CN113353938A - 一种高纯硅的提纯工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高纯硅的提纯工艺方法，包括以下步骤：S1、称重：将含有杂质的原料硅粒按预定重量进行称重；S2、搅拌：将预定重量的原料硅粒送入搅拌罐中；S3、提纯：将搅拌罐中反应完毕的物料通过管道送入提纯主机中进行去杂提纯；S4、检质：经过提纯后的硅粒与水的混合物经管道投入过渡料仓内对硅粒的纯度进行检验；S5、分离：经过检验纯度合格的硅粒与水的混合物送入固液分离装置，将硅粒和水进行固液分离；S6、烘干：分离后的硅粒再送入烘干装置中；S7、打包：将烘干后的高纯度硅粒按直径大小进行分类打包。本发明提供一种高纯硅的提纯工艺方法，高效、省时、能源消耗和基材消耗少，适于大批量硅粒的提纯工艺。
Description
技术领域
本发明涉及硅粒提纯技术领域，尤其涉及一种高纯硅的提纯工艺方法。
背景技术
太阳能发电分为光热发电和光伏发电，通常说的太阳能发电指的是太阳能光伏发电。光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池，而制备太阳能电池的关键在于制备高纯硅。
硅产品的用途、附加值一定程度上取决于硅的纯度、杂质的类别与含量等，同时，市面上的工业硅纯度通常为96%-98%，尚未达到工业硅的相关质量指标。因此，对所得产品硅进行提纯是相当有必要的。
目前的硅粒除杂提纯工艺存在着低效、耗时、耗能、耗材的严重不足，这种传统的工艺用于杂质含量较高的粗金属工业硅的提纯显得十分的不适宜。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高纯硅的提纯工艺方法，以解决上述问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高纯硅的提纯工艺方法，包括以下步骤：
S1、称重：将含有杂质的原料硅粒按预定重量进行称重；
S2、搅拌：将预定重量的原料硅粒送入搅拌罐中，加入水和除杂剂进行搅拌混合反应；
S3、提纯：将搅拌罐中反应完毕的物料通过管道送入提纯主机中进行去杂提纯；
S4、检质：经过提纯后的硅粒与水的混合物经管道投入过渡料仓内对硅粒的纯度进行检验，如果检验纯度不合格，重复上述步骤S1-S3，如果检验纯度合格，进入下一道工序；
S5、分离：经过检验纯度合格的硅粒与水的混合物送入固液分离装置，将硅粒和水进行固液分离；
S6、烘干：分离后的硅粒再送入烘干装置中，将硅粒表面的水分彻底去除，获得高纯度硅粒；
S7、打包：将烘干后的高纯度硅粒按直径大小进行分类打包。
作为本发明的一种改进，在步骤S1中，采用电子式的称重罐对含有杂质的原料硅粒进行称重。
作为本发明的一种改进，在步骤S2中，采用大倾角斗式皮带输送机输送到顶部，并通过分漏斗将原料硅粒分别送入两个聚丙材料制成的搅拌罐中，进行搅拌混合，使除杂剂和杂质充分反应。
作为本发明的一种改进，在步骤S3中，提纯主机的全端设有合流罐，用于将搅拌罐内的混合物合流到一起。
作为本发明的一种改进，在步骤S4中，过渡料仓设有两个出口，一个与搅拌罐连通，一个与固液分离装置连通；
当检质结果为纯度合格时，开通与固液分离装置连通的出口，当检质结果为纯度不合格时，开通与搅拌罐连通的开口。
作为本发明的一种改进，在步骤S5中，固液分离装置为全自动刮刀下卸料离心机。
作为本发明的一种改进，在步骤S6中，烘干装置为低温微波烘干机。
作为本发明的一种改进，在步骤S7中，采用震动分级筛对高纯度硅粒进行分类打包。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
一种高纯硅的提纯工艺方法，包括以下步骤：
S1、称重：将含有杂质的原料硅粒按预定重量进行称重；
