CN104923370B - 金属硅粉制备工艺及装置 - Google Patents

Abstract

本发明所述的金属硅粉制备工艺，首先是硅块经锤式破碎机初级粉碎，经第一斗式提升机进入碎料仓，再送入立式粉碎机研磨粉碎成粉碎物料；该粉碎物料的混和粗粉经第二斗式提升机送入方形摇摆筛筛分，筛至方形摇摆筛下部的成品粉贮存至成品仓，留存于方形摇摆筛上部的粗粉通过第三斗式提升机送回到立式粉碎机进行再次破碎；该粉碎物料的细粉经布袋吸尘器收集进入细粉仓包装细粉外售。本发明所述的金属硅粉制备装置，包括锤式破碎机、第一斗式提升机、立式粉碎机、第二斗式提升机、布袋吸尘器、第三斗式提升机和方形摇摆筛。

Description

金属硅粉制备工艺及装置

技术领域

本发明涉及一种金属硅粉的制备工艺和用于制备硅粉的装置。

背景技术

硅粉加工是指将冶炼出来的硅块(25~80mm)，经过特殊的工艺破碎，生产成为指定粒度(通常80~400μm)范围的硅粉的过程。用于有机硅和多晶硅生产的金属硅粉，必须具备相应的技术指标，金属硅粉的关键技术指标：化学成份、粒度、形貌、比表面积、理化性能体现了金属硅粉的化学反应活性，关键技术指标是制取有机硅、多晶硅高品质的一个重要依据。

硅粉的粒度指标直接影响到其形貌和比表面积，从而直接影响到金属硅粉的化学反应活性，因此多晶硅和有机硅对所用金属硅粉的粒度有严格的要求，在符合使用要求的前提下，如何降低制粉成本是提高产品生产效益的关键。

以硅块为原料制取硅粉的方法很多，其中常见的有雷蒙法、对辊法、盘磨法和冲旋法，从制粉原理看，前三者是挤压粉碎，后一种是冲击粉碎。不同制粉方法得到的硅粉，其微观结构、比表面积、粒径分布和表面氧化等各方面的技术参数不尽相同，硅粉的反应活性自然也有所区别。因此，需选取合适的硅粉生产工艺及装置。

现有的硅粉生产工艺有：

立式磨的硅粉生产工艺：该工艺生产工艺中，硅块经烘干、破碎后给入立式磨，研磨后的硅粉被循环气流带出，经收集器收集，收下的粉料经振动筛筛分，筛上粗粒返回磨机， 筛下细粒进入成品仓。收集器排出的含尘气体大部分循环，少部分含尘气体直接高空排放。该工艺的主要设备包括立式磨；收集器；离心风机；振动筛。

雷蒙磨的硅粉生产工艺：该工艺生产工艺中，硅块经烘干、破碎后给入雷蒙磨，研磨后的硅粉被循环气流带出，经旋风收尘器收尘，收下的粉料经振动筛筛分，筛上物料返回雷蒙磨，筛下物料进入成品仓。旋风收尘器排出的含尘气体大部分循环，少部分含尘气体不达标，需经两级除尘，一级洗涤后高空排放。该工艺的主要设备包括雷蒙磨；一级旋风分级器，两级收尘器，一级洗涤除尘器，风机和振动筛。

钢球磨的硅粉生产工艺：该工艺生产工艺中，硅块经烘干、破碎后给入钢球磨，研磨后的硅粉被循环气流带出，经分离器分离，粗粒返回钢球磨，细粒经旋风收尘器收尘进入成品仓。旋风收尘器出来的含尘气体大部分循环，少部分含尘气体经一级布袋除尘，一级洗涤后高空排放。该工艺的主要设备包括钢球磨、一级分离器、一级旋风分级器，一级收尘器，一级洗涤除尘器和风机。

冲旋粉碎机的硅粉生产工艺：该工艺生产工艺中，硅块经烘干、破碎后给入冲旋粉碎机粉碎，粉碎的物料被引风机气流带出，经旋风分离器分离，细粉经收集器收集进入细粉仓，尾气高空排放；粗粉给入振动筛筛分，筛上粗粒返回冲旋粉碎机，筛下产品(中粉)进入成品仓。该工艺的主要设备包括冲旋粉碎机、旋风分离器、收集器、振动筛和风机。

