一種矽粉回收裝置的製作方法

2023-10-23 15:33:37 1

本發明涉及矽料回收技術領域，尤其是一種矽粉回收裝置。

背景技術：

矽片是半導體和光伏領域的主要生產材料，矽片多線切割技術是目前世界上比較先進的矽片加工技術，它不同於傳統的刀鋸片、砂輪片等切割方式，也不同於先進的雷射切割和內圓切割，它的原理是通過一根高速運動的鋼線帶動附著在鋼絲上的切割液對矽棒進行摩擦，從而達到切割效果，在整個過程中，鋼線通過線輥的引導，在線輥上形成一張線網，而待加工工件通過工作檯的下降實現工件的進給。矽片多線切割技術與其他技術相比具有效率高，產能高，精度高等優點，因此，多線切割技術是目前最廣泛的矽片切割技術。

在多線切割技術中，所使用的切割液通常是由聚乙二醇和1200目左右的碳化矽顆粒按照一定比例配製而成，切割液在切割矽棒的過程中不可避免的會與切削下來的矽粉混在一起，形成大量的切割廢液，而且切割液中部分碳化矽顆粒會因切割作用而出現破損，使得部分碳化矽的目數增大，因此，切割廢液無法直接重複利用。切割廢液中含有很多資源，比如碳化矽、矽粉等等，如果直接排放掉，不僅造成浪費資源，同時還會汙染環境，因此，對於切割廢液的處理一直是光伏行業的難題。

目前，對於切割廢液的處理方法通常採用以下的方式：首先，對切割廢液進行固液分離，即將切割廢液中的聚乙二醇液體與碳化矽顆粒、矽粉顆粒分離，得到聚乙二醇液體和混合有矽粉的碳化矽固體，分離出的聚乙二醇液體經過進一步加工後可再次作為原料配製成切割液重複利用；接著，對分離出來的混合有矽粉的碳化矽進行分級處理，去除目數大於1300目的超細碳化矽，剩餘的目數較小的碳化矽可配成新的切割液繼續使用，由於碳化矽和矽粉的密度相差不大，因此，不論是剩餘的碳化矽還是分離出去的超細碳化矽中都含有矽粉；最後，將分離出來的數目較大的混合有矽粉的超細碳化矽經過化學處理後排放掉。現有的切割廢液處理方式僅能夠回收利用聚乙二醇和一部分碳化矽，對於切割廢液中的超細碳化矽和矽粉一般無法進行有效的回收利用，造成很大的浪費。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠回收切割廢液中矽粉的矽粉回收裝置。

本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：該矽粉回收裝置，包括支架，所述支架上設置有殼體，所述殼體內設置有石墨堝，所述石墨堝的外表面纏繞有加熱線圈，所述石墨堝內盛裝有熔融狀態的矽液，所述石墨堝的上方設置有石墨管，所述石墨管的下端延伸至矽液中且石墨管的下端面距離矽液液面的距離為300-350mm，所述石墨管的上端連接有導料管，所述導料管的一端與石墨管的上端密封連接，導料管的另一端為粉狀物料入口，粉狀物料入口處設置有料鬥，所述導料管上連接氣管，所述氣管的一端連接有氣源，另一端為出氣口且出氣口與導料管連通，所述氣源內為壓縮氣體，所述氣管內的氣體從出氣口噴出時的方向與導料管的中心軸線之間的夾角小於90°,所述氣管內氣體的壓力為0.1-0.2個標準大氣壓。

進一步的是，所述石墨管的下端面距離矽液液面的距離為300mm，所述氣管內氣體的壓力為0.15個標準大氣壓。

進一步的是，所述氣源為氮氣源。

進一步的是，所述氣管內的氣體從出氣口噴出時的方向與導料管的中心軸線之間的夾角為10-30°。

進一步的是，所述殼體上連接有石墨V形槽，所述石墨V形槽的一端連接在殼體上端且延伸至石墨堝的內表面，所述石墨V形槽的另一端斜向上延伸。

進一步的是，所述加熱線圈為電磁線圈。

進一步的是，所述殼體與支架通過可轉動結構連接。

進一步的是，所述可轉動結構包括牽引繩、卷線設備、第一支撐軸、第二支撐軸、定滑輪，所述第一支撐軸、第二支撐軸對稱設置在殼體的外側壁上且第一支撐軸的中心軸線與第二支撐軸的中心軸線互相重合，第一支撐軸的中心軸線與石墨堝的豎直中心軸線互相垂直且相交，所述第一支撐軸、第二支撐軸分別通過軸承固定在支架上，所述定滑輪位於殼體的一側，且定滑輪和石墨堝的豎直中心軸線所在的平面與第一支撐軸的中心軸線互相垂直，所述定滑輪通過立柱固定在支架上，所述卷線設備固定在支架上，所述定滑輪所在的水平面高於第一支撐軸所在的水平面，所述定滑輪所在的水平面高於卷線設備所在的水平面，且殼體與卷線設備分別位於定滑輪的兩側，所述殼體的下端固定有掛鈎，所述牽引繩的一端固定在掛鈎上，另一端繞過定滑輪後去卷線設備相連接，當卷線設備工作時，帶動牽引繩移動。

