CN102351196B - 一种回收硅粉和碳化硅粉的超声波分离装置 - Google Patents
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Abstract
一种回收硅粉和碳化硅粉的超声波分离装置，包括由均压进水筒和下、中、上三个超声波换能椎形筒体及溢流筒构成的分离塔；在下换能筒体下部设有中砂流出装置，在中换能筒体下部的下椎体上设有细砂流出装置，在上换能筒体下部的下椎体上设有细砂上升挡板，所述中砂流出装置、细砂流出装置和细砂上升挡板的上端设有连通上、下两个换能筒体或换能筒体与溢流筒的窄缝；在分离塔下部设有粗砂出料口、中砂出料口和细砂出料口，所述粗砂出料口与均压进水筒连通，所述中砂出料口与中砂流出装置连通，所述细砂出料口与细砂流出装置连通；在下换能筒体上设有进料口；在均压进水筒上设有进水口；在溢流筒上设有与溢流口相连的溢流槽。本发明能获得高纯度硅粉。
Description
技术领域
本发明涉及一种从单晶硅棒或多晶硅锭生产硅片过程中产生的废砂浆中回收出硅粉和碳化硅粉的超声波分离设备。
背景技术
CN101130237A公开了“一种从切割废砂浆中回收硅料和硅化硅粉的方法”，该方法主要经丙酮溶解、清洗、离心分离、气流浮选、液体浮选和重力分选等步骤获得硅料和硅化硅粉，该方法过程复杂，较难操作且获得硅料的纯度尚欠理想。CN101879481A公开了“一种利用电选从硅晶体切割液中回收多晶硅材料的方法”，该方法主要通过电选设备利用硅粉和其它固体杂质如碳化硅、金刚石的介电系数的区别进行电选分离，将分离所得到的硅粉进行熔化。采用该工艺硅粉和碳化硅分离度有限，很难达到高纯度硅粉要求，不能用来制备单晶硅或多晶硅。CN200920036196.4公开了一种超声波分离装置，是在分离液槽的底板上设N个孔，在N个孔中焊接振头，通过螺栓将振头、压电陶瓷片、压块三者连接成一体。其结构较简单，只能应用于中药有效成分的分离。目前还没有回收硅粉和碳化硅粉的超声波分离装置的报导。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单，便于操作；成本低，分离效果好的从切割废砂浆中回收硅粉和碳化硅粉的超声波分离设备，实现获得的硅粉能满足使用要求。
本发明的技术方案：包括由均压进水筒和下、中、上三个超声波换能椎形筒体及溢流筒构成的分离塔；在下超声波换能椎形筒体下部设有中砂流出装置，在中超声波换能椎形筒体下部的下椎体上设有细砂流出装置，在上超声波换能椎形筒体下部的下椎体上设有细砂上升挡板，所述中砂流出装置、细砂流出装置和细砂上升挡板的上端设有连通上、下两个换能筒体或换能筒体与溢流筒的窄缝；在分离塔下部设有粗砂出料口、中砂出料口和细砂出料口，所述粗砂出料口与均压进水筒连通，所述中砂出料口与中砂流出装置连通，所述细砂出料口与细砂流出装置连通；在下换能筒体上设有进料口；在均压进水筒上设有进水口；在溢流筒上设有与溢流口相连的溢流槽。
所述均压进水筒、下、中、上三个椎形超声波换能筒体，溢流筒的中心点为同一中心轴。
所述下、中、上三个超声波换能椎形筒体的超声波换能器设在椎体的外侧。所述下、中、上三个椎形超声波换能筒体的超声波换能器是三个不同频率的超声波换能器，三个换能器与相应频率的电源连接。
所述下、中、上三个不同频率的超声波换能器的频率分别是20kHz、40kHz和50kHz。
所述上部换能椎形筒体、中部换能椎形筒体、下部换能椎形筒体的倾斜面与水平方向的夹角为30～75°。
所述上部换能椎形筒体、中部换能椎形筒体、下部换能椎形筒体的倾斜面与水平方向的夹角为55°。
本发明结构简单、成本低、分离效果好、分离效率高，能获得高纯度硅粉。
附图说明
附图为本发明的结构示意图。
具体实施方法
实施例：
参照附图：