雷蒙磨和钢球磨较早应用于研磨硅粉，但因工艺流程复杂，效率低，硅粉的产品粒度较细，工艺参数调整困难，噪音大，需加隔音罩；研磨介质磨辊、钢球、衬板耗量大；硅粉含铁量高；研磨对系统含氧量要求高，必须在氮气保护下进行，氮气消耗量大，因此目前已很少使用雷蒙磨和钢球磨研磨硅粉。

对比各种硅粉生产工艺，现采用的工艺主要是卧式和立式冲旋二种。

所述的卧式冲旋流程如图1所示，硅块经鄂式破碎机初级粉碎，进入碎料仓，再送入卧式粉碎机研磨粉碎，粉碎的物料被引风机气流带出，经旋风分离器分离，细粉经布袋吸尘器收集进入细粉仓，包装外售；混和粗粉进入直线振动筛筛分，筛上粗粒返回卧式粉碎机，筛下产品(中粉)进入成品仓。

所述的立式冲旋流程如图2所示，硅块经鄂式破碎机初级粉碎，进入碎料仓，再送入立式粉碎机研磨粉碎，粉碎物料的细粉经布袋吸尘器收集进入细粉仓，包装外售；粉碎的物料的混和粗粉通过斗式提升机进入直线振动筛筛分，筛上粗粒返回卧式粉碎机，筛下产品(中粉)进入成品仓。

所述的颚式破碎机如图7所示，其工作部分是两块颚板，一是固定颚板111（定颚），垂直（或上端略外倾）固定在机体前壁上，另一是活动颚板112（动颚），位置倾斜，与固定颚板形成上大下小的破碎腔（工作腔）。活动颚板对着固定颚板做周期性的往复运动，时而分开，时而靠近。分开时，物料进入破碎腔，成品从下部卸出；靠近时，使装在两块颚板之间的物料受到挤压，弯折和劈裂作用而破碎。颚式破碎机出料颗粒大小通过调整排料口大小进行调整。对金属硅块破碎可达到3厘米以下，但存在有粗颗粒掉落的情况。

所述的直线振动筛利用振动电机激振作为振动源，使物料在筛网上被抛起，同时向前做直线运动，物料从给料机均匀地进入筛分机的进料口，通过多层筛网产生数种规格的筛上物，筛下物，分别从各自的出口排出。由于所述的机械磨机粉碎出来的颗粒为混合粒度，粗细粉体都混合在一起，用直线振动筛筛分时细粉易粘附在粗颗粒上，不易过筛，物料在筛网上的停留时间长，对筛网的磨损较大，筛分效率相对较低，并且较多的超细粉粘附在合格颗粒上，会对产品质量造成影响。

综上所述，在硅粉制备工艺中，采用鄂式破碎机和直线振动筛降低了硅粉的产能和一次成品率。

发明内容

本发明针对上述问题，研究出一种金属硅粉的制备工艺和装置。

为了解决上述技术问题，本发明金属硅粉的制备工艺如下：

首先是硅块经锤式破碎机初级粉碎，经第一斗式提升机进入碎料仓，再送入立式粉碎机研磨粉碎；粉碎物料的混和粗粉经第二斗式提升机送入方形摇摆筛筛分，筛至方形摇摆筛下部的成品粉贮存至成品仓，留存于方形摇摆筛上部的粗粉通过第三斗式提升机送回到立式粉碎机进行再次破碎；粉碎物料的细粉经布袋吸尘器收集进入细粉仓包装细粉外售。

粉碎物料的细粉包括来自立式粉碎机、第二斗式提升机、方形摇摆筛的细粉，立式粉碎机、第二斗式提升机、方形摇摆筛分别通过风管与布袋吸尘器连接，使立式粉碎机、第二斗式提升机、方形摇摆筛的细粉从风管进入布袋吸尘器。

本发明所述的装置包括锤式破碎机、第一斗式提升机、立式粉碎机、第二斗式提升机、布袋吸尘器、第三斗式提升机和方形摇摆筛，锤式破碎机和立式粉碎机之间设有第一斗式提升机，锤式破碎机和方形摇摆筛之间设有第二斗式提升机，方形摇摆筛和立式粉碎机之间设有第三斗式提升机，布袋吸尘器分别与立式破碎机、第二斗式提升机、方形摇摆筛连接。