進一步的是，所述卷線設備為自動巻線機。

本發明的有益效果是：該矽粉回收裝置在使用時，先將矽料放入石墨堝內，然後將加熱線圈與電源接通，加熱線圈工作對石墨堝內的矽料進行加熱至熔化並持續加熱，使石墨堝內的矽料呈熔融狀態的矽液，然後將石墨管的下端插入矽液內，並控制石墨管的下端面距離矽液液面的距離為300-350mm，接著將超細碳化矽和矽粉混合物料投入料鬥中，同時打開氣源的開關，使氣源內的壓縮氣體沿氣管噴入導料管內，壓縮氣體在沿導料管流動時會將料鬥內的超細碳化矽和矽粉混合物料吸入導料管並裹帶沿導料管移動，最後從石墨管的下端噴出進入矽液內，當壓縮氣體裹帶著超細碳化矽和矽粉混合物料進入矽液內時，由於碳化矽的熔點遠遠高於矽粉的熔點，因此，進入矽液的矽粉會逐漸被矽液所熔化實現矽粉的回收利用，沒有被熔化的碳化矽在壓縮氣體的裹帶下從矽液中逐漸冒出，並在氣流的噴射作用下吹出石墨堝，整個過程可持續進行，矽粉的回收效率較高。

附圖說明

圖1是本發明所述矽粉回收裝置的結構示意圖；

圖2是本發明所述矽粉回收裝置的俯視圖；

圖中標記說明：支架1、殼體2、石墨堝3、加熱線圈4、石墨管5、導料管6、粉狀物料入口7、氣管8、氣源9、石墨V形槽10、可轉動結構11、牽引繩1101、卷線設備1102、第一支撐軸1103、第二支撐軸1104、定滑輪1105、立柱1106、掛鈎1107、料鬥12。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進一步說明。

如圖1至2所示，該矽粉回收裝置，包括支架1，所述支架1上設置有殼體2，所述殼體2內設置有石墨堝3，所述石墨堝3的外表面纏繞有加熱線圈4，所述石墨堝3內盛裝有熔融狀態的矽液，所述石墨堝3的上方設置有石墨管5，所述石墨管5的下端延伸至矽液中且石墨管5的下端面距離矽液液面的距離為300-350mm，所述石墨管5的上端連接有導料管6，所述導料管6的一端與石墨管5的上端密封連接，導料管6的另一端為粉狀物料入口7，粉狀物料入口7處設置有料鬥12，所述導料管6上連接氣管8，所述氣管8的一端連接有氣源9，另一端為出氣口且出氣口與導料管6連通，所述氣源9內為壓縮氣體，所述氣管8內的氣體從出氣口噴出時的方向與導料管6的中心軸線之間的夾角小於90°，所述氣管8內氣體的壓力為0.1-0.2個標準大氣壓。該矽粉回收裝置在使用時，先將矽料放入石墨堝3內，然後將加熱線圈4與電源接通，加熱線圈4工作對石墨堝3內的矽料進行加熱至熔化並持續加熱，使石墨堝3內的矽料呈熔融狀態的矽液，然後將石墨管5的下端插入矽液內，並控制石墨管5的下端面距離矽液液面的距離為300-350mm，接著將超細碳化矽和矽粉混合物料投入料鬥12中，同時打開氣源9的開關，使氣源9內的壓縮氣體沿氣管8噴入導料管6內，壓縮氣體在沿導料管6流動時會將料鬥12內的超細碳化矽和矽粉混合物料吸入導料管6並裹帶沿導料管6移動，最後從石墨管5的下端噴出進入矽液內，當壓縮氣體裹帶著超細碳化矽和矽粉混合物料進入矽液內時，由於碳化矽的熔點遠遠高於矽粉的熔點，因此，進入矽液的矽粉會逐漸被矽液所熔化實現矽粉的回收利用，沒有被熔化的碳化矽在壓縮氣體的裹帶下從矽液中鼓泡逐漸冒出，並在氣流的噴射作用下吹出石墨堝3，整個過程可持續進行，矽粉的回收效率較高。

