CN113896202B - 一种高效工业硅冶炼设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效工业硅冶炼设备及方法，包括工业硅冶炼机构本体、原料备选筛分机构、原料混合搅拌机构、工业硅冶炼加热机构、冶炼吹氧精炼机构、分料冷却铸锭机构、成品硅塑型封装，工业硅冶炼机构本体顶端一侧设置有原料备选筛分机构，原料备选筛分机构底端设置有原料混合搅拌机构，原料混合搅拌机构一端侧面设置有工业硅冶炼加热机构，工业硅冶炼加热机构一端侧面设置有冶炼吹氧精炼机构，工业硅冶炼加热机构另一端侧面设置有分料冷却铸锭机构，分料冷却铸锭机构底端设置有成品硅塑型封装，本装置结构小巧简单、操作使用便捷，能够在精炼工业硅的同时还可以对工业硅粗料进行塑型包装，能够大大缩短生产周期，改善生产环境。

Description

一种高效工业硅冶炼设备及方法

技术领域

本发明涉及工业硅冶炼设备技术领域，具体为一种高效工业硅冶炼设备及方法。

背景技术

随着移动通信设施市场的迅猛扩大化，远离电网的微波通信中继站等通信蜂窝点对太阳能电池的需求也在增长，在石化能源逐渐枯竭的大环境下，利用太阳能电池发电是一项新兴能源产业，因此，开发硅资源生产多晶硅是高科技信息产业、环保新能源产业、医疗保健等新兴高科技产业的支柱，市场前景十分广阔。

高纯多晶硅是电子工业和太阳能光伏产业的基础原料，在未来的50年里，还不可能有其他材料能够替代硅材料而成为电子和光伏产业主要原材料。

随着信息技术和太阳能产业的飞速发展，全球对多晶硅的需求增长迅猛，市场供不应求，近年来，全球太阳能电池产量快速增加，直接拉动了多晶硅需求的迅猛增长，全球多晶硅供不应求，受此影响，作为太阳能电池主要原料的多晶硅价格快速上涨。

传统工业硅冶炼多为大型多台设备同时协调工作，生产能耗高，烟尘排放大，对周围环境影响较大，传统大型设备虽然大批量生产效率高，但是生产工业硅纯度不均，且质量很难得到有效保障，所以如何解决上述提出的问题，成为了当前急需解决的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构小巧简单、操作使用便捷，能够在精炼工业硅的同时还可以对工业硅粗料进行塑型包装，能够大大缩短生产周期，改善生产环境的高效工业硅冶炼设备及方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高效工业硅冶炼设备及方法包括工业硅冶炼机构本体、原料备选筛分机构、原料混合搅拌机构、工业硅冶炼加热机构、冶炼吹氧精炼机构、分料冷却铸锭机构、成品硅塑型封装，工业硅冶炼机构本体顶端一侧设置有原料备选筛分机构，原料备选筛分机构底端设置有原料混合搅拌机构，原料混合搅拌机构一端侧面设置有工业硅冶炼加热机构，工业硅冶炼加热机构一端侧面设置有冶炼吹氧精炼机构，工业硅冶炼加热机构另一端侧面设置有分料冷却铸锭机构，分料冷却铸锭机构底端设置有成品硅塑型封装。

作为优选，原料备选筛分机构一侧设置有原料破碎筛分机构，原料破碎筛分机构底端设置有原料称取料斗，原料称取料斗底端设置有原料备选输送导管，原料破碎筛分机构侧面设置有筛分杂质出料端口。

作为优选，原料混合搅拌机构顶端设置有混合搅拌接料端口，原料混合搅拌机构内侧设置有搅拌混料桨叶，原料混合搅拌机构内侧壁设置有混料注水端口，原料混合搅拌机构底端侧面设置有螺旋出料端口。

作为优选，工业硅冶炼加热机构外侧设置有冶炼加热箱体，冶炼加热箱体顶板设置有续料加料电动盖板，冶炼加热箱体内侧设置有电加热组件，冶炼加热箱体外侧设置有电加热接电端口，冶炼加热箱体侧面设置有电加热透气槽孔。

作为优选，冶炼吹氧精炼机构外侧设置有吹氧精炼箱体，吹氧精炼箱体侧面顶端设置有吹氧接入导管，吹氧精炼箱体侧面设置有冶炼炉导入槽孔，吹氧精炼箱体内侧设置有精炼电加热组件。

作为优选，分料冷却铸锭机构顶端设置有铸锭冷却槽，铸锭冷却槽底端设置有铸锭冷却底板，铸锭冷却底板侧面底端设置有翻转处理联动组件，铸锭冷却底板内侧设置有水冷金属导管，水冷金属导管两端设置有循环冷却软管。

作为优选，成品硅塑型封装顶端设置有封装接料挡板，封装接料挡板一侧设置有接料测温组件，封装接料挡板顶端两侧设置有成品硅夹取机构，成品硅夹取机构底端设置有成品硅封装盒。