所述的锤式破碎机包括所述的锤式破碎机包括机体，破碎腔、设于机体上的轴承座，设于轴承座上的转子，与转子连接的皮带轮，其特征在于在转子下部设有小刀架和大刀架，小刀架和大刀架设于破碎腔内，小刀架设于大刀架上部，小刀架和大刀架之间留有间隙，小刀架端部设有小刀片，大刀架端部设有大刀片，对着小刀片的破碎腔内上部设有一圈凸出的环形壁，小刀片外端与环形壁之间留有间隙，大刀片的外端与破碎腔下部内壁之间留有间隙，在机体上部设有料盖，料盖上设有进料管，在机体的底部设有排料口，大刀片的外端与超出小刀片的外端。

所述的方形摇摆筛包括：筛箱、驱动装置、传动装置、万向活结和支架，筛箱设于万向活结上，万向活结设于支架上；所述的驱动装置设于支架上，所述的驱动装置通过传动装置和筛箱连接。所述的筛箱内设有至少二层筛网，所述的筛箱上部设有进料口，筛箱下部设有至少二个出料口，每个出料口对应于一层筛网。所述的驱动装置为电机，传动装置为偏心轮，电机通过偏心轮与筛箱连接。

本发明的优点是：一是以锤式破碎机代替颚式破碎机作为金属硅粉制粉线的初碎设备，降低制粉机的进料颗粒度，提高制粉机一次成品率，提高制粉机产能。二是以方形摇摆筛取代直线振动筛及概率筛作为金属硅粉制粉线的筛分装置，提高筛分精度，减少回料中的成品粉含量。

附图说明

图1为现有卧式冲旋冲旋框图。

图2为现有立式冲旋旋框图。

图3为本发明制备硅粉框图。

图4为本发明锤式破碎机结构示意图。

图5为本发明方形摇摆筛结构示意图。

图6为图5的俯视图。

图7为现有鄂式破碎机结构示意图。

具体实施方式

现结合附图及具体实施例对本发明作进一步的说明。

如图3、图4、图5和图6所示，本发明所述的工艺步骤为：首先是硅块经锤式破碎机初级粉碎，经第一斗式提升机进入碎料仓，再送入立式粉碎机研磨粉碎；粉碎物料的混和粗粉经第二斗式提升机送入方形摇摆筛筛分，筛至方形摇摆筛下部的成品粉贮存至成品仓，留存于方形摇摆筛上部的粗粉通过第三斗式提升机送回到立式粉碎机进行再次破碎；粉碎物料的细粉经布袋吸尘器收集进入细粉仓包装细粉外售。

粉碎物料的细粉包括来自立式粉碎机、第二斗式提升机、方形摇摆筛的细粉，立式粉碎机、第二斗式提升机、方形摇摆筛分别通过风管与布袋吸尘器连接，使立式粉碎机、第二斗式提升机、方形摇摆筛的细粉从风管进入布袋吸尘器。

本发明所述的装置包括锤式破碎机、第一斗式提升机、立式粉碎机、第二斗式提升机、布袋吸尘器、第三斗式提升机和方形摇摆筛，锤式破碎机和立式粉碎机之间设有第一斗式提升机，锤式破碎机和方形摇摆筛之间设有第二斗式提升机，方形摇摆筛和立式粉碎机之间设有第三斗式提升机，布袋吸尘器分别与立式破碎机、第二斗式提升机、方形摇摆筛连接。

所述的锤式破碎机包括包括机体1，破碎腔1e、设于机体1上的轴承座7，设于轴承座7上的转子9，与转子9连接的皮带轮8，在转子9下部设有小刀架6和大刀架3，小刀架6和大刀架3设于破碎腔内，小刀架6设于大刀架3上部，小刀架6和大刀架3之间留有间隙，小刀架6端部设有小刀片5，大刀架3端部设有大刀片2，对着小刀片5的破碎腔内上部设有一圈凸出的环形壁1b，小刀片5外端与环形壁之间留有间隙1c，大刀片2的外端与超出小刀片5的外端，大刀片2的外端与破碎腔下部内壁之间留有间隙1d，在机体1上部设有料盖1a，料盖1a上设有进料管10，在机体1的底部设有排料口4。

