WO2016202473A1 - Siebplatte für siebanlagen zum mechanischen klassieren von polysilicium und verwenden dieser siebplatte - Google Patents

Siebplatte für siebanlagen zum mechanischen klassieren von polysilicium und verwenden dieser siebplatte Download PDF

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WO2016202473A1
WO2016202473A1 PCT/EP2016/055538 EP2016055538W WO2016202473A1 WO 2016202473 A1 WO2016202473 A1 WO 2016202473A1 EP 2016055538 W EP2016055538 W EP 2016055538W WO 2016202473 A1 WO2016202473 A1 WO 2016202473A1
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WO
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polysilicon
screen plate
screen
slots
depressions
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PCT/EP2016/055538
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Inventor
Andreas Bergmann
Thomas Buschhardt
Simon Ehrenschwendtner
Christian Fraunhofer
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Siltronic Ag
Wacker Chemie Ag
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Publication date
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    • B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
    • B07B13/00—Grading or sorting solid materials by dry methods, not otherwise provided for; Sorting articles otherwise than by indirectly controlled devices
    • B07B13/04—Grading or sorting solid materials by dry methods, not otherwise provided for; Sorting articles otherwise than by indirectly controlled devices according to size
    • B07B13/07—Apparatus in which aggregates or articles are moved along or past openings which increase in size in the direction of movement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
    • B07B1/00—Sieving, screening, sifting, or sorting solid materials using networks, gratings, grids, or the like
    • B07B1/12—Apparatus having only parallel elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
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    • B07B1/28—Moving screens not otherwise provided for, e.g. swinging, reciprocating, rocking, tilting or wobbling screens
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
    • B07B1/00—Sieving, screening, sifting, or sorting solid materials using networks, gratings, grids, or the like
    • B07B1/46—Constructional details of screens in general; Cleaning or heating of screens