作为优选，其具体生产流程包括：一、准备冶炼原料，对硅石、木炭、石油焦、低灰分煤、木屑料进行破碎、筛分、水洗，不合格的导出；二、合格原料按照对应比例进行配比搅拌；三、搅拌均匀后倒入冶炼炉进行持续缓慢加热熔料；四、需要精炼的直接转换至对应设备进行吹氧精炼，再倒出进行冷却铸锭，不需要精炼的直接倒出进行冷却铸锭；五、统一规格大小的成品硅进行夹取，调整位置，封装入盒，则此时工业硅单次冶炼加工完成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明原料备选筛分机构能够对原料进行破碎筛分，不合格直接通过筛分杂质出料端口导出，合格原料通过原料备选输送料斗转送至下一环节进行搅拌，原料称取料斗能够辅助计量出加工合格原料的重量。

(2)原料混合搅拌机构能够使得冶炼原料充分融合，使得在熔料过程不至于出现工业硅成分不均的情况，混料注水端口能够减少搅拌粉尘溢出，螺旋出料端口能够将搅拌好的原料导出。

(3)工业硅冶炼加热机构能够通过电动加热，实现工业硅无尘冶炼，能够有效改善厂区周围工业环境，续料加料电动盖板能够减少热量扩散，缩短冶炼周期，电加热透气槽孔能够引导冶炼热气流排出。

(4)冶炼吹氧精炼机构能够实现对工业硅的吹氧精炼，能够大大提高工业硅的冶炼纯度，与初始加热组件互不感染，能够实现粗炼和精炼两套流程同时进行。

(5)分料冷却铸锭机构能够在冶炼完成够进行快速冷却铸锭，相较于传统水冷和风冷更加高效，且不与冷却水直接接触能够减少冶炼成品炸裂的情况。

(6)分料冷却铸锭机构能够感应铸锭后的温度，符合标准的成品硅进行夹取调整位置后进行封装，能够有效减少转运过程成品硅磕碰磨损消耗。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明原料备选筛分机构结构示意图；

图3为本发明原料混合搅拌机构结构示意图；

图4为本发明工业硅冶炼加热机构结构示意图；

图5为本发明冶炼吹氧精炼机构结构示意图；

图6为本发明分料冷却铸锭机构结构示意图；

图7为本发明成品硅塑型封装结构示意图。

图中：1、工业硅冶炼机构本体；2、原料备选筛分机构；3、原料混合搅拌机构；4、工业硅冶炼加热机构；5、冶炼吹氧精炼机构；6、分料冷却铸锭机构；7、成品硅塑型封装；8、原料破碎筛分机构；9、原料称取料斗；10、筛分杂质出料端口；11、混合搅拌接料端口；12、搅拌混料桨叶；13、混料注水端口；14、螺旋出料端口；15、冶炼加热箱体；16、续料加料电动盖板；17、冶炼加热箱体；18、电加热接电端口；19、电加热透气槽孔；20、吹氧精炼箱体；21、吹氧接入导管；22、冶炼炉导入槽孔；23、精炼电加热组件；24、铸锭冷却槽；25、铸锭冷却底板；26、翻转处理联动组件；27、水冷金属导管；28、循环冷却软管；29、封装接料挡板；30、接料测温组件；31、成品硅夹取机构；32、成品硅封装盒；33、原料备选输送导管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例,基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种高效工业硅冶炼设备及方法包括工业硅冶炼机构本体1、原料备选筛分机构2、原料混合搅拌机构3、工业硅冶炼加热机构4、冶炼吹氧精炼机构5、分料冷却铸锭机构6、成品硅塑型封装7，工业硅冶炼机构本体1顶端一侧设置有原料备选筛分机构2，原料备选筛分机构2底端设置有原料混合搅拌机构3，原料混合搅拌机构3一端侧面设置有工业硅冶炼加热机构4，工业硅冶炼加热机构4一端侧面设置有冶炼吹氧精炼机构5，工业硅冶炼加热机构4另一端侧面设置有分料冷却铸锭机构6，分料冷却铸锭机构6底端设置有成品硅塑型封装7。

如图2所示，原料备选筛分机构2一侧设置有原料破碎筛分机构8，原料破碎筛分机构8底端设置有原料称取料斗9，原料称取料斗9底端设置有原料备选输送导管33，原料破碎筛分机构8侧面设置有筛分杂质出料端口10。

如图3所示，原料混合搅拌机构3顶端设置有混合搅拌接料端口11，原料混合搅拌机构3内侧设置有搅拌混料桨叶12，原料混合搅拌机构3内侧壁设置有混料注水端口13，原料混合搅拌机构3底端侧面设置有螺旋出料端口14。

如图4所示，工业硅冶炼加热机构4外侧设置有冶炼加热箱体15，冶炼加热箱体15顶板设置有续料加料电动盖板16，冶炼加热箱体15内侧设置有电加热组件17，冶炼加热箱体17外侧设置有电加热接电端口18，冶炼加热箱体17侧面设置有电加热透气槽孔19。

