CN107363034A - 一种硅块清洗烘干装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种硅块清洗烘干装置，包括：清洗单元，其用于对破碎完成后的硅块表面进行清洗处理；烘干单元，其用于对清洗完成后的硅块进行烘干处理；以及，冷却单元，其用于对烘干完成后的硅块进行冷却处理。本发明所述硅块清洗烘干装置能够充分清洗硅块以去除其表面残留物和划痕。

Description

一种硅块清洗烘干装置

技术领域

本发明涉及硅生产技术领域，具体涉及一种硅块清洗烘干装置。

背景技术

多晶硅是太阳能光伏行业的基础材料。目前，多晶硅生产主要采用改良西门子法(即三氯氢硅还原法)，指的是利用气相沉积法在还原炉中通过H₂来还原SiHCl₃从而制备多晶硅棒，具体反应方程式为：

3SiHCl₃+H₂→2Si+5HCl+SiCl₄

通过改良西门子法生产出来的多晶硅棒，经转运箱运输到产品整理工序后，先将硅棒从转运箱内取出，然后在特定的平台上，将棒状产品破碎为满足客户要求的具有一定线性尺寸的块状产品。

现有技术中，破碎完成后的多晶硅块进行表面吹扫后就直接进行称重包装。

但是，由于多晶硅属于高纯产品，在破碎的过程中会因工装器具以及空气、人员的接触而使得硅块表面附着有金属杂质，从而被金属杂质污染，导致多晶硅表面金属含量超标，进而导致多晶硅产品生产出的下游产品质量不合格，影响企业的经营效益。此外，在破碎的过程中还会因硅块间摩擦而导致硅块表面残留硅粉，甚至产生划痕，影响多晶硅的外观质量，而外观较差会导致客户对产品质量质疑，不利于产品的销售。而仅通过表面清扫工艺无法完全去除硅块表面附着的金属杂质、残留的硅粉及划痕。

因此，设计一种能够充分清洗硅块以去除其表面残留物和划痕的装置成为目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中所存在的上述缺陷，提供一种能够充分清洗硅块以去除其表面残留物和划痕的硅块清洗烘干装置。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种硅块清洗烘干装置，其包括：

清洗单元，其用于对破碎完成后的硅块表面进行清洗处理；

烘干单元，其用于对清洗完成后的硅块进行烘干处理；以及，

冷却单元，其用于对烘干完成后的硅块进行冷却处理。

优选地，还包括料篮，所述硅块置于所述料篮中。

优选地，还包括输送单元，其用于将盛放有硅块的料篮从硅破碎系统料道传输至清洗单元入口，以及将清洗完成后的所述料篮从清洗单元出口传输至烘干单元入口，且依次经烘干单元内部、冷却单元内部后传输至包装区料道。

优选地，所述清洗单元包括三个清洗槽，分别为第一清洗槽、第三清洗槽和第四清洗槽，每个清洗槽中均设置有清洗介质和能够通过槽壁将超声波辐射至槽内清洗介质的超声波清洗器，用以通过超声波清洗硅块表面；盛放有硅块的料篮依次经过第一清洗槽、第三清洗槽和第四清洗槽的清洗后进入烘干单元。

优选地，所述清洗单元还包括第二清洗槽，其内设置有弱酸溶液，用以通过弱酸溶液清洗硅块表面；盛放有硅块的料篮依次经过第一至第四清洗槽的清洗后进入烘干单元。

优选地，所述清洗单元还包括脱水槽和热风风切子单元，依次经过第一清洗槽、第三清洗槽和第四清洗槽清洗后的所述料篮进入脱水槽，所述热风风切子单元用于将压缩空气加热到预设温度后对进入脱水槽内的所述料篮进行往复式吹扫，以对所述料篮内的硅块进行初步干燥，经吹扫后的所述料篮进入烘干单元。