在上述實施方式中，石墨管5的下端面距離矽液液面的距離以及氣管8內的氣體壓力大小至關重要，如果石墨管5的下端面距離矽液液面的距離較大、氣壓較小，雖然可以保證矽粉能夠被全部熔化，但是碳化矽顆粒則無法全部被吹出石墨堝3，如果石墨管5的下端面距離矽液液面的距離較下、氣壓較大，雖然能夠保證碳化矽顆粒全部被吹出石墨堝3，但是，矽粉來不及被熔化，也會被同時吹出石墨堝3，不能達到回收矽粉的目的，為了既能夠同時保證矽粉被全部熔化，同時，又可以使全部的碳化矽顆粒被吹出石墨堝3，所述石墨管5的下端面距離矽液液面的距離為300mm，所述氣管8內氮氣的壓力為為0.15個標準大氣壓。

為了避免矽料被氧化，所述氣源9為氮氣源9，氮氣為惰性氣體，可以有效避免矽料被氧化，同時氮氣成本較低。

為了保證壓縮氣體的裹帶效果，所述氣管8內的氣體從出氣口噴出時的方向與導料管6的中心軸線之間的夾角為10-30°，該角度不會對氣體的流動造成明顯的阻礙，可以保證壓縮氣體順利的流通。

當矽粉的回收結束後，需要將石墨堝3內的矽液倒出冷卻成型，方便使用，為了方便將石墨堝3內的矽液倒出，所述殼體2上連接有石墨V形槽10，所述石墨V形槽10的一端連接在殼體2上端且延伸至石墨堝3的內表面，所述石墨V形槽10的另一端斜向上延伸。通過設置石墨V形槽10，在倒出矽液時，只需將石墨堝3傾斜一定角度，石墨堝3內的矽液便可以沿著石墨V形槽10流入到指定的容器內。

進一步的，為了提高加熱效果，所述加熱線圈4為電磁線圈。

另外，為了方便傾倒矽液，所述殼體2與支架1通過可轉動結構11連接。所述可轉動結構11可以採用現有的轉軸驅動方式，比如，在殼體2的兩側分別設置兩個轉軸，兩個轉軸分別通過軸承固定在支架1上，在轉軸的末端連接有驅動輪，並設置一個使驅動輪轉動的驅動電機，這種方式雖然結構簡單，但是由於裝滿有矽液的石墨堝3質量較重，採用此方法驅動電機需要較大的驅動力才能使殼體2轉動，驅動電機承受的負荷較大，容易損壞，同時，轉軸承載較大的旋轉作用力，也容易被扭斷，安全性不高。為此，本發明提供了一種能夠安全性較高的可轉動結構11，具體的，所述可轉動結構11包括牽引繩1101、卷線設備1102、第一支撐軸1103、第二支撐軸1104、定滑輪1105，所述第一支撐軸1103、第二支撐軸1104對稱設置在殼體2的外側壁上且第一支撐軸1103的中心軸線與第二支撐軸1104的中心軸線互相重合，第一支撐軸1103的中心軸線與石墨堝3的豎直中心軸線互相垂直且相交，所述第一支撐軸1103、第二支撐軸1104分別通過軸承固定在支架1上，所述定滑輪1105位於殼體2的一側，且定滑輪1105和石墨堝3的豎直中心軸線所在的平面與第一支撐軸1103的中心軸線互相垂直，所述定滑輪1105通過立柱1106固定在支架1上，所述卷線設備1102固定在支架1上，所述定滑輪1105所在的水平面高於第一支撐軸1103所在的水平面，所述定滑輪1105所在的水平面高於卷線設備1102所在的水平面，且殼體2與卷線設備1102分別位於定滑輪1105的兩側，所述殼體2的下端固定有掛鈎1107，所述牽引繩1101的一端固定在掛鈎1107上，另一端繞過定滑輪1105後去卷線設備1102相連接，當卷線設備1102工作時，帶動牽引繩1101移動。該可轉動結構11在使殼體2轉動時，只需驅動卷線設備1102，使牽引繩1101移動，牽引繩1101移動時會拉動殼體2底部使殼體2繞第一支撐軸1103、第二支撐軸1104轉動，該結構卷線設備1102承受拉力，其只需使用較小的拉力即可使殼體2轉動，同時，第一支撐軸1103、第二支撐軸1104不承受旋轉作用力，卷線設備1102和第一支撐軸1103、第二支撐軸1104不容易被損壞，不容易發生事故，安全性較高，而且卷線設備1102和第一支撐軸1103、第二支撐軸1104的使用壽命也大大提高。進一步的是，所述卷線設備1102為自動巻線機。