所述的方形摇摆筛包括：筛箱11、驱动装置、传动装置、万向活结12和支架15，筛箱11设于万向活结12上，万向活结12设于支架15上；所述的驱动装置设于支架15上，所述的驱动装置通过传动装置和筛箱11连接。

所述的筛箱11内设有至少二层筛网，所述的筛箱11上部设有进料口16，筛箱11下部设有至少二个出料口14，每个出料口对应于一层筛网。

所述的驱动装置为电机13，传动装置为偏心轮，电机通过偏心轮与筛箱11连接。

本发明的锤式破碎机是利用小刀架6和大刀架3高速冲击作用对物料进行中碎和细碎作业的破碎机械。小刀架6和大刀架3铰接于高速旋转的转子9上，机体下部设有篦条以控制排料粒度。送入锤式破碎机的物料首先受到高速运动的锤头的冲击而初次破碎,并同时获得动能,高速飞向机壳内壁上的破碎板而再次受到破碎。小于篦条缝隙的物料被排出机外，大于篦条缝隙的料块在篦条上再次受到锤头的冲击和研磨，直至小于篦条缝隙后被排出。

本发明用锤式破碎机代替了式破碎机，锤式破碎机通过调整篦条缝隙来满足对颗粒度的要求，其粒度控制在3-5毫米以下，用锤式破碎机大大降低对立式粉碎机的磨损，同时能够减轻立式粉碎机的负载从而提高整个机组的产能。

本发明所用的方形摇摆筛又称往复筛，本发明的摇摆筛工作原理为：筛机启动后，筛箱11在作前后往复运动，筛箱11带动筛面作周期性运动，从而使筛面上的物料随筛箱一同作定向跳跃式运动，期间小于筛面孔径的物料通过筛孔落到下层，成为筛下物，大于筛面孔径的物料经连续翻滚跳跃运动后从排料口排出，最终完成筛分。

本发明有对制粉工艺进行氮气保护，使系统内含氧量控制在6%以下，通过氧气含量分析仪，在线监控系统内氧含量，以保证装置的运行安全。

本发明能使产品的一次成品率从23-25%左右提高到30%以上。本发明通过对对筛分设备的调整，更好提高筛分精度，筛分精度从70%提高到90%以上，降低回料中的成品粉，减少过粉磨现象。本发明通过氮气保护和氧气含量的在线监控，保证制粉过程的安全性。

Claims (1)

1.一种金属硅粉制备装置，其特征在于包括锤式破碎机、第一斗式提升机、立式粉碎机、第二斗式提升机、布袋吸尘器、第三斗式提升机和方形摇摆筛，锤式破碎机和立式粉碎机之间设有第一斗式提升机，锤式破碎机和方形摇摆筛之间设有第二斗式提升机，方形摇摆筛和立式粉碎机之间设有第三斗式提升机，布袋吸尘器分别与立式破碎机、第二斗式提升机、方形摇摆筛连接；所述的锤式破碎机包括机体，破碎腔、设于机体上的轴承座，设于轴承座上的转子，与转子连接的皮带轮，其特征在于在转子下部设有小刀架和大刀架，小刀架和大刀架设于破碎腔内，小刀架设于大刀架上部，小刀架和大刀架之间留有间隙，小刀架端部设有小刀片，大刀架端部设有大刀片，对着小刀片的破碎腔内上部设有一圈凸出的环形壁，小刀片外端与环形壁之间留有间隙，大刀片的外端与破碎腔下部内壁之间留有间隙，在机体上部设有料盖，料盖上设有进料管，在机体的底部设有排料口，大刀片的外端与超出小刀片的外端；所述的方形摇摆筛包括：筛箱、驱动装置、传动装置、万向活结和支架，筛箱设于万向活结上，万向活结设于支架上；所述的驱动装置设于支架上，所述的驱动装置通过传动装置和筛箱连接；所述的筛箱内设有至少两层筛网，所述的筛箱上部设有进料口，筛箱下部设有至少二个出料口，每个出料口对应于一层筛网；所述的驱动装置为电机，传动装置为偏心轮，电机通过偏心轮与筛箱连接。