优选地，所述清洗单元还包括清洗介质补充子单元和溢流管道，所述清洗介质补充子单元用于持续向第一清洗槽、第三清洗槽和第四清洗槽内补充清洗介质，而从第四清洗槽顶部溢出的清洗介质通过溢流管道溢流至第三清洗槽，从第三清洗槽顶部溢出的清洗介质通过溢流管道溢流至第一清洗槽，从第一清洗槽顶部溢出的清洗介质经废液槽暂存后通过排污泵排放至下游硅粉沉淀处理工序。

优选地，所述烘干单元包括中空的壳体和设置于壳体内的微波发生器，所述微波发生器用于向进入壳体内的硅块发射微波，以提高硅块表面的温度。

优选地，所述烘干单元还包括真空泵，其用于将所述壳体抽真空。

优选地，所述烘干单元还包括设置于壳体内的蒸汽加热器，其用于通过蒸汽对壳体内的硅块进行加热，以保持硅块表面的温度。

优选地，所述冷却单元具体用于采用压缩空气对烘干完成后的硅块表面进行降温处理。

有益效果：

本发明所述硅块清洗烘干装置使破碎完成后的硅块依次经过清洗、烘干和冷却处理，既能够充分清洗硅块以去除其表面残留物(金属杂质和硅粉)和划痕，又能够彻底烘干清洗完成后的硅块，以便于下游包装处理，还能将烘干完成后的硅块冷却至适合下游包装工序的温度，以节省等待冷却的时间。

附图说明

图1为本发明实施例2提供的硅块清洗烘干装置的清洗单元的主视图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1的左视图；

图4为本发明实施例2提供的硅块清洗烘干装置的烘干单元和冷却单元的主视图；

图5为图4的俯视图；以及

图6为图4中烘干单元的左视图。

图中：100－清洗单元；101－第一清洗槽；102－第二清洗槽；103－第三清洗槽；104－第四清洗槽；105－脱水槽；106－超声波清洗器；107－热风风切子单元；108－第一水雾收集器；109－第二水雾收集器；200－移动单元；201－机械手；300－输送单元；400－料篮；500－烘干单元；501－壳体；502－微波源发生器；503－蒸汽加热器；504－真空泵；A、B－自动密封门；600－冷却单元。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。

本发明主要运用于硅生产过程中的后端处理阶段，具体为硅破碎阶段与硅块包装阶段之间的处理阶段。需要说明的是，本发明中所指的“硅”不仅包括多晶硅，还包括单晶硅以及其他需要破碎、包装的硅材料。

实施例1：

本实施例提供一种硅块清洗烘干装置，其包括清洗单元、烘干单元和冷却单元。

所述清洗单元用于对破碎完成后的硅块表面进行清洗处理，以去除其表面残留物(金属杂质和硅粉)和划痕；所述烘干单元用于对清洗完成后的硅块进行烘干处理，以彻底烘干其表面的水分；所述冷却单元用于对烘干完成后的硅块进行冷却处理，以将其冷却至适合下游包装工序的温度。

本实施例所述硅块清洗烘干装置既能够去除硅块表面残留物，又能够烘干硅块表面的水分，还能够将硅块冷却至适合包装的温度。

实施例2：

本实施例提供一种硅块清洗烘干装置，如图1～6所示，所述硅块清洗烘干装置包括清洗单元100、烘干单元500、冷却单元600、输送单元300和料篮400。图中的箭头表示料篮400的前进方向。

本实施例中，来自硅破碎系统料道的破碎完成后的硅块置于料篮400中。料篮400采用PP(Polypropylene，聚丙烯)材质或PVDF(Poly(vinylidene fluoride)，聚偏氟乙烯)材质注塑成型，其5个面板(即前面板、后面板、左面板、右面板和底面板)均匀布置有直径为3～5mm的孔，孔间距约10mm。料篮400的长约1000mm，宽约500mm，高约200mm(不含挂钩部分)，厚约10mm，每篮内可装料50～100mm厚，重量约60kg。

