CN106395830B - 一种硅粉回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能够回收切割废液中硅粉的硅粉回收装置。该硅粉回收装置，包括支架，所述支架上设置有壳体，所述壳体内设置有石墨埚，所述石墨埚的外表面缠绕有加热线圈，所述石墨埚内盛装有熔融状态的硅液，所述石墨埚的上方设置有石墨管，所述石墨管的下端延伸至硅液中且石墨管的下端面距离硅液液面的距离为300‑350mm，所述石墨管的上端连接有导料管，所述导料管的一端与石墨管的上端密封连接，导料管的另一端为粉状物料入口，所述导料管上连接气管，所述气管的一端连接有气源。该硅粉回收装置可以实现切割废液中硅粉的回收利用，整个过程可持续进行，硅粉的回收效率较高。适合在硅料回收技术领域推广应用。

Description

一种硅粉回收装置

技术领域

本发明涉及硅料回收技术领域，尤其是一种硅粉回收装置。

背景技术

硅片是半导体和光伏领域的主要生产材料，硅片多线切割技术是目前世界上比较先进的硅片加工技术，它不同于传统的刀锯片、砂轮片等切割方式，也不同于先进的激光切割和内圆切割，它的原理是通过一根高速运动的钢线带动附着在钢丝上的切割液对硅棒进行摩擦，从而达到切割效果，在整个过程中，钢线通过线辊的引导，在线辊上形成一张线网，而待加工工件通过工作台的下降实现工件的进给。硅片多线切割技术与其他技术相比具有效率高，产能高，精度高等优点，因此，多线切割技术是目前最广泛的硅片切割技术。

在多线切割技术中，所使用的切割液通常是由聚乙二醇和1200目左右的碳化硅颗粒按照一定比例配制而成，切割液在切割硅棒的过程中不可避免的会与切削下来的硅粉混在一起，形成大量的切割废液，而且切割液中部分碳化硅颗粒会因切割作用而出现破损，使得部分碳化硅的目数增大，因此，切割废液无法直接重复利用。切割废液中含有很多资源，比如碳化硅、硅粉等等，如果直接排放掉，不仅造成浪费资源，同时还会污染环境，因此，对于切割废液的处理一直是光伏行业的难题。

目前，对于切割废液的处理方法通常采用以下的方式：首先，对切割废液进行固液分离，即将切割废液中的聚乙二醇液体与碳化硅颗粒、硅粉颗粒分离，得到聚乙二醇液体和混合有硅粉的碳化硅固体，分离出的聚乙二醇液体经过进一步加工后可再次作为原料配制成切割液重复利用；接着，对分离出来的混合有硅粉的碳化硅进行分级处理，去除目数大于1300目的超细碳化硅，剩余的目数较小的碳化硅可配成新的切割液继续使用，由于碳化硅和硅粉的密度相差不大，因此，不论是剩余的碳化硅还是分离出去的超细碳化硅中都含有硅粉；最后，将分离出来的数目较大的混合有硅粉的超细碳化硅经过化学处理后排放掉。现有的切割废液处理方式仅能够回收利用聚乙二醇和一部分碳化硅，对于切割废液中的超细碳化硅和硅粉一般无法进行有效的回收利用，造成很大的浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够回收切割废液中硅粉的硅粉回收装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该硅粉回收装置，包括支架，所述支架上设置有壳体，所述壳体内设置有石墨埚，所述石墨埚的外表面缠绕有加热线圈，所述石墨埚内盛装有熔融状态的硅液，所述石墨埚的上方设置有石墨管，所述石墨管的下端延伸至硅液中且石墨管的下端面距离硅液液面的距离为300-350mm，所述石墨管的上端连接有导料管，所述导料管的一端与石墨管的上端密封连接，导料管的另一端为粉状物料入口，粉状物料入口处设置有料斗，所述导料管上连接气管，所述气管的一端连接有气源，另一端为出气口且出气口与导料管连通，所述气源内为压缩气体，所述气管内的气体从出气口喷出时的方向与导料管的中心轴线之间的夹角小于90°,所述气管内气体的压力为0.1-0.2个标准大气压。