如图5所示，冶炼吹氧精炼机构5外侧设置有吹氧精炼箱体20，吹氧精炼箱体20侧面顶端设置有吹氧接入导管21，吹氧精炼箱体20侧面设置有冶炼炉导入槽孔22，吹氧精炼箱体20内侧设置有精炼电加热组件23。

如图6所示，分料冷却铸锭机构6顶端设置有铸锭冷却槽24，铸锭冷却槽24底端设置有铸锭冷却底板25，铸锭冷却底板25侧面底端设置有翻转处理联动组件26，铸锭冷却底板25内侧设置有水冷金属导管27，水冷金属导管27两端设置有循环冷却软管28。

如图7所示，成品硅塑型封装7顶端设置有封装接料挡板29，封装接料挡板29一侧设置有接料测温组件30，封装接料挡板29顶端两侧设置有成品硅夹取机构31，成品硅夹取机构31底端设置有成品硅封装盒32。

其具体生产流程包括：一、准备冶炼原料，对硅石、木炭、石油焦、低灰分煤、木屑料进行破碎、筛分、水洗，不合格的导出；二、合格原料按照对应比例进行配比搅拌；三、搅拌均匀后倒入冶炼炉进行持续缓慢加热熔料；四、需要精炼的直接转换至对应设备进行吹氧精炼，再倒出进行冷却铸锭，不需要精炼的直接倒出进行冷却铸锭；五、统一规格大小的成品硅进行夹取，调整位置，封装入盒，则此时工业硅单次冶炼加工完成。

使用方法

操作使用时先通过原料备选筛分机构2进行原料破碎、筛分、水洗，不合格的导出，合格原料按照对应比例进导入原料混合搅拌机构3行配比搅拌，搅拌均匀后导入工业硅冶炼加热机构4进行熔料，需要经历则将冶炼炉转运至冶炼吹氧精炼机构5内部吹氧经历，吹氧结束后通过分料冷却铸锭机构6完成冷却塑型，最后通过成品硅塑型封装7完成材料封装，则此时工业硅冶炼机构本体1单次操作使用结束。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种高效工业硅冶炼设备及方法，其特征在于：包括工业硅冶炼机构本体(1)、原料备选筛分机构(2)、原料混合搅拌机构(3)、工业硅冶炼加热机构(4)、冶炼吹氧精炼机构(5)、分料冷却铸锭机构(6)、成品硅塑型封装(7)，所述工业硅冶炼机构本体(1)顶端一侧设置有原料备选筛分机构(2)，所述原料备选筛分机构(2)底端设置有原料混合搅拌机构(3)，所述原料混合搅拌机构(3)一端侧面设置有工业硅冶炼加热机构(4)，所述工业硅冶炼加热机构(4)一端侧面设置有冶炼吹氧精炼机构(5)，所述工业硅冶炼加热机构(4)另一端侧面设置有分料冷却铸锭机构(6)，所述分料冷却铸锭机构(6)底端设置有成品硅塑型封装(7)；

所述原料备选筛分机构(2)一侧设置有原料破碎筛分机构(8)，所述原料破碎筛分机构(8)底端设置有原料称取料斗(9)，所述原料称取料斗(9)底端设置有原料备选输送导管(33)，所述原料破碎筛分机构(8)侧面设置有筛分杂质出料端口(10)；

所述原料混合搅拌机构(3)顶端设置有混合搅拌接料端口(11)，所述原料混合搅拌机构(3)内侧设置有搅拌混料桨叶(12)，所述原料混合搅拌机构(3)内侧壁设置有混料注水端口(13)，所述原料混合搅拌机构(3)底端侧面设置有螺旋出料端口(14)；

所述工业硅冶炼加热机构(4)外侧设置有冶炼加热箱体(15)，所述冶炼加热箱体(15)顶端设置有续料加料电动盖板(16)，所述冶炼加热箱体(15)内侧设置有电加热组件(17)，所述冶炼加热箱体(15)外侧设置有电加热接电端口(18)，所述冶炼加热箱体(15)侧面设置有电加热透气槽孔(19)；

所述冶炼吹氧精炼机构(5)外侧设置有吹氧精炼箱体(20)，所述吹氧精炼箱体(20)侧面顶端设置有吹氧接入导管(21)，所述吹氧精炼箱体(20)侧面设置有冶炼炉导入槽孔(22)，所述吹氧精炼箱体(20)内侧设置有精炼电加热组件(23)；

所述分料冷却铸锭机构(6)顶端设置有铸锭冷却槽(24)，所述铸锭冷却槽(24)底端设置有铸锭冷却底板(25)，所述铸锭冷却底板(25)侧面底端设置有翻转处理联动组件(26)，所述铸锭冷却底板(25)内侧设置有水冷金属导管(27)，所述水冷金属导管(27)两端设置有循环冷却软管(28)；

所述成品硅塑型封装(7)顶端设置有封装接料挡板(29)，所述封装接料挡板(29)一侧设置有接料测温组件(30)，所述封装接料挡板(29)顶端两侧设置有成品硅夹取机构(31)，所述成品硅夹取机构(31)底端设置有成品硅封装盒(32)。

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