输送单元300将盛放有硅块的料篮400从硅破碎料道途经上料台(图中未示出)、暂存料台A(图中未标出)传输至清洗单元100入口，其中暂存料台A位于清洗单元100入口的后方，并与上料台对接。

清洗单元100用于对输入的料篮400中的硅块表面进行清洗处理，以去除其表面残留物和划痕，并将清洗完成后的所述料篮400从出口输出至暂存料台B(图中未标出)，其中暂存料台B位于清洗单元100出口和烘干单元500之间。

然后输送单元300将清洗完成后的所述料篮400从清洗单元100出口途经暂存料台B传输至烘干单元500入口，依次经烘干单元500内部、冷却单元600内部后经下料台传输至包装区料道，其中，冷却单元600设置在暂存料台C(图中未标出)上，暂存料台C位于烘干单元500出口前方并与下料台对接，而下料台与包装区料道对接，烘干单元500用于对输入其中的料篮400中的硅块进行烘干处理，以彻底烘干硅块表面的水分，冷却单元600用于对烘干完成后的料篮400中的硅块进行冷却处理，并冷却至适合下游包装工序的温度。

本实施例中，输送单元300采用直角周转输送系统(上料台与暂存料台A之间、暂存料台C与下料台之间均为直角输送)，以最大程度上实现自动上料、下料，节约人力成本。

下面结合附图详细描述本实施例中的清洗单元100、烘干单元500和冷却单元600的结构。

如图1～3所示，所述清洗单元100包括依次设置的可呈直线排列的第一清洗槽101、第二清洗槽102、第三清洗槽103、第四清洗槽104和脱水槽105。从清洗单元100入口输入的盛放有硅块的料篮400依次进入第一至第四清洗槽、和脱水槽105。每个槽的长约650mm、宽约500mm、高约450mm，并采用PP材质板制成。

其中，第一清洗槽101、第三清洗槽103和第四清洗槽104中均设置有清洗介质和能够通过槽壁将超声波辐射至槽内清洗介质的超声波清洗器106，用以通过超声波对料篮400内的硅块表面进行清洗。

具体地，所述超声波清洗器106包括超声波发生器(图中未示出)和超声波换能器(图中未示出)。

超声波发生器用于将电能转换成与超声波换能器相匹配的高频交流电信号，从而驱动超声波换能器工作；超声波换能器用于将所述高频交流电信号转换成高频机械振荡(即超声波)并传播到清洗介质中去，由于受到超声波的辐射，使槽内清洗介质产生微气泡，而微气泡能够在超声波的作用下保持振动，破坏附着物(如硅粉)与硅块表面的吸附，引发附着物层的疲劳破坏，从而被驳离，即利用气体型气泡的振动对硅块表面进行擦洗。

本实施例中，所述清洗介质采用电阻为18兆欧的超纯水。

为保证超声波清洗效果，优选地，在第一清洗槽101、第三清洗槽103和第四清洗槽104内均设置有电加热器，用以保持槽内的清洗介质的温度在50～60℃之间，其中电加热器外可包覆有铁氟龙，以降低金属污染；超声波的频率为28kHz，功率为6.6kW。

在第一清洗槽101的底部四周还可以设置鼓泡管，以实现鼓泡清洗。当然，在第一清洗槽101中，超声波清洗与鼓泡清洗不可同时进行，只能择一。

第二清洗槽102内设置有弱酸溶液，用以通过弱酸溶液清洗硅块表面，从而去除硅块表面附着的金属杂质。

本实施例中，所述弱酸溶液为浓度在3％-5％之间的HF酸溶液。HF酸与硅块表面附着的金属杂质反应，能够降低硅块表面金属杂质的含量，且不会影响硅块的整体品质。经发明人实际验证，该浓度范围内的HF酸溶液对金属杂质的清洗效果最好。