Definitions

  • the invention relates to a sieve plate for screening systems for the mechanical classification of polysilicon.
  • Polycrystalline silicon (polysilicon in short) serves as the starting material for
  • Polycrystalline silicon is usually produced by means of the Siemens process.
  • a bell-shaped reactor ("Siemens reactor") carrier body, usually thin filament rods made of silicon, by
  • polycrystalline silicon deposits on the carrier bodies.
  • the polysilicon granules are usually divided into two or more fractions or classes after preparation by means of a sieve system (classification).
  • the smallest sieve fraction (Siebunterkorn) can then be processed in a grinding plant to seed particles and added to the reactor.
  • the screening target fraction is usually packaged and transported to the customer.
  • the customer uses the polysilicon granules to grow single crystals according to the Czochralski method.
  • a screening machine is generally a machine for screening, ie the separation (separation) of solid mixtures to particle sizes.
  • Planschwangsiebmaschinen occurs in litter screening machines in addition to the horizontal and a vertical screen acceleration.
  • a special type is the Mehrdecksiebmaschine, which can fractionate several grain sizes simultaneously. They are designed for a multitude of sharp separations in the middle of the finest grain range.
  • the drive principle is based on two-deck planer on two counter-rotating unbalance motors that produce a linear vibration.
  • the screen material moves in a straight line over the horizontal separating surface. The machine works with low vibration acceleration.
  • US 8021483 B2 discloses a device for sorting polycrystalline
  • Step soil classifier attached to the vibration motor assembly.
  • the Vibration motor arrangement ensures that the silicon pieces move over a first bottom containing grooves.
  • dust is removed by a stream of air through a perforated plate.
  • the pieces of silicon settle in holes of grooves or remain on ridges of the grooves. Fall at the end of the first floor
  • US 2007/0235574 A1 discloses an apparatus for crushing and sorting polycrystalline silicon, comprising a polysilicon rough-cut feeder in a crusher, the crusher, and a polysilicon-collapse classifier, the apparatus being provided with a controller; which permits a variable adjustment of at least one crushing parameter in the crusher plant and / or at least one sorting parameter in the sorting plant.
  • the sorting plant consists of a multi-stage mechanical screening plant and a multi-stage optoelectronic separation plant.
  • US 2009/0120848 A1 also describes a device which enables a flexible classification of broken polycrystalline silicon, characterized in that it comprises a mechanical screening device and an optoelectronic sorting system, wherein the poly-fraction is transformed by the mechanical screening device into a silicon fines and a silicon Remaining part is separated and the silicon residue is separated via an optoelectronic sorting in further fractions.
  • the mechanical screen is preferably a vibrating screen, which is driven by an unbalance motor.
  • Siebbelag mesh and perforated sieves are preferred.
  • US 2012/0198793 A1 discloses a method for dosing and packaging of
  • Polysilicon fragments wherein a product stream of polysilicon fragments transported via a conveyor channel, separated by means of at least one sieve into coarse and fine fragments, weighed by means of a metering balance and to a target weight is metered, wherein the at least one sieve and the metering scale at their
  • Surfaces at least partially comprise a hard metal.
  • US 2014/0130455 A1 discloses in the context of a method for packaging polycrystalline silicon fragments that in a metering system fine fraction, ie very fine particles and chips of the polysilicon, is separated by means of a sieve.
  • the sieve may be a perforated plate, a bar screen or optopneumatic sorting.
  • the sieves used comprise on their surfaces at least partially a low-contamination material such.
  • the screens may be partially or fully coated with a titanium nitride, titanium carbide, aluminum titanium nitride or DLC (Diamond Like Carbon) coating.
  • Bar screens usually comprise parallel bars, the screen passage being determined by the spacing of the bars and the screen overflow at the free end of the bars.
  • the known bar screens are the
  • a sieve plate (1) for screening systems for the mechanical classification of polysilicon comprising a feed region (2) for polysilicon, a profiled region (3) with tips (32) and depressions (31), a region (4 ) with slots (41), wherein the slots (41) to the depressions (31)
  • the object is also achieved by a method for mechanically classifying polysilicon with a screen, wherein the polysilicon is applied to a previously mentioned screen plate (1) which is vibrated in such a way that the polysilicon moves in the direction of the removal region (5). carries out, wherein small-particle polysilicon in the wells (31) of the screen plate (1) collects and through the slots (41) of the screen plate (1) falls and thereby from the discontinued
  • the polysilicon may be polycrystalline fragments or
  • Polysilicon granules act.
  • Small-particle polysilicon is to be understood as meaning a subset of the discontinued amount of polysilicon which is to be separated off by means of the sieve system.
  • the finely divided polysilicon thus corresponds to the fraction to be separated.
  • the particulate polysilicon may be polycrystalline silicon particles to be separated from a target fraction comprising polysilicon granules or polysilicon fractions.
  • the deposited polysilicon is polysilicon fines with fines.
  • the fines should be separated with the sieve plate.
  • the mesh size is defined here as 1 mm x 1 mm.
  • the screen plate comprises a feed area in which the polysilicon is applied.
  • the polysilicon is conveyed by means of a conveyor trough
  • the screen plate also comprises a profiled area with grooves or grooves or generally depressions and projections, so that the profiled area depressions and peaks.
  • the discontinued polysilicon comprises fragments of size classes 3 to 5 and fines as defined above. During the movement Polysilicon on the profiled area fines accumulate in the valleys of the profiled area.
  • the charged polysilicon comprises fragments of size classes 0 to 2 and fines according to the above. Definition. During the movement of the polysilicon on the profiled area, the fine fraction contained in the polysilicon accumulates in the depressions of the profiled area.
  • the screen plate comprises - following the profiled area - an area with slots.
  • the slots are arranged in the conveying direction immediately behind the wells of the profiled area.
  • the fines of the polysilicon located in the depressions of the profiled area are guided in a targeted manner to the slits of the area.
  • the tips of the profiled area also extend into the area with slots, so that the entire screen plate is profiled, but the screen plate has at its rear end in the conveying direction slots instead of depressions. The separation of the fine fraction or small fragments / particles thus takes place via the slots of the sieve plate.
  • Fragments / particles received by a arranged below the slots of the screen plate collecting container are received by a arranged below the slots of the screen plate collecting container.
  • Removal area led.
  • the removal area is connected to a conveyor trough, over which the larger fragments are removed.
  • another screen plate can then be used to separate another fraction from the polysilicon.
  • the slots widen in the conveying direction. Surprisingly, thereby clogging of the openings / slots can be effectively avoided. Thus, the associated problems encountered in the prior art that involve a great deal of effort do not occur.
  • the separation accuracy is significantly higher than bar screens, which significantly less false grain is separated and thus increases the yield.
  • the invention thus provides a screen plate, which can be used in all types of screening, in which in the first region of the screen plate of
  • the screen plate is made of one or more materials selected from the group consisting of plastic, ceramic, glass, diamond, amorphous carbon, silicon or metal.
  • the screen plate is lined or coated with one or more materials selected from the group consisting of plastic, polyurethane, ceramic, glass, diamond, amorphous carbon, and silicon.
  • the polysilicon-contacting portions of the mesh plate are amorphous with one or more materials selected from the group consisting of plastic, polyurethane, ceramic, glass, diamond
  • the screen plate is made of hard metal or is coated or lined with a hard metal.
  • the screen plate comprises a metallic base body and a coating or lining of one or more materials selected from the group consisting of plastic, ceramics, glass, diamond, amorphous carbon and silicon.
  • Types of plastic used selected from the group consisting of PVC (polyvinyl chloride), PP (polypropylene), PE (polyethylene), PU (polyurethane), PFA (perfluoroalkoxy), PVDF (polyvinylidene fluoride) and PTFE (polytetrafluoroethylene).
  • PVC polyvinyl chloride
  • PP polypropylene
  • PE polyethylene
  • PU polyurethane
  • PFA perfluoroalkoxy
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the screen plate comprises a coating of titanium nitride, titanium carbide, aluminum titanium nitride or DLC (Diamond Like Carbon).
  • the size of the slots depends on the fraction to be separated and can be up to 200 mm.
  • a separation step at 10 mm is to take place (screening of polysilicon smaller than 10 mm), wherein the slots at their end (beginning of the removal region) have a width of 10 mm.
  • the design of the profiled area of the sieve plate depends on the fraction to be separated.
  • the depth and angle of the depressions of the profiled area are to be designed in such a way that the fraction to be separated, e.g. the fine fraction collects there.
  • the angles of the depressions can be flat to extremely sharp and be greater than 1 ° and less than 80 °.
  • the depth of the sinks can be from 1 to 200 mm.
  • an angle of 45 ° and a depth of 20 mm are suitable for the separation of a 10 mm fraction.
  • the excitation of the screen plate can be both with a plan vibration or
  • vibratory drives such as e.g.
  • Magnetic drives or unbalance drives can be provided.
  • the screen plate is inclined to the horizontal.
  • Tilt angles of 0-90 ° are possible.
  • Fig. 1 shows the schematic structure of a screen plate.
  • the screen plate 1 comprises a task area 2, in which the polysilicon
  • the polysilicon can be conveyed for example by means of a conveyor trough to the screen and delivered to the feed area 2 of the screen plate 1.
  • the screen plate 1 also comprises a profiled area 3.
  • This profiled area 3 provides grooves or grooves or depressions of a different kind, so that the profiled area 3 has depressions 31 and tips 32.
  • the fine fraction contained in the polysilicon accumulates during the movement of the polysilicon on the profiled area 3 in the depressions 31 of the profiled area 3.
  • the screen plate 1 comprises - following the profiled area 3 - a region 4 with slots 41.
  • the slots 41 are arranged directly behind (in the conveying direction) the depressions 31 of the profiled area 3.
  • the fines of the polysilicon located in the depressions 31 of the profiled area 3 are guided in a targeted manner to the slots 41 of the area 4.
  • the tips 32 of the profiled region 3 preferably also continue in the region 4, so that the entire sieve plate 1 is profiled, but in the region 4 instead of depressions 31 has slots 41.
  • the separation of the fine fraction thus takes place via the slots 41 of the sieve plate 1.
  • the separated fines can be taken up, for example, by a collecting container arranged below the slots 41 of the sieve plate 1.