进一步的是，所述石墨管的下端面距离硅液液面的距离为300mm，所述气管内气体的压力为0.15个标准大气压。

进一步的是，所述气源为氮气源。

进一步的是，所述气管内的气体从出气口喷出时的方向与导料管的中心轴线之间的夹角为10-30°。

进一步的是，所述壳体上连接有石墨V形槽，所述石墨V形槽的一端连接在壳体上端且延伸至石墨埚的内表面，所述石墨V形槽的另一端斜向上延伸。

进一步的是，所述加热线圈为电磁线圈。

进一步的是，所述壳体与支架通过可转动结构连接。

进一步的是，所述可转动结构包括牵引绳、卷线设备、第一支撑轴、第二支撑轴、定滑轮，所述第一支撑轴、第二支撑轴对称设置在壳体的外侧壁上且第一支撑轴的中心轴线与第二支撑轴的中心轴线互相重合，第一支撑轴的中心轴线与石墨埚的竖直中心轴线互相垂直且相交，所述第一支撑轴、第二支撑轴分别通过轴承固定在支架上，所述定滑轮位于壳体的一侧，且定滑轮和石墨埚的竖直中心轴线所在的平面与第一支撑轴的中心轴线互相垂直，所述定滑轮通过立柱固定在支架上，所述卷线设备固定在支架上，所述定滑轮所在的水平面高于第一支撑轴所在的水平面，所述定滑轮所在的水平面高于卷线设备所在的水平面，且壳体与卷线设备分别位于定滑轮的两侧，所述壳体的下端固定有挂钩，所述牵引绳的一端固定在挂钩上，另一端绕过定滑轮后去卷线设备相连接，当卷线设备工作时，带动牵引绳移动。

进一步的是，所述卷线设备为自动巻线机。

本发明的有益效果是：该硅粉回收装置在使用时，先将硅料放入石墨埚内，然后将加热线圈与电源接通，加热线圈工作对石墨埚内的硅料进行加热至熔化并持续加热，使石墨埚内的硅料呈熔融状态的硅液，然后将石墨管的下端插入硅液内，并控制石墨管的下端面距离硅液液面的距离为300-350mm，接着将超细碳化硅和硅粉混合物料投入料斗中，同时打开气源的开关，使气源内的压缩气体沿气管喷入导料管内，压缩气体在沿导料管流动时会将料斗内的超细碳化硅和硅粉混合物料吸入导料管并裹带沿导料管移动，最后从石墨管的下端喷出进入硅液内，当压缩气体裹带着超细碳化硅和硅粉混合物料进入硅液内时，由于碳化硅的熔点远远高于硅粉的熔点，因此，进入硅液的硅粉会逐渐被硅液所熔化实现硅粉的回收利用，没有被熔化的碳化硅在压缩气体的裹带下从硅液中逐渐冒出，并在气流的喷射作用下吹出石墨埚，整个过程可持续进行，硅粉的回收效率较高。

附图说明

图1是本发明所述硅粉回收装置的结构示意图；

图2是本发明所述硅粉回收装置的俯视图；

图中标记说明：支架1、壳体2、石墨埚3、加热线圈4、石墨管5、导料管6、粉状物料入口7、气管8、气源9、石墨V形槽10、可转动结构11、牵引绳1101、卷线设备1102、第一支撑轴1103、第二支撑轴1104、定滑轮1105、立柱1106、挂钩1107、料斗12。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

如图1至2所示，该硅粉回收装置，包括支架1，所述支架1上设置有壳体2，所述壳体2内设置有石墨埚3，所述石墨埚3的外表面缠绕有加热线圈4，所述石墨埚3内盛装有熔融状态的硅液，所述石墨埚3的上方设置有石墨管5，所述石墨管5的下端延伸至硅液中且石墨管5的下端面距离硅液液面的距离为300-350mm，所述石墨管5的上端连接有导料管6，所述导料管6的一端与石墨管5的上端密封连接，导料管6的另一端为粉状物料入口7，粉状物料入口7处设置有料斗12，所述导料管6上连接气管8，所述气管8的一端连接有气源9，另一端为出气口且出气口与导料管6连通，所述气源9内为压缩气体，所述气管8内的气体从出气口喷出时的方向与导料管6的中心轴线之间的夹角小于90°，所述气管8内气体的压力为0.1-0.2个标准大气压。该硅粉回收装置在使用时，先将硅料放入石墨埚3内，然后将加热线圈4与电源接通，加热线圈4工作对石墨埚3内的硅料进行加热至熔化并持续加热，使石墨埚3内的硅料呈熔融状态的硅液，然后将石墨管5的下端插入硅液内，并控制石墨管5的下端面距离硅液液面的距离为300-350mm，接着将超细碳化硅和硅粉混合物料投入料斗12中，同时打开气源9的开关，使气源9内的压缩气体沿气管8喷入导料管6内，压缩气体在沿导料管6流动时会将料斗12内的超细碳化硅和硅粉混合物料吸入导料管6并裹带沿导料管6移动，最后从石墨管5的下端喷出进入硅液内，当压缩气体裹带着超细碳化硅和硅粉混合物料进入硅液内时，由于碳化硅的熔点远远高于硅粉的熔点，因此，进入硅液的硅粉会逐渐被硅液所熔化实现硅粉的回收利用，没有被熔化的碳化硅在压缩气体的裹带下从硅液中鼓泡逐渐冒出，并在气流的喷射作用下吹出石墨埚3，整个过程可持续进行，硅粉的回收效率较高。

