一種高化學活性低細粉率金屬矽粉的製備工藝及專用設備的製作方法
2023-07-11 02:54:06
專利名稱：一種高化學活性低細粉率金屬矽粉的製備工藝及專用設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種金屬矽粉的製備工藝，特別涉及針對太陽能光伏產業的一種高化學活性低細粉率金屬矽粉的製備工藝及專用設備，屬於矽材料加工領域。
背景技術：
針對太陽能光伏產業，金屬矽粉的比表面積是反應矽粉活性的一個重要指標，粉粒的比表面積是單位質量所佔有的表面積以in2/g為單位。矽粉比表面積越大，參與反應速度越快，反應更完善，矽的利用率越高，反應區域流化態更理想，矽耗率越低，從而顯示其活性越高。現有技術中以矽塊為原料製取矽粉的方法很多。此中效果較好、應用較多的是雷蒙法，對輥法、盤磨法和衝旋法。所用設備相應是雷蒙磨、對輥機、盤磨機(也稱立磨)和衝旋設備。就制粉原理看，前三種是擠壓粉碎，後一種是衝擊粉碎，就其結構看，相異很大，各有特色，各有優缺點。前三種的加工設備製備金屬矽粉，存在金屬與矽的直接摩擦擠壓運動， 因而容易過粉嚴重造成細粉率過高，一般會超過15%，甚至達到25%，細粉率過高又會導致生產成本過高。因此如能研發出一種兼顧比表面積和細粉率的金屬矽粉的製備設備及製備工藝，將顯得十分必要。
發明內容
本發明的目的之一在於提供一種衝旋式金屬矽破碎工藝，採用風力和機械功力相結合的方式，帶動金屬矽自身高速運動，自相破碎成粉，使金屬矽粉比表面積達到0.69 m2 /g，同時將細粉比率降低到8%以內的高化學活性低細粉率金屬矽粉的製備工藝。本發明的目的之二在於提供所述工藝的專用設備。本發明的目的之一是這樣實現的，其製備工藝如下
(1)、將10-20cm的原料存儲在原料倉中，通過給料機輸送原料到顎式破碎機中，顎式破碎機將原料進行第一次破碎，破碎到2-5cm ；
(2)、通過提升機將破碎後的物料提升到磨頭倉，在進入旋風磨機前物料緩衝，先通過除鐵器將物料中的含鐵物質去除；
(3)、再通過振動給料機將物料輸送到旋風磨機，調整旋風磨機的轉速，改變內部刀片的線速度，第二次破碎至700—50um的粒度段半成品矽粉；
(4)、再通過另一臺提升機將磨機出來的半成品矽粉提升進入另一臺除鐵器，將半成品矽粉中的含鐵物質去除後，再進入到緩衝倉；
(5)、通過振動給料機輸送半成品矽粉到篩機，根據成品粒度要求，篩機的振動篩將半成品矽粉按粒度段篩分成大於成品段、成品段和小於成品段；大於成品段的半成品矽粉進入皮帶回料機，通過皮帶回料機將其輸送回磨頭倉準備重新破碎；成品段和小於成品段的半成品矽粉先檢測，再分別包裝；
(6)、根據產品的技術要求，通過對成品段和小於成品段的兩者半成品矽粉之間進行的配比最終製備成產品。
利用成品段和小於成品段的兩者半成品矽粉配製成產品的配製方法過程為
(1)、根據產品粒度要求的百分比，按成品段和小於成品段的兩種半成品矽粉的檢測結果，設計出成品段和小於成品段的兩種半成品矽粉進行配製的百分數；
(2)、根據成品段和小於成品段的兩種半成品矽粉進行配製的百分數，調節變頻器參數控制配料電機的電機轉數，通過配料電機勻速給料，使成品段和小於成品段的兩種半成品矽粉的達到配料的百分數量的要求；