本实施例包括由溢流筒1、上部换能体2、中部换能体3、下部换能体4、均压进水筒5构成的分离塔；在下、中、上三个超声波换能椎形筒体的超声波换能器设在椎体的外侧；本实施例下、中、上三个超声波换能器21、20、19的频率分别是20kHz、40kHz和50kHz。三个换能器与相应频率的电源连接。在下换能筒体4下部的下椎体上设有中砂流出装置13，在中换能筒体下部的下椎体上设有细砂流出装置14，在上换能筒体下部的下椎体上设有细砂上升挡板15，所述中砂流出装置13，细砂流出装置14和细砂上升挡板15的上端设有连通上、下两个换能筒体或换能筒体与溢流筒的窄缝16、窄缝17、窄缝18。在分离塔下部设有粗砂出料口8、中砂出料口7和细砂出料口6，所述粗砂出料口8与均压进水筒5连通，所述中砂出料口7与中砂流出装置13连通，所述细砂出料口6与细砂流出装置14连通；在下换能筒体4上设有进料口10；在均压进水筒5上设有进水口9；在溢流筒1上设有与溢流口12相连的溢流槽11。
所述均压进水筒、下、中、上三个椎形超声波换能筒体，溢流筒的中心点为同一中心轴。
所述上部换能椎形筒体、中部换能椎形筒体、下部换能椎形筒体的倾斜面与水平方向的夹角为30～75°。本实施例为55°。
工作时，将切割废砂浆经离心分离，酸洗，去有机物后，得到含硅粉量为40%的硅粉和碳化硅粉混合物，将此混合物加纯水调浆为浓度15～20%的矿浆；矿浆经进料口10进入下中换能筒体4，纯净水经进水口9进入均压进水筒5。同时启动各个换能器的电源；先通过20kHz的下换能器，粗颗粒的碳化硅21在20kHz超声波的能量下经均压进水筒5逐渐流入粗砂出料口8中；另一部分碳化硅粉和硅粉在上升纯水流的作用下通过窄缝16向上运动，经过中换能筒体3，通过40kHz换能器20，中等颗粒碳化硅在40kHz超声波的能量下逐渐流入中砂出料口7中；继续上升的细颗粒碳化硅粉和硅粉在上升纯水流作用下通过窄缝17继续向上运动，经过上换能筒体2，通过50kHz换能器19，细颗粒碳化硅粉在50kHz超声波的能量下逐渐流入细沙出料口6中；剩下的硅粉颗粒在纯水流的作用下由溢流槽11经溢流口12流出超声波设备。
Claims (7)
1. 一种回收硅粉和碳化硅粉的超声波分离装置，其特征在于，包括由均压进水筒和下、中、上三个超声波换能椎形筒体及溢流筒构成的分离塔；在下超声波换能椎形筒体下部设有中砂流出装置，在中超声波换能椎形筒体下部的下椎体上设有细砂流出装置，在上超声波换能椎形筒体下部的下椎体上设有细砂上升挡板，所述中砂流出装置、细砂流出装置和细砂上升挡板的上端设有连通上、下两个换能筒体或换能筒体与溢流筒的窄缝；在分离塔下部设有粗砂出料口、中砂出料口和细砂出料口，所述粗砂出料口与均压进水筒连通，所述中砂出料口与中砂流出装置连通，所述细砂出料口与细砂流出装置连通；在下换能筒体上设有进料口；在均压进水筒上设有进水口；在溢流筒上设有与溢流口相连的溢流槽。
2.根据权利要求1所述的回收硅粉和碳化硅粉的超声波分离装置，其特征在于，所述均压进水筒、下、中、上三个超声波换能椎形筒体，溢流筒的中心点为同一中心轴。
3.根据权利要求1所述的回收硅粉和碳化硅粉的超声波分离装置，其特征在于，所述下、中、上三个超声波换能椎形筒体的超声波换能器设在椎体的外侧。
4.根据权利要求1或3所述的回收硅粉和碳化硅粉的超声波分离装置，其特征在于，所述下、中、上三个超声波换能椎形筒体的超声波换能器是三个不同频率的超声波换能器，三个换能器与相应频率的电源连接。
5.根据权利要求1或3所述的回收硅粉和碳化硅粉的超声波分离装置，其特征在于，所述下、中、上三个不同频率的超声波换能器的频率分别是20kHz、40kHz和50kHz。
6.根据权利要求1所述的回收硅粉和碳化硅粉的超声波分离装置，其特征在于，所述上部超声波换能椎形筒体、中部超声波换能椎形筒体、下部超声波换能椎形筒体的倾斜面与水平方向的夹角为30～75°。
7.根据权利要求1所述的回收硅粉和碳化硅粉的超声波分离装置，其特征在于，所述上部超声波换能椎形筒体、中部超声波换能椎形筒体、下部超声波换能椎形筒体的倾斜面与水平方向的夹角为55°。
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