在上述实施方式中，石墨管5的下端面距离硅液液面的距离以及气管8内的气体压力大小至关重要，如果石墨管5的下端面距离硅液液面的距离较大、气压较小，虽然可以保证硅粉能够被全部熔化，但是碳化硅颗粒则无法全部被吹出石墨埚3，如果石墨管5的下端面距离硅液液面的距离较下、气压较大，虽然能够保证碳化硅颗粒全部被吹出石墨埚3，但是，硅粉来不及被熔化，也会被同时吹出石墨埚3，不能达到回收硅粉的目的，为了既能够同时保证硅粉被全部熔化，同时，又可以使全部的碳化硅颗粒被吹出石墨埚3，所述石墨管5的下端面距离硅液液面的距离为300mm，所述气管8内氮气的压力为为0.15个标准大气压。

为了避免硅料被氧化，所述气源9为氮气源9，氮气为惰性气体，可以有效避免硅料被氧化，同时氮气成本较低。

为了保证压缩气体的裹带效果，所述气管8内的气体从出气口喷出时的方向与导料管6的中心轴线之间的夹角为10-30°，该角度不会对气体的流动造成明显的阻碍，可以保证压缩气体顺利的流通。

当硅粉的回收结束后，需要将石墨埚3内的硅液倒出冷却成型，方便使用，为了方便将石墨埚3内的硅液倒出，所述壳体2上连接有石墨V形槽10，所述石墨V形槽10的一端连接在壳体2上端且延伸至石墨埚3的内表面，所述石墨V形槽10的另一端斜向上延伸。通过设置石墨V形槽10，在倒出硅液时，只需将石墨埚3倾斜一定角度，石墨埚3内的硅液便可以沿着石墨V形槽10流入到指定的容器内。

进一步的，为了提高加热效果，所述加热线圈4为电磁线圈。

另外，为了方便倾倒硅液，所述壳体2与支架1通过可转动结构11连接。所述可转动结构11可以采用现有的转轴驱动方式，比如，在壳体2的两侧分别设置两个转轴，两个转轴分别通过轴承固定在支架1上，在转轴的末端连接有驱动轮，并设置一个使驱动轮转动的驱动电机，这种方式虽然结构简单，但是由于装满有硅液的石墨埚3质量较重，采用此方法驱动电机需要较大的驱动力才能使壳体2转动，驱动电机承受的负荷较大，容易损坏，同时，转轴承载较大的旋转作用力，也容易被扭断，安全性不高。为此，本发明提供了一种能够安全性较高的可转动结构11，具体的，所述可转动结构11包括牵引绳1101、卷线设备1102、第一支撑轴1103、第二支撑轴1104、定滑轮1105，所述第一支撑轴1103、第二支撑轴1104对称设置在壳体2的外侧壁上且第一支撑轴1103的中心轴线与第二支撑轴1104的中心轴线互相重合，第一支撑轴1103的中心轴线与石墨埚3的竖直中心轴线互相垂直且相交，所述第一支撑轴1103、第二支撑轴1104分别通过轴承固定在支架1上，所述定滑轮1105位于壳体2的一侧，且定滑轮1105和石墨埚3的竖直中心轴线所在的平面与第一支撑轴1103的中心轴线互相垂直，所述定滑轮1105通过立柱1106固定在支架1上，所述卷线设备1102固定在支架1上，所述定滑轮1105所在的水平面高于第一支撑轴1103所在的水平面，所述定滑轮1105所在的水平面高于卷线设备1102所在的水平面，且壳体2与卷线设备1102分别位于定滑轮1105的两侧，所述壳体2的下端固定有挂钩1107，所述牵引绳1101的一端固定在挂钩1107上，另一端绕过定滑轮1105后去卷线设备1102相连接，当卷线设备1102工作时，带动牵引绳1101移动。该可转动结构11在使壳体2转动时，只需驱动卷线设备1102，使牵引绳1101移动，牵引绳1101移动时会拉动壳体2底部使壳体2绕第一支撑轴1103、第二支撑轴1104转动，该结构卷线设备1102承受拉力，其只需使用较小的拉力即可使壳体2转动，同时，第一支撑轴1103、第二支撑轴1104不承受旋转作用力，卷线设备1102和第一支撑轴1103、第二支撑轴1104不容易被损坏，不容易发生事故，安全性较高，而且卷线设备1102和第一支撑轴1103、第二支撑轴1104的使用寿命也大大提高。进一步的是，所述卷线设备1102为自动巻线机。