S2、搅拌：将预定重量的原料硅粒送入搅拌罐中，加入水和除杂剂进行搅拌混合反应；
S3、提纯：将搅拌罐中反应完毕的物料通过管道送入提纯主机中进行去杂提纯；
S4、检质：经过提纯后的硅粒与水的混合物经管道投入过渡料仓内对硅粒的纯度进行检验，如果检验纯度不合格，重复上述步骤S1-S3，如果检验纯度合格，进入下一道工序；
S5、分离：经过检验纯度合格的硅粒与水的混合物送入固液分离装置，将硅粒和水进行固液分离；
S6、烘干：分离后的硅粒再送入烘干装置中，将硅粒表面的水分彻底去除，获得高纯度硅粒；
S7、打包：将烘干后的高纯度硅粒按直径大小进行分类打包。
作为本发明的一个实施例，在步骤S1中，采用电子式的称重罐对含有杂质的原料硅粒进行称重。
作为本发明的一个实施例，在步骤S2中，采用大倾角斗式皮带输送机输送到顶部，并通过分漏斗将原料硅粒分别送入两个聚丙材料制成的搅拌罐中，进行搅拌混合，使除杂剂和杂质充分反应。
作为本发明的一个实施例，在步骤S3中，提纯主机的全端设有合流罐，用于将搅拌罐内的混合物合流到一起。
作为本发明的一个实施例，在步骤S4中，过渡料仓设有两个出口，一个与搅拌罐连通，一个与固液分离装置连通；
当检质结果为纯度合格时，开通与固液分离装置连通的出口，当检质结果为纯度不合格时，开通与搅拌罐连通的开口。
作为本发明的一个实施例，在步骤S5中，固液分离装置为全自动刮刀下卸料离心机。
作为本发明的一个实施例，在步骤S6中，烘干装置为低温微波烘干机。
作为本发明的一个实施例，在步骤S7中，采用震动分级筛对高纯度硅粒进行分类打包。
上述技术方案的工作原理及有益效果：
高纯度硅粒提纯工艺具体包括（以下提到的物料也指硅粒）
1. 原料进厂-原料是含有氯化亚铜、氯化铝、硫、碳等等杂质的硅粒。
2. 原料称重后通过大倾角斗式皮带输送机输送到顶部，通过可观察的分漏斗进入分别进入两个聚丙搅拌罐中。
a称重的原因：计算后期的提纯精度；
b大倾角：由于设备大小要求硅粒提升到一定的高度，决定了皮带输送机两边是褶皱的，增大摩擦力，且皮带运输机中间带有隔板，往回勾的，防止由于角度过大的硅粒脱落。
c由于物料有一定的粘度，输送机回来的时候还可能有物料残留，震动掉落，所以在输送机下部装有接收槽，接收掉落的物料，收集满后，重新称重输送；
d 分漏斗（下料装置）：进入两个聚丙搅拌罐的原因，主要是提升效率，反应需要时间，下料装置的开关是分开的，先装满一个开始反应，然后往另一个罐里装，可以做到无缝连接。另外遇到检修或者其中一个罐损坏，仍可以继续用单罐生产。分漏斗预留了观察孔，方便检修。
3. 聚丙搅拌罐（配料罐）加水、试剂（与上述杂质发生化学反应）、以及前面下来的物料。
聚丙搅拌罐创新点：水管，试剂管道，物料管道的开闭全部是自动控制，同时带有手动控制阀，手动控制阀门主要是为了检修设置。
聚丙搅拌罐由于反应会产生有害气体，设置有排气管道，管道连接到处理装置上。
4. 经过聚丙搅拌罐不断搅拌、试剂反应后，物料进入过渡罐。过渡罐同时连接两个聚丙搅拌罐，相当于一个合流。
过渡罐下料到提纯主机的管道设置有应急阀门，便于检修。
5. 过渡罐后进入提纯核心位置--专用提纯主机（6个机组）。提纯过程如下：
现阶段的原料是从过渡罐过来的物料水溶物（水、试剂、物料反应完毕，杂质基本被反应掉），一管通六管。此时的物料水溶物中间硅粒的密度高，其他杂质的密度低。通过机组旋转搅拌，使得需要的高纯度硅粒在下部，而其他杂质浮在表面。通过外侧搅拌片和内侧的推片，把表面的杂质推到杂质管道，反复推送，搅拌机组搅拌一段时间后，打开硅粒下料管道，得到高纯度硅粒和水混合物，进入过度料仓。
杂质漏管下面有回收装置，可以根据需要重复上述1-5的操作，因为杂质中还含有部分硅粒，可以继续操作提纯。