当然，第一清洗槽101、第三清洗槽103和第四清洗槽104中的清洗介质，以及第二清洗槽102中弱酸溶液的高度均需没过料篮400内的硅块的高度，以使硅块能够完全浸泡在清洗介质/弱酸溶液中，因而获得更好的清洁效果。

经过前述第一至第四清洗槽的清洗后，料篮400内的硅块表面遗留有水珠，为了减少后续微波烘干时间，提升烘干效果，以及与后续烘干工序更好地衔接，本实施例中，在脱水槽105上方和/或下方设置热风风切子单元107，用于通过加热包将压缩空气加热到预设温度后形成热风，并对进入脱水槽105内的所述料篮进行往复式吹扫，以对所述料篮400内的硅块进行初步干燥。

具体地，所述热风风切子单元107包括压缩空气管、控制模块、移动模块和加热包(以上部件图中均未示出)。其中，加热包为专门用于加热压缩空气的设备；压缩空气管采用不锈钢管制成，其上开设有预设数量的孔，且每个开孔处安装一个扇形风嘴。

控制模块用于控制移动模块按照预设轨迹移动，移动模块用于在控制模块的控制下带动呈水平状态的压缩空气管按照预设轨迹移动。本实施例中，所述预设轨迹为上、下移动往复式扫描。当压缩空气管移动时，经过加热包加热至预设温度的压缩空气从压缩空气管上的扇形喷嘴喷出，压力为0.3～0.5MPa，从而对料篮内的硅块进行往复式吹扫，以实现硅块的初步干燥，降低后续烘干单元500的负荷，提升干燥品质；而且，将压缩空气加热并控制在预设温度后再对硅块进行吹扫，可以保持硅块表面的温度，避免吹扫时带走硅块表面的热量，降低后续微波烘干过程中的升温时间，提升烘干效率。本实施例中，所述预设温度为75～85℃。

本实施例中，为了保证热风吹扫过程中硅块表面的洁净度，所述压缩空气为经过多级过滤(净化)处理后的洁净压缩空气，过滤等级为0.01μm。

此外，所述清洗单元200还包括清洗介质补充子单元、供酸子单元和溢流管道。

具体地，所述清洗介质补充子单元用于从槽体底部持续向第一清洗槽101、第三清洗槽103和第四清洗槽104内补充清洗介质，以实现自动加水；供酸子单元用于从槽体底部持续向第二清洗槽102内补充弱酸溶液，以实现自动加酸。当加入的清洗介质/弱酸溶液多于对应槽的容量时，多出的清洗介质/弱酸溶液就从对应槽的顶部溢出，从而将表面漂浮的杂质排出，以保证各个槽内清洗介质/弱酸溶液的洁净度。

由于盛放有硅块的料篮400依次进入第一至第四清洗槽、和脱水槽105，故第一清洗槽101中的残渣(硅粉或硅渣)较多，而第三清洗槽103中的残渣较少，第四清洗槽104中的残渣最少，因此为了节约清洗介质，可以使从第四清洗槽104顶部溢出的清洗介质通过溢流管道溢流至第三清洗槽103，从第三清洗槽103顶部溢出的清洗介质通过溢流管道溢流至第一清洗槽101，从第一清洗槽101顶部溢出的清洗介质经废液槽暂存后通过排污泵排放至下游硅粉沉淀处理工序，其中第三清洗槽103和第四清洗槽104的溢流量为3～5L/min。此外，从第二清洗槽102顶部溢出的弱酸溶液需经下游中和处理工序(包括高盐废水设备)进行中和处理后再排放，以免污染环境。

为了进一步保证第二至第四清洗槽内清洗介质/弱酸溶液的洁净度，第二至第四清洗槽中每个清洗槽均包括相连通的主槽和副槽、设置在连通通道上的滤网、以及使清洗介质/弱酸溶液通过连通通道在主槽和副槽之间循环的循环泵，从而实现清洗介质/弱酸溶液的循环过滤，将杂质收集。其中主槽用于清洗硅块；滤网的过滤等级为5-25μm。对于第二清洗槽102而言，其内的弱酸溶液经前述循环过滤后再从顶部溢出可减少对后续处理设备的损害，并降低环境污染。