(3)、把各半成品段混合在一起絞勻，通用檢測達到產品要求，包裝成成品。本發明的目的之二是這樣實現的，專用設備包括原料倉，給料機，顎式破碎機，提升機，除鐵器，磨頭倉，振動給料機，旋風磨機，緩衝倉，振動篩和皮帶回料機，原料倉位於給料機的上方，給料機的進口部位位於原料倉的出口部位的下方，給料機的出口部位與顎式破碎機的進料口的位置對應，顎式破碎機的出料口通過管道與提升機的進料口連通，提升機的出料口通過管道與磨頭倉連通，該管道中設有除鐵器，磨頭倉是旋風磨機上方的緩衝倉，磨頭倉上設有料位計，磨頭倉的出料口下方設有振動給料機，振動給料機的出料口與旋風磨機的進料口通過管道連通，旋風磨機的出料口通過管道與另一提升機的進料口連通， 另一提升機的出料口通過管道與緩衝倉連通，該管道中設有另一除鐵器，緩衝倉的出料口下方設有另一振動給料機，另一振動給料機的出料口下方設有振動篩，振動篩設有三層篩網，即大於成品段層篩網、成品段層篩網和小於成品段層篩網，其中大於成品段層篩網的出口與皮帶回料機的進料口連通，皮帶回料機的出料口與磨頭倉的進料口連通。振動篩為直線振動篩，或和超聲波振動篩。給料機主要功能輸送原料到鄂式破碎機；鄂式破碎機主要功能將原料進行第一次破碎；提升機主要功能將破碎後物料運輸到磨頭倉；旋風磨機主要功能是調整磨機轉速來改變內部刀片的線速來生產所須產品粒度段產品要求50-700um ；直線振動篩主要功能將半成品按粒度段篩分成成品；超聲波振動篩主要功能主要精選篩半成品。提升機包括提升塔體，減速機，電機，電輪罩，料鬥，鏈條和壓緊輪，提升塔體上、下分別設有出料口和進料口，提升塔體的頂端上設有減速機、電機和電輪罩，提升塔體的塔體內設有料鬥，鏈條和壓緊輪，電機外設有電輪罩，電機通過減速機與位於提升塔體的頂端中心位置的鏈輪連接，鏈輪通過鏈條與位於提升塔體的底端中心位置的壓緊輪連接，鏈條上設有若干料鬥，料鬥的料鬥口分別與出料口和進料口的位置對應。本發明具有以下優點
1、金屬矽粉比表面積達到0.69m2/g,針對目前市場上金屬矽輥磨式及盤磨式工藝的實際情況，本發明在不增加生產成本的前提下，提高其比表面積，大大提高金屬矽粉的化學活性；
2、降低細粉率，降低生產成本50%。本發明採用風力和機械功力相結合的方式，帶動金屬矽自身高速運動，自相破碎成粉，大大減少了金屬與矽的直接摩擦擠壓運動，從而，將細粉比率從15%降低到8%以內，降低生產成本50%。
圖1、本發明實施例工藝流程圖。圖2、本發明實施例專用設備的主視結構示意圖。
圖3、本發明實施例專用設備的俯視結構示意圖。圖4、本發明實施例專用設備的提升機結構示意圖。圖5、本發明實施例專用設備的提升機剖視結構示意圖。圖中原料倉1，給料機2，顎式破碎機3，提升機4、10，除鐵器5，料位計6，磨頭倉 7，振動給料機8、12，旋風磨機9，緩衝倉11，振動篩13，皮帶回料機14，減速機15，電機16， 電輪罩17，提升塔體18，料鬥19，鏈條20，壓緊輪21。
具體實施例方式本發明可以通過發明內容中說明的技術具體實施，通過下面的實施例可以對本發明作進一步的描述，然而，本發明的範圍並不限於下述實施例。實施例1 以每小時生產IOOOKg金屬矽粉為例
加工設備包括原料倉1，給料機2，顎式破碎機3，提升機4、10，除鐵器5，磨頭倉7，振動給料機8、12，旋風磨機9，緩衝倉11，振動篩13和皮帶回料機14，其特徵是，原料倉1位於給料機2的上方，給料機2的進口部位位於原料倉1的出口部位的下方，給料機2的出口部位與顎式破碎機3的進料口的位置對應，顎式破碎機3的出料口通過管道與提升機4的進料口連通，提升機4的出料口通過管道與磨頭倉7連通，該管道中設有除鐵器5，磨頭倉7上設有料位計6，料位計6利用物料的高低位自動報警控制，料倉高度設計為1000mm，金屬矽在料倉內高於800mm及在料倉內低於200mm範圍內自動發出報警器，控制前後物料的供給量達到調節倉位物料存量的要求，磨頭倉7的出料口下方設有振動給料機8，振動給料機8 