过渡料仓的目的：经过一轮提纯的硅粒，也可能不满足纯度要求，设置有过渡料仓，如不符合条件，过渡料仓有管道直接连接到上述3聚丙搅拌罐，重复3-5过程。通过泵打上去的。
6. 检测过渡料仓中的硅粒达到纯度要求。有管道连接到下一步全自动刮刀下卸料离心机，通过离心力作用，把物料水溶物中的水分甩干（类似洗衣机的甩干步骤）。本系统设置了2个离心机，与配备2个聚丙搅拌罐的原因一样，提升效率。
7. 离心后传送带输送到低温微波烘干机的前置漏斗上，此时硅粒已经比较干燥了。由于低温微波烘干机要求硅粒均匀分布，且硅粒厚度不超过5毫米。所以该前置漏斗设置了均匀铺开硅粒的装置。
该漏斗带有震动装置，下部承扇形分布，为硅粒提供不同路径，使得硅粒均匀分布到下端传送带上，且设置有挡板，保证硅粒厚度。
8. 低温微波烘干机组内部是排气管，外部是散热管，排气管排的是烘干物料时蒸发的水气，散热管散的是加热组件产生的热。
9. 经低温微波烘干后，所要求的高纯度硅粒基本成型，管道输送到震动分级筛。震动分级筛比较好理解，通过不同目数的弹力球筛板，分级筛震动筛出需要的硅粒产品。
本发明提供一种高纯硅的提纯工艺方法，高效、省时、能源消耗和基材消耗少，适于大批量硅粒的提纯工艺。
最后应说明的是：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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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中。
Claims (8)
1.一种高纯硅的提纯工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、称重：将含有杂质的原料硅粒按预定重量进行称重；
S2、搅拌：将预定重量的原料硅粒送入搅拌罐中，加入水和除杂剂进行搅拌混合反应；
S3、提纯：将搅拌罐中反应完毕的物料通过管道送入提纯主机中进行去杂提纯；
S4、检质：经过提纯后的硅粒与水的混合物经管道投入过渡料仓内对硅粒的纯度进行检验，如果检验纯度不合格，重复上述步骤S1-S3，如果检验纯度合格，进入下一道工序；
S5、分离：经过检验纯度合格的硅粒与水的混合物送入固液分离装置，将硅粒和水进行固液分离；
S6、烘干：分离后的硅粒再送入烘干装置中，将硅粒表面的水分彻底去除，获得高纯度硅粒；
S7、打包：将烘干后的高纯度硅粒按直径大小进行分类打包。
2.根据权利要求1所述的一种高纯硅的提纯工艺方法，其特征在于：在步骤S1中，采用电子式的称重罐对含有杂质的原料硅粒进行称重。
3.根据权利要求1所述的一种高纯硅的提纯工艺方法，其特征在于：在步骤S2中，采用大倾角斗式皮带输送机输送到顶部，并通过分漏斗将原料硅粒分别送入两个聚丙材料制成的搅拌罐中，进行搅拌混合，使除杂剂和杂质充分反应。
4.根据权利要求1所述的一种高纯硅的提纯工艺方法，其特征在于：在步骤S3中，提纯主机的全端设有合流罐，用于将搅拌罐内的混合物合流到一起。
5.根据权利要求1所述的一种高纯硅的提纯工艺方法，其特征在于：在步骤S4中，过渡料仓设有两个出口，一个与搅拌罐连通，一个与固液分离装置连通；
当检质结果为纯度合格时，开通与固液分离装置连通的出口，当检质结果为纯度不合格时，开通与搅拌罐连通的开口。
6.根据权利要求1所述的一种高纯硅的提纯工艺方法，其特征在于：在步骤S5中，固液分离装置为全自动刮刀下卸料离心机。
7.根据权利要求1所述的一种高纯硅的提纯工艺方法，其特征在于：在步骤S6中，烘干装置为低温微波烘干机。
8.根据权利要求1所述的一种高纯硅的提纯工艺方法，其特征在于：在步骤S7中，采用震动分级筛对高纯度硅粒进行分类打包。
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