进一步地，所述硅块清洗烘干装置还包括移动单元200，其用于将盛放有硅块的料篮400依次在前述五个槽之间转运，从而使所述料篮400依次进入前述五个槽内处理(清洗/吹扫)，然后从清洗单元200出口输出至暂存料台B。

本实施例中，所述移动单元200采用多臂机械手设备。如图1所示，移动单元200包括控制模块(图中未示出)和多组机械手201。每组机械手201包括偶数个机械手201(例如，4个机械手201)，且对应一个料篮400，用于在控制模块的控制下将对应的料篮400抬起、向前移动预设距离、放下，从而在同时清洗多个料篮内的硅块时保证各个槽内料篮的清洗时间、脱水时间在节拍上一致。优选地，每个槽内料篮的清洗时间、脱水时间相同，均为2分钟。

具体地，输送单元300将盛放有硅块的1#料篮从硅破碎料道传输至接近清洗单元100入口的暂存料台A上，接着位于1#料篮正上方并与其对应的一组机械手下降后抓住1#料篮，然后上升从而将1#料篮向上抬起并向前移动至第一清洗槽101的上方，再下降从而将1#料篮浸入第一清洗槽101内，待清洗时间(一般为2分钟)结束后，与1#料篮对应的一组机械手上升从而将1#料篮向上抬起并向前移动至第二清洗槽102的上方，再下降从而将1#料篮浸入第二清洗槽102内，待清洗时间(一般为2分钟)结束后，与1#料篮对应的一组机械手上升从而将1#料篮向上抬起并向前移动至第三清洗槽103的上方，再下降从而将1#料篮浸入第三清洗槽103内，待清洗时间(一般为2分钟)结束后，与1#料篮对应的一组机械手上升从而将1#料篮向上抬起并向前移动至第四清洗槽104的上方，再下降从而将1#料篮浸入第四清洗槽104内，待清洗时间(一般为2分钟)结束后，与1#料篮对应的一组机械手上升从而将1#料篮向上抬起并向前移动至脱水槽105内，待吹扫时间(一般为2分钟)结束后，与1#料篮对应的一组机械手上升从而将1#料篮向上抬起并向前移动至清洗单元100出口外的暂存料台B上，从而完成1#料篮的移动、清洗和吹扫工作。为了实现规模化的清洗，且节约清洗时间，输送单元300每隔预设时间(与清洗/吹扫时间相同，一般为2分钟)就采用步进或滚筒的方式把一个料篮(2#料篮、3#料篮、4#料篮…)传输至暂存料台A上接近清洗单元100入口的位置处，然后与该料篮对应的一组机械手采用与1#料篮对应的一组机械手相同的移动轨迹完成该料篮在各个槽之间的转运。与1#料篮对应的一组机械手将其从第一清洗槽101向上抬起的时刻，与2#料篮对应的一组机械手将其从暂存料台A向上抬起，而与2#料篮对应的一组机械手将其从第一清洗槽101向上抬起的时刻，与3#料篮对应的一组机械手将其从暂存料台A向上抬起，以此类推，从而使各个料篮依节拍依次前移，实现所有槽的处理(清洗/吹扫)时间一致，同时实现硅块的自动上料、下料动作。

此外，由于第一清洗槽101、第三清洗槽103和第四清洗槽104内的清洗介质加热时会产生水汽，脱水槽105内的料篮中的硅块在被热风吹扫的过程中也会产生水汽，因而，优选地，所述清洗单元100还包括第一水雾收集器108，用于将第一清洗槽101、第三清洗槽103和第四清洗槽104产生的水汽进行收集、排放。由于第二清洗槽102内的清洗介质是弱酸溶液，其挥发的酸性气体具有一定的腐蚀性，当采用HF酸时腐蚀性更甚，最好单独收集，因而，优选地，所述清洗单元100还包括第二水雾收集器109，用于将第二清洗槽102产生的水汽和酸性气体收集并排放至下游中和处理工序，其收集入口设置在第二清洗槽102附近，最好将该收集入口与第二清洗槽102密闭，以防止酸性气体挥发至环境中。