Claims (9)

1.一种硅粉回收装置，其特征在于：包括支架(1)，所述支架(1)上设置有壳体(2)，所述壳体(2)内设置有石墨埚(3)，所述石墨埚(3)的外表面缠绕有加热线圈(4)，所述石墨埚(3)内盛装有熔融状态的硅液，所述石墨埚(3)的上方设置有石墨管(5)，所述石墨管(5)的下端延伸至硅液中且石墨管(5)的下端面距离硅液液面的距离为300-350mm，所述石墨管(5)的上端连接有导料管(6)，所述导料管(6)的一端与石墨管(5)的上端密封连接，导料管(6)的另一端为粉状物料入口(7)，粉状物料入口(7)处设置有料斗(12)，所述导料管(6)上连接气管(8)，所述气管(8)的一端连接有气源(9)，另一端为出气口且出气口与导料管(6)连通，所述气源(9)内为压缩气体，所述气管(8)内的气体从出气口喷出时的方向与导料管(6)的中心轴线之间的夹角小于90°,所述气管(8)内气体的压力为0.1-0.2个标准大气压。

2.如权利要求1所述的硅粉回收装置，其特征在于：所述石墨管(5)的下端面距离硅液液面的距离为300mm，所述气管(8)内气体的压力为0.15个标准大气压。

3.如权利要求1所述的硅粉回收装置，其特征在于：所述气源(9)为氮气源(9)。

4.如权利要求1所述的硅粉回收装置，其特征在于：所述气管(8)内的气体从出气口喷出时的方向与导料管(6)的中心轴线之间的夹角为10-30°。

5.如权利要求1所述的硅粉回收装置，其特征在于：所述壳体(2)上连接有石墨V形槽(10)，所述石墨V形槽(10)的一端连接在壳体(2)上端且延伸至石墨埚(3)的内表面，所述石墨V形槽(10)的另一端斜向上延伸。

6.如权利要求5所述的硅粉回收装置，其特征在于：所述加热线圈(4)为电磁线圈。

7.如权利要求6所述的硅粉回收装置，其特征在于：所述壳体(2)与支架(1)通过可转动结构(11)连接。

8.如权利要求7所述的硅粉回收装置，其特征在于：所述可转动结构(11)包括牵引绳(1101)、卷线设备(1102)、第一支撑轴(1103)、第二支撑轴(1104)、定滑轮(1105)，所述第一支撑轴(1103)、第二支撑轴(1104)对称设置在壳体(2)的外侧壁上且第一支撑轴(1103)的中心轴线与第二支撑轴(1104)的中心轴线互相重合，第一支撑轴(1103)的中心轴线与石墨埚(3)的竖直中心轴线互相垂直且相交，所述第一支撑轴(1103)、第二支撑轴(1104)分别通过轴承固定在支架(1)上，所述定滑轮(1105)位于壳体(2)的一侧，且定滑轮(1105)和石墨埚(3)的竖直中心轴线所在的平面与第一支撑轴(1103)的中心轴线互相垂直，所述定滑轮(1105)通过立柱(1106)固定在支架(1)上，所述卷线设备(1102)固定在支架(1)上，所述定滑轮(1105)所在的水平面高于第一支撑轴(1103)所在的水平面，所述定滑轮(1105)所在的水平面高于卷线设备(1102)所在的水平面，且壳体(2)与卷线设备(1102)分别位于定滑轮(1105)的两侧，所述壳体(2)的下端固定有挂钩(1107)，所述牵引绳(1101)的一端固定在挂钩(1107)上，另一端绕过定滑轮(1105)后去卷线设备(1102)相连接，当卷线设备(1102)工作时，带动牵引绳(1101)移动。

9.如权利要求8所述的硅粉回收装置，其特征在于：所述卷线设备(1102)为自动巻线机。