的出料口與旋風磨機9的進料口通過管道連通，旋風磨機9的出料口通過管道與另一提升機10的進料口連通，另一提升機10的出料口通過管道與緩衝倉11連通，該管道中設有另一除鐵器5，緩衝倉11的出料口下方設有另一振動給料機12，另一振動給料機12的出料口下方設有振動篩13，振動篩13設有三層篩網，即大於成品段層篩網、成品段層篩網和小於成品段層篩網，其中大於成品段層篩網的出口與皮帶回料機14的進料口連通，皮帶回料機 14的出料口與磨頭倉7的進料口連通。振動篩13為直線振動篩，或和超聲波振動篩。提升機4、10包括提升塔體18，減速機15，電機16，電輪罩17，料鬥19，鏈條20和壓緊輪21，提升塔體18上、下分別設有出料口和進料口，提升塔體18的頂端上設有減速機 15、電機16和電輪罩17，提升塔體18的塔體內設有料鬥19，鏈條20和壓緊輪21，電機16 外設有電輪罩17，電機16通過減速機15與位於提升塔體18的頂端中心位置的鏈輪連接， 鏈輪通過鏈條20與位於提升塔體18的底端中心位置的壓緊輪21連接，鏈條20上設有若干料鬥19，料鬥19的料鬥口分別與出料口和進料口的位置對應。整個工藝可設定為三個料倉和管道連接加工設備第一部分原料倉設定初步由鄂式破碎加工範圍金屬矽為2cm為粗加工，管道連接；第二部分磨料前設料位倉，設定金屬矽粉控制在200-800mm高，設定旋風磨機加工金屬矽粉的粒度70(T50um，管道連接；第三部分緩衝倉，將旋風磨機700-50um金屬矽粉通過給料機輸送直線振動篩，進行3層分篩，管道連接。設備電器由ACP電器臺控制，ACP控制臺設有各生產工藝設備的開關，生產時必需按工藝流程順序撥動電器開關1)提升機；2)鄂式破碎機；3)電磁給料機；4)另一提升機；5)旋風磨機；6)皮帶回料機；7)直線振動篩8)電動給料機；9)振動給料機。
提升機4、10主要通過電機帶動鏈條將金屬矽塊及金屬矽粉運輸到下一個工序進行加工。提升機之間關係電動機主要功能傳輸動力，減速機主要根據工序過程中物料情況進行減低轉速；電輪罩及機殼主要在動力傳輸過程安全防護作用；鏈條主要起到拉動物料，根據整套工序要求高度反覆的作業；壓緊輪主要調節鏈條鬆緊度。給料機主要功能輸送原料到鄂式破碎機；鄂式破碎機主要功能將原料進行第一次破碎；旋風磨機主要功能是調整磨機轉速來改變內部刀片的線速來進行第二次破碎，以達到所須產品粒度段產品要求700-50·；直線振動篩主要功能將半成品按粒度段篩分成成品；超聲波振動篩主要功能主要精選篩半成品。本實施例的產品質量要求553#牌號，規格630um 90um;技術要求 +630um 彡 5%, -90um 彡 10%。製備工藝原料553#牌號矽塊10-20cm放入原料倉，電磁給料機設定電流3A，頻率32Hz ；料矽塊通過設定鄂式破碎機進行首次破碎加工至2cm後；再由配套機電功率為 5. 5kw,每小時15T/h板鏈式提升機，破碎後的矽塊提升到磨頭倉前應經過除鐵器，矽塊在磨頭倉進入旋風磨機前物料緩衝。振動給料機設定頻率32Hz輸送物料到旋風磨機，磨機轉速應調節轉速850轉/min的速度來生產粒度段63(T90um矽粉，磨機出來矽粉由提升機到緩衝倉前應經過除鐵器，緩衝倉的矽粉由振動給料機設定頻率32Hz後半成品直接輸送設定功率2 X 1. 5，振動960r/min，振幅3_4. 