本实施例中，盛放有硅块的料篮400依次经过第一至第四清洗槽的清洗、以及脱水槽105的吹扫后进入烘干单元500。换言之，将盛放有硅块的料篮400依次通过超声波清洗、弱酸溶液清洗、超声波清洗、超声波清洗，即将超声波清洗和弱酸溶液清洗相结合，从而将硅块表面附着的硅粉及硅块表面的划痕去除，以及将硅块表面附着的金属杂质去除，降低硅块表面的金属杂质含量。同时由于采用了多臂机械手技术，使多个料篮以相同的节拍移动，满足了大规模清洗的需求。

当然，上述清洗单元100也可以只包括第一清洗槽101、第三清洗槽103和第四清洗槽104，或者上述清洗单元100可以只包括第一至第四清洗槽，或者上述清洗单元100可以只包括第一清洗槽101、第三清洗槽103、第四清洗槽104和脱水槽105。本领域技术人员可根据实际情况确定清洗单元100的具体结构。

如图2～4所示，所述烘干单元500包括中空的壳体501、设置于壳体内的微波发生器502、设置于壳体内底部附近的蒸汽加热器503和设置于壳体外的真空泵504。其中，蒸汽加热器503可以为现有的蒸汽盘管；壳体501采用不锈钢制成；壳体501上在烘干单元入口处设置有自动密封门A，在烘干单元出口处设置有自动密封门B。

所述微波发生器502用于向进入壳体内的料篮400中的硅块发射微波，作用在硅块表面的微波可快速提高硅块表面的温度，而不锈钢的壳体、蒸汽盘管等部件不会与微波发生作用，故不会升温。

由于硅块具有良好的吸波性，对微波的吸波能力强(微波能在2分钟内将硅块加热到150℃左右)，故采用微波来烘干硅块具有良好的可行性。但如果不加控制，微波会对硅块加热过快，导致硅块很容易升至较高的温度(140℃以上)，而硅生产具有很强的连续性，若温度太高，则下游的包装工序就无法直接包装，从而会影响整条生产线的进度。因此，优选地，烘干单元500还包括设置于壳体外的温度控制仪(图中未示出)，其与微波发生器502连锁，以控制微波发生器502的启停。具体地，温度控制仪用于实时监测硅块表面的温度，当硅块表面的温度超过90℃时，将微波发生器502关闭，当硅块表面的温度低于80℃时，将微波发生器502开启，从而保证烘干结束的硅块表面的温度不至于过高，便于下游的包装处理。

所述真空泵504用于将壳体501抽真空。

具体地，为了加快微波烘干的速度，减少烘干时间，在采用微波烘干前通过真空泵504将壳体501内抽真空，通过控制壳体501内的真空度来降低壳体内水分蒸发的温度，从而便于水分挥发。当然，抽真空时需要使自动密封门A和B关闭。

本实施例中，壳体501内真空度的预设值为0.08MPa。

所述蒸汽加热器503用于通过蒸汽对进入壳体内的料篮400中的硅块进行加热，以保持硅块表面的温度。

具体地，经过清洗单元100清洗、吹扫后的料篮中的硅块表面温度可达40～50℃，但是由于壳体501内需同时容纳多个料篮，空间比较大，而且硅块进入壳体501内之后还需经历关门、抽真空等操作之后才开始被微波加热，这些操作会耗费一定时间，导致进入壳体501内的料篮中的硅块表面温度下降，变相增加了微波烘干的时间。若要保持硅块表面的温度，就要保持壳体内部腔体的温度不低于从清洗单元100输出的硅块表面的温度，即不低于50℃，因此在壳体501内设置蒸汽加热器503，优选采用两组，分别设置在料篮沿前进方向的两侧，以通过蒸汽保持硅块表面的温度不下降，减少微波烘干的时间，节约微波能量消耗，提高装置工作效率。

