CN110817880A - 一种纳米金属硅粒的生产方法 - Google Patents

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王浩
王永
李灿华
徐文珍
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Abstract

本发明公开了一种纳米金属硅粒的生产方法，将原料硅泥通过预脱水或晾干处理，再经破碎机破碎后加入粘合剂混匀，混合料由辅送带送入造粒机内造粒，该辅送带终端设置磁头除铁与磁性材料杂质，之后将硅粒由输送带送入烘干机内烘干干燥，最后装袋制得纳米金属硅粒。所得纳米金属硅粒呈粒状，直径在3‑8mm，长度在5‑25mm，水份含量0.5‑8%；杂质SiO2等含量1‑12%；单质硅含量72‑98%。本发明彻底改变了该工艺生产过程，通过纯物理过程实现了低能耗、低污染，切实高效利用了硅泥这种工业副产品的潜在价值，把硅泥深加工成纳米金属硅粒，最大限度的做到了节能减排和循环利用，本专利发明转化到工业化生产中具有一定的经济价值和社会效益。

Description

一种纳米金属硅粒的生产方法
技术领域
本发明属于硅材料制备技术领域，尤其涉及一种纳米金属硅粒的生产方法。
背景技术
生产光伏组件包括四个关键环节：多晶硅生产、铸锭切片、电池和组件生产。其中，金刚线切片在单晶硅企业中广泛应用。金刚线在切割单晶硅、多晶硅过程中，会产生大量的切割硅粉，该硅粉的平均尺寸为5.5-10.5μm；此外，切割硅粉中含有大量的切割液。该粉末通过絮凝沉降，然后通过压滤机收集，最终得到“泥饼”，此处简称为“硅泥”。由于“硅泥”中硅粉的尺寸较小，且含有水分和非硅的杂质；大多数企业对“硅泥”没有回收能力，以及没有再利用的经济价值。因此，在光伏行业内，生产过程中产生大量的“硅泥”，已成为行业内无法解决的难题。
目前市场上对光伏行业中副产品硅泥的应用方式是：用中频炉熔融再结晶成硅锭，而此工艺过程对硅泥原料的标准要求高，即烘干后硅泥的单质硅含量为95-98%，这样导致硅泥选择受限，而该硅锭加工生产无论是烘干过程，还是在进入熔融炉熔炼过程均会产生大量粉尘对环境造成严重的粉尘污染，同时，该工艺生产属于一种高能耗、高污染的行业，与当前政府倡导的产业升级、节能环保冲突。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种纳米金属硅粒的生产方法。
为了实现上述的目的，本发明提供以下技术方案：
一种纳米金属硅粒的生产方法，将原料硅泥通过预脱水或晾干处理，再经破碎机破碎后由辅送带送入造粒机内造粒，该辅送带终端设置磁头除铁与磁性材料杂质，之后将硅粒由输送带送入烘干机内烘干干燥，最后装袋制得纳米金属硅粒；
其中，所述原料硅泥为生产硅晶片时切割单晶或多晶硅片产生的超细粉尘，并经过水洗沉淀所得；
其中，纳米金属硅粒呈粒状，直径在3-8mm，长度在5-25mm，水份含量0.5-8%；杂质SiO2等质量百分比为1-12%；单质硅质量百分比为72-98%。
进一步的，所述原料硅泥的含水量为25-48%。
进一步的，所述预脱水或晾干处理过程中，控制硅泥含水量在20-35%。
进一步的，所述破碎过程中硅泥的颗粒细度控制在5.5-10.5μm。
硅泥处理过程中的粉尘外泄扩散，造成粉尘污染环境，特别要关注在混碾破碎搅拌过程控制硅泥水份含量保持在 20-35%。
当该硅泥含水在20-35%时，送入破碎机内，此刻物料易碎，但虽然此时粉尘极小，不易扩散，但考虑到粉尘污染，可选择环保与破碎效果好的设备。
进一步的，造粒前按0-3%的比例向硅泥中加入干粉粘结剂，搅拌混合均匀，所述干粉粘结剂是一种具有很好粘合性能的物质，通过粘附力和内聚力由表面粘合而起连接物体的作用。
优选的，所述干粉粘结剂选自膨润土、工业淀粉、羧甲基纤维素钠、纤维素中的任意一种或几种的组合。
依据实际生产，不加入干粉粘结剂，也可完成造粒，只是硅粒的抗压力弱，随着粘结剂的增加，硅粒抗压力增强。
造粒虽然是物理过程，但在压延与挤压过程中会产生高温致单质硅氧化和爆燃，为此，造粒机的选型非常重要，要选择造粒的速率高，被挤压物温升慢的设备。
进一步的，所述烘干机的干燥温度控制在100-160℃。
烘干机的温度控制要低，不要过高，否则硅粒易爆燃和被氧化。
进一步的，所述烘干过程中保证物料在低环境温度中烘干至水份含量在0.5-8%范围内。
进一步的，所述产品装袋时保证密封包装不透气。
产品包装时包装袋要不透气，同时要密封包装，否则产品会吸收空气中的水份和被氧化。
如上所述的纳米金属硅粒的生产方法所得的纳米金属硅粒，可以部分或全部代替硅铁和工业硅，在冶金铸造和硅铝合金、硅镁合金材料生产行业方面应用，也可用于炼钢脱氧和增硅及熔炼硅系合金方面。
本发明的优点是：
1、彻底改变了硅泥利用的工艺生产过程，通过纯物理过程实现了低能耗、低污染，切实高效利用了硅泥这种工业副产品的潜在价值，把硅泥深加工成纳米金属硅粒。
2、废弃硅泥实现回收再利用，解决硅泥对环境的污染问题。
3、最大限度的做到了节能减排和循环利用，杜绝二次污染。
4、生产所得纳米金属硅粒中单质硅含量达到72-98%，杂质较少，满足后续加工利用的需求。