5mm直線振動篩，直線篩網按共有三層l)+630um 為直線篩網第1層篩網以上超出部分金屬矽粉由皮帶運輸到回料倉重新利用控制設備運轉生產重新加工；2) 630um-90um為直線篩網第2層篩網；3) -90um以下金屬矽粉為直線篩網第3層篩網。其中第2、3層規格金屬矽粉通過檢測後分別用包裝帶打包。如630um-90um 內矽粉中要求的細粉超出了 _90um ^ 10%的範圍，還需經超聲波振動篩設定頻率45Hz精細篩出+90um半成產品方可打包。設備根據不同客戶質量要求，各工藝設備參數需進調整重新設定。打包後的半成品根據要求進行配比，客戶要求牌號553# ；規格630um 90um;技術要求 +630um 彡 5%, -90um 彡 10%。配比方法如實測半成品630um=7%(超出要求範圍洲)，將_630um彡洲進行配比。 綜合後630um實測為4. 5%，在要求_630um彡5%符合要求。配料電機主要功能根據分段成品按要求進行配比。金屬矽粉的比表面積達大於或等於0. 69 IIf /g，細粉比率降低到8%以下。各參數為
1、矽塊原料規格10-20cm；
2、給料機採用電磁給料機給料，用於配料、定量給料時，保證給料均勻穩定，防止物料自流應水平安裝。給料機電流設定0-3A，頻率0-50Hz ；
3、鄂式破碎機採用PEF鄂式破碎機，間隙設定2-5cm，配套電動機功率15kw，主軸轉速 250-300 轉 /min ；
4、提升機採用板鏈式提升機，配套電動功率5.5kw，輸送量15T/H ；
5、旋風磨機採用XF1000型旋風磨機，轉速度為850-1000轉/分鐘；
6、振動篩採用)(ZSF直線振動篩，功率2X1.5功率，振動960r/min，振幅3_4.5mm ；
7、振動篩採用800超聲波振動篩，配套電機功率0.75kw,頻率0-50HZ ；8、配料電機配料，配套電機功率5.5kw,調節變器參數頻率0-50HZ ；
9、電機電源380AC。
權利要求
1.一種高化學活性低細粉率金屬矽粉的製備工藝，其特徵是其製備工藝如下(1)、將10-20cm的原料存儲在原料倉中，通過給料機輸送原料到顎式破碎機中，顎式破碎機將原料進行第一次破碎，破碎到2-5cm ；(2)、通過提升機將破碎後的物料提升到磨頭倉，在進入旋風磨機前物料緩衝，先通過除鐵器將物料中的含鐵物質去除；(3)、再通過振動給料機將物料輸送到旋風磨機，調整旋風磨機的轉速，改變內部刀片的線速度，第二次破碎至700—50um的粒度段的半成品矽粉；(4)、再通過另一臺提升機將磨機出來的半成品矽粉提升進入另一臺除鐵器，將半成品矽粉中的含鐵物質去除後，再進入到緩衝倉；(5)、通過振動給料機輸送半成品矽粉到篩機，根據成品粒度要求，篩機的振動篩將半成品矽粉按粒度段篩分成大於成品段、成品段和小於成品段；大於成品段的半成品矽粉進入皮帶回料機，通過皮帶回料機將其輸送回磨頭倉準備重新破碎；成品段和小於成品段的半成品矽粉先檢測，再分別包裝；(6)、根據產品的技術要求，通過對成品段和小於成品段的兩者半成品矽粉之間進行的配比最終製備成產品。
2.根據權利要求1所述的一種高化學活性低細粉率金屬矽粉的製備工藝，其特徵是 利用成品段和小於成品段的兩者半成品矽粉配製成產品的配製方法過程為(1)、根據產品粒度要求的百分比，按成品段和小於成品段的兩種半成品矽粉的檢測結果，設計出成品段和小於成品段的兩種半成品矽粉進行配製的百分數；(2)、根據成品段和小於成品段的兩種半成品矽粉進行配製的百分數，調節變頻器參數控制配料電機的電機轉數，通過配料電機勻速給料，使成品段和小於成品段的兩種半成品矽粉的達到配料的百分數量的要求；(3)、把各半成品段混合在一起絞勻，通用檢測達到產品要求，包裝成成品。