本实施例中，为保证烘干单元500的烘干时间与清洗单元100的清洗时间在节拍上一致，从而使清洗工序与烘干工序连续，既节约能耗，又减少等待时间，可设计烘干单元500一次烘干5篮硅块，具体地，清洗单元100输出的料篮在暂存料台B上一边移动(步进方式或滚筒方式)一边聚集，一旦集齐5篮，就快速地一次性送入壳体501中，待烘干完毕后再快速地一次性排出至暂存料台C，然后再将集齐的另外5个料篮快速地一次性送入壳体501中，直至完成所有的烘干工作。

当每个槽内料篮的清洗、脱水时间均为2分钟时，从n#料篮落在暂存料台B上开始至(n+4)#料篮落在暂存料台B上结束的用时为8分钟(即集齐5篮用时为8分钟)，这5个料篮一次性送入烘干单元500的壳体内部用时为2分钟，故二者的用时之和为10分钟，其中n＝1+5m，m为不小于0的整数。而5个料篮进入壳体501内之后，自动密封门A和B关闭需20秒左右，抽真空需2分钟左右，当壳体内真空度达到预设值时进行保压，微波烘干5篮硅块需7分钟左右(微波烘干时可使输送单元300位于壳体内部的部分慢速地来回往复运动，以提高烘干效果)，自动密封门A和B开启需20秒左右，故从5个料篮进入壳体501内开始至这5个料篮一次性从壳体501输出的整个烘干处理的时间不超过10分钟，从而实现烘干工序与清洗工序完美衔接，通过对清洗工序和烘干工序节拍的控制可以在保证产能的情况下满足烘干质量。

现有的烘干工艺为热风烘干，当应用于大规模清洗生产过程中时，烘干时间较长，且对于5-25mm的硅料无法做到彻底烘干，烘干效果较差。为解决这一问题，本实施例引入真空微波烘干工艺，即使应用于大规模清洗生产过程中，烘干时间也较短(每组料篮的烘干时间小于10分钟)，对于任意尺寸的硅料，其烘干效果均优于现有烘干技术，且烘干后温度低，便于下游包装处理，节约能耗；此外，为保证烘干效率，本实施例还采用了蒸汽盘管，以保持硅块表面的温度，节约微波能量消耗。

当然，上述烘干单元500也可以只包括设置于壳体内的微波发生器502，或者上述烘干单元500可以只包括设置于壳体内的微波发生器502和蒸汽加热器503，或者上述烘干单元500可以只包括设置于壳体内的微波发生器502和设置于壳体外的真空泵504。本领域技术人员可根据实际情况确定烘干单元500的具体结构。

如图2～4所示，所述冷却单元600用于采用压缩空气对进入冷却单元600的料篮400内的硅块表面进行降温处理。

具体地，经烘干单元500烘干后的料篮中的硅块表面的温度在100℃左右(如烘干单元500包括温度控制仪，则此处温度在80～90℃之间)，而下游的包装工序中采用的包装袋由聚乙烯(polyethylene，简称PE)制成，且一般为人工包装，若硅块表面温度过高就无法直接包装，因此采用冷却单元600对硅块表面进行降温处理，并冷却至适合下游包装工序的温度。

冷却单元600可包括压缩空气管，其上开设有预设数量的孔，且每个开孔处安装一个扇形风嘴，使压缩空气从压缩空气管上的扇形喷嘴喷出，从而对料篮内的硅块进行吹扫，以降低硅块表面的温度。当然，冷却单元600还可以包括控制模块、移动模块等部件，以实现压缩空气管在喷气过程中按照预设轨迹移动，降温效果更好。

