法，其特征在于在步骤4)中，所述分流器的出液口的孔径为5～15mm。

8.如权利要求2所述的一种硅球的制备方法，其特征在于在步骤5)中，所述分流器的出液口距离冷却池的高度为30～80cm。

9.如权利要求2所述的一种硅球的制备方法，其特征在于在步骤6)中，所述气体为氩气、氩气和氮气的混合气；或氩气和空气的混合气，气体纯度可为99.9％，通入速率可为10～35L/min；混合气体中各气体的体积比为：氩气∶氮气＝(90～50)∶(10～50)；氩气∶空气＝(90～50)∶(10～50)。