3.權利要求1所述的一種高化學活性低細粉率金屬矽粉的製備工藝的專用設備，它包括原料倉(1)，給料機(2)，顎式破碎機(3)，提升機(4、10)，除鐵器(5)，磨頭倉(7)，振動給料機(8、12)，旋風磨機(9)，緩衝倉(11)，振動篩(13)和皮帶回料機(14)，其特徵是原料倉(1)位於給料機(2)的上方，給料機(2)的進口部位位於原料倉(1)的出口部位的下方， 給料機(2 )的出口部位與顎式破碎機(3 )的進料口的位置對應，顎式破碎機(3 )的出料口通過管道與提升機(4)的進料口連通，提升機(4)的出料口通過管道與磨頭倉(7)連通，該管道中設有除鐵器(5)，磨頭倉(7)上設有料位計(6)，控制前後設備的運轉，磨頭倉(7)的出料口下方設有振動給料機(8 )，振動給料機(8 )的出料口與旋風磨機(9 )的進料口通過管道連通，旋風磨機(9)的出料口通過管道與另一提升機(10)的進料口連通，另一提升機(10) 的出料口通過管道與緩衝倉(11)連通，該管道中設有另一除鐵器(5)，緩衝倉(11)的出料口下方設有另一振動給料機(12)，另一振動給料機(12)的出料口下方設有振動篩(13)，振動篩(13)設有三層篩網，即大於成品段層篩網、成品段層篩網和小於成品段層篩網，其中大於成品段層篩網的出口與皮帶回料機(14)的進料口連通，皮帶回料機(14)的出料口與磨頭倉(7)的進料口連通。
4.根據權利要求3所述的一種高化學活性低細粉率金屬矽粉的製備工藝的專用設備， 其特徵是提升機(4、10)包括提升塔體(18)，減速機(15)，電機(16)，電輪罩(17)，料鬥(19)，鏈條(20)和壓緊輪(21)，提升塔體(18)上、下分別設有出料口和進料口，提升塔體(18)的頂端上設有減速機(15)、電機(16)和電輪罩(17)，提升塔體(18)的塔體內設有料鬥(19)，鏈條(20)和壓緊輪(21)，電機(16)外設有電輪罩(17)，電機(16)通過減速機(15)與位於提升塔體(18)的頂端中心位置的鏈輪連接，鏈輪通過鏈條(20)與位於提升塔體(18) 的底端中心位置的壓緊輪(21)連接，鏈條(20)上設有若干料鬥(19)，料鬥(19)的料鬥口分別與出料口和進料口的位置對應。
5.根據權利要求3或4所述的一種高化學活性低細粉率金屬矽粉的製備工藝的專用設備，其特徵是振動篩(13)為直線振動篩，或和超聲波振動篩。
全文摘要
本發明特別涉及針對太陽能光伏產業的一種高化學活性低細粉率金屬矽粉的製備工藝，屬於矽材料加工領域。先通過顎式破碎機將原料第一次破碎，破碎到2-5cm；除鐵後；將物料輸送到旋風磨機，第二次破碎至700-50um的粒度段的半成品矽粉；再除鐵；根據成品粒度要求，篩機的振動篩將半成品矽粉按粒度段篩分成大於成品段、成品段和小於成品段；大於成品段的重新破碎；通過對成品段和小於成品段的兩者半成品矽粉之間進行的配比最終製備成產品。採用衝旋式金屬矽破碎工藝，利用風力和機械功力相結合的方式，帶動金屬矽自身高速運動，自相破碎成粉，使金屬矽粉比表面積達到0.69㎡/g，同時將細粉比率降低到8%以內。
文檔編號B02C23/08GK102218364SQ201110006700
公開日2011年10月19日 申請日期2011年1月13日 優先權日2011年1月13日
發明者張建 申請人:撫州聚源矽業有限公司