本实施例中，为了保证冷却过程中硅块表面的洁净度，所述压缩空气为经过多级过滤(净化)处理后的洁净压缩空气，过滤等级为0.01μm。

为保证冷却单元600的冷却时间与烘干单元500的烘干时间在节拍上一致，从而使烘干工序与冷却工序连续，既节约能耗，又减少等待时间，可设计冷却单元600一次冷却5篮硅块，即接收烘干单元500一次性输出的5个料篮，待全部冷却完毕后，由输送单元300采用步进或滚筒的方式输送至下料台，再经由下料台输送至下游包装区料道。

综上所述，由于本实施例的硅块清洗烘干装置包括上述结构的清洗单元100、上述结构的烘干单元500和上述结构的冷却单元600，既能充分、有效地去除硅块表面残留物(金属杂质和硅粉)和划痕，又能够彻底烘干清洗完成后的硅块，烘干时间短且效果好，能耗低，还能将烘干完成后的硅块迅速冷却至适合下游包装工序的温度，节约了时间。

而且，发明人经实际应用发现，若硅的月产量为750吨，则按照每月30天，每天排两个班，每班8小时(即每天工作16小时)计算，月清洗量正好为750吨，从而既实现了硅块的规模化清洗，又使硅的清洗量与生产量良好匹配。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种硅块清洗烘干装置，其特征在于，包括：

清洗单元，其用于对破碎完成后的硅块表面进行清洗处理；

烘干单元，其用于对清洗完成后的硅块进行烘干处理；以及，

冷却单元，其用于对烘干完成后的硅块进行冷却处理。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括料篮，所述硅块置于所述料篮中。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括输送单元，其用于将盛放有硅块的料篮从硅破碎系统料道传输至清洗单元入口，以及将清洗完成后的所述料篮从清洗单元出口传输至烘干单元入口，且依次经烘干单元内部、冷却单元内部后传输至包装区料道。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述清洗单元包括三个清洗槽，分别为第一清洗槽、第三清洗槽和第四清洗槽，每个清洗槽中均设置有清洗介质和能够通过槽壁将超声波辐射至槽内清洗介质的超声波清洗器，用以通过超声波清洗硅块表面；盛放有硅块的料篮依次经过第一清洗槽、第三清洗槽和第四清洗槽的清洗后进入烘干单元。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述清洗单元还包括第二清洗槽，其内设置有弱酸溶液，用以通过弱酸溶液清洗硅块表面；盛放有硅块的料篮依次经过第一至第四清洗槽的清洗后进入烘干单元。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述清洗单元还包括脱水槽和热风风切子单元，依次经过第一清洗槽、第三清洗槽和第四清洗槽清洗后的所述料篮进入脱水槽，所述热风风切子单元用于将压缩空气加热到预设温度后对进入脱水槽内的所述料篮进行往复式吹扫，以对所述料篮内的硅块进行初步干燥，经吹扫后的所述料篮进入烘干单元。

7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述清洗单元还包括清洗介质补充子单元和溢流管道，所述清洗介质补充子单元用于持续向第一清洗槽、第三清洗槽和第四清洗槽内补充清洗介质，而从第四清洗槽顶部溢出的清洗介质通过溢流管道溢流至第三清洗槽，从第三清洗槽顶部溢出的清洗介质通过溢流管道溢流至第一清洗槽，从第一清洗槽顶部溢出的清洗介质经废液槽暂存后通过排污泵排放至下游硅粉沉淀处理工序。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述烘干单元包括中空的壳体和设置于壳体内的微波发生器，所述微波发生器用于向进入壳体内的硅块发射微波，以提高硅块表面的温度。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述烘干单元还包括真空泵，其用于将所述壳体抽真空。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述烘干单元还包括设置于壳体内的蒸汽加热器，其用于通过蒸汽对壳体内的硅块进行加热，以保持硅块表面的温度。

11.根据权利要求1～10中任一项所述的装置，其特征在于，所述冷却单元具体用于采用压缩空气对烘干完成后的硅块表面进行降温处理。