5、生产成本大幅降低，转化到工业化生产中具有一定的经济价值和社会效益。
附图说明
图1所示为本发明纳米金属硅粒生产的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合具体的实例对本发明的技术方案做进一步说明：
实施例1
一种纳米金属硅粒的生产方法，将含水量为25-48%的原料硅泥通过预脱水或晾干处理，再经破碎机破碎后由辅送带送入造粒机内造粒，该辅送带终端设置磁头除铁与磁性材料杂质，之后将硅粒由输送带送入烘干机内烘干干燥，最后密封装袋制得纳米金属硅粒；
预脱水或晾干处理过程中，控制硅泥含水量在28-35%。
破碎过程中硅泥的颗粒细度控制在5.5-10.5μm。
造粒前按0.5%的比例向硅泥中加入工业淀粉，搅拌混合均匀。
烘干机的干燥温度控制在120-130℃。
烘干过程中保证物料在低环境温度中烘干至水份含量在0.5-4%范围内。
实施例2
一种纳米金属硅粒的生产方法，将含水量为25-48%的原料硅泥通过预脱水或晾干处理，再经破碎机破碎后由辅送带送入造粒机内造粒，该辅送带终端设置磁头除铁与磁性材料杂质，之后将硅粒由输送带送入烘干机内烘干干燥，最后密封装袋制得纳米金属硅粒；
预脱水或晾干处理过程中，控制硅泥含水量在28-30%。
破碎过程中硅泥的颗粒细度控制在5.5-10.5μm。
造粒前按1%的比例向硅泥中加入羧甲基纤维素钠，搅拌混合均匀。
烘干机的干燥温度控制在110-120℃。
烘干过程中保证物料在低环境温度中烘干至水份含量在4-8%范围内。
实施例3
一种纳米金属硅粒的生产方法，将含水量为25-48%的原料硅泥通过预脱水或晾干处理，再经破碎机破碎后由辅送带送入造粒机内造粒，该辅送带终端设置磁头除铁与磁性材料杂质，之后将硅粒由输送带送入烘干机内烘干干燥，最后密封装袋制得纳米金属硅粒；
预脱水或晾干处理过程中，控制硅泥含水量在25-35%。
破碎过程中硅泥的颗粒细度控制在5.5-10μm。
造粒前按1.5%的比例向硅泥中加入等质量比的膨润土、纤维素混合料，搅拌混合均匀。
烘干机的干燥温度控制在100-115℃。
烘干过程中保证物料在低环境温度中烘干至水份含量在3-6%范围内。
产品检测：
经检测，实施例所得纳米金属硅粒的平均技术参数如下：
（1）型状为粒状，直径在3-8mm，长度5-25mm；
（2）抗压力为：未烘干的颗粒抗压力是1-5kg/个，烘干后的颗粒抗压力是10-95kg/个；
（3）烘干后的纳米金属硅粒的堆比重：1.5-1.8g/cm3；
（4）水份含量0.5-8%；
（5）杂质SiO2等质量百分比为1-12%；
（6）单质硅质量百分比为72-98%。
其中，纳米金属硅粒的含水在0.5-1%时，可用于高炉冶炼生产，含水在8%以下均可用于中、小型的冶炼炉生产。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种纳米金属硅粒的生产方法，其特征在于，将原料硅泥通过预脱水或晾干处理，再经破碎机破碎后加入粘合剂混匀，混合料由辅送带送入造粒机内造粒，该辅送带终端设置磁头除铁与磁性材料杂质，之后将硅粒由输送带送入烘干机内烘干干燥，最后装袋制得纳米金属硅粒；
其中，所述原料硅泥为生产硅晶片时切割单晶或多晶硅片产生的超细粉尘，并经过水洗沉淀所得；
其中，纳米金属硅粒呈粒状，直径在3-8mm，长度在5-25mm，水份含量0.5-8%；杂质SiO2等质量百分比为1-12%；单质硅质量百分比为72-98%。
2.根据权利要求1所述的纳米金属硅粒的生产方法，其特征在于，所述原料硅泥的含水量为25-48%。
3.根据权利要求1所述的纳米金属硅粒的生产方法，其特征在于，所述预脱水或晾干处理过程中，控制硅泥含水量在20-35%。
4.根据权利要求1所述的纳米金属硅粒的生产方法，其特征在于，所述破碎过程中硅泥的颗粒细度控制在5.5-10.5μm。
5.根据权利要求1所述的纳米金属硅粒的生产方法，其特征在于，造粒前按0-3%的比例向硅泥中加入干粉粘结剂，搅拌混合均匀。
6.根据权利要求5所述的纳米金属硅粒的生产方法，其特征在于，所述干粉粘结剂选自膨润土、工业淀粉、羧甲基纤维素钠、纤维素中的任意一种或几种的组合。
7.根据权利要求1所述的纳米金属硅粒的生产方法，其特征在于，所述烘干机的干燥温度控制在100-160℃。
8.根据权利要求1所述的纳米金属硅粒的生产方法，其特征在于，所述烘干过程中保证物料在低环境温度中烘干至水份含量在0.5-8%范围内。
9.根据权利要求1所述的纳米金属硅粒的生产方法，其特征在于，所述产品包装时确保密封包装不透气。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190025345A (ko) * 2017-09-01 2019-03-11 조남수 실리콘 파우더의 제조 방법
CN109734276A (zh) * 2019-03-04 2019-05-10 江苏高照新能源发展有限公司 一种金刚线切割废硅泥的成型干燥方法

Patent Citations (2)

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