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Siebplatte (1) für Siebanlagen zum mechanischen Klassieren von Polysilicium, umfassend einen Aufgabebereich (2) für Polysilicium, einen profilierten Bereich (3) mit Spitzen (32) und Senken (31), einen Bereich (4) mit Schlitzen (41), wobei die Schlitze (41) an die Senken (31) anschließen, und einen Entnahmebereich (5), wobei sich die Schlitze (41) in Richtung des Entnahmebereichs (5) vergrößern.

Description

SIEBPLATTE FÜR SIEBANLAGEN ZUM MECHANISCHEN KLASSIEREN VON POLYSILICIUM UND VERWENDEN DIESER
SIEBPLATTE
Gegenstand der Erfindung ist eine Siebplatte für Siebanlagen zum mechanischen Klassieren von Polysilicium.
5
Polykristallines Silicium (kurz: Polysilicium) dient als Ausgangsmaterial zur
Herstellung von einkristallinem Silicium für Halbleiter nach dem Czochralski(CZ)- oder Zonenschmelz(FZ)-Verfahren, sowie zur Herstellung von ein- oder multikristallinem Silicium nach verschiedenen Zieh- und Gieß-Verfahren zur Produktion von
10 Solarzellen für die Photovoltaik.
Polykristallines Silicium wird in der Regel mittels des Siemens-Verfahrens hergestellt. Bei diesem Verfahren werden in einem glockenförmigem Reaktor („Siemens- Reaktor") Trägerkörper, üblicherweise dünne Filamentstäbe aus Silicium, durch
15 direkten Stromdurchgang erhitzt und ein Reaktionsgas enthaltend Wasserstoff und
eine oder mehrere siliciumhaltige Komponenten eingeleitet, wobei sich das
polykristalline Silicium auf den Trägerkörpern abscheidet.
Für die meisten Anwendungen werden die derart hergestellten polykristallinen
20 Siliciumstäbe auf kleine Bruchstücke gebrochen, welche üblicherweise anschließend nach Größen klassiert werden. Üblicherweise werden Siebmaschinen eingesetzt, um polykristallines Silicium nach der Zerkleinerung in unterschiedliche Größenklassen zu sortieren bzw. zu klassieren.
25 Alternativ wird polykristallines Siliciumgranulat in einem Wirbelschichtreaktor
produziert. Dies geschieht durch Fluidisierung von Siliciumpartikeln mittels einer
Gasströmung in einer Wirbelschicht, wobei diese über eine Heizvorrichtung auf hohe Temperaturen aufgeheizt wird. Durch Zugabe eines siliciumhaltigen Reaktionsgases erfolgt eine Pyrolysereaktion an der heißen Partikeloberfläche. Dabei scheidet sich
30 elementares Silicium auf den Siliciumpartikeln ab und die einzelnen Partikel wachsen im Durchmesser an. Das Polysiliciumgranulat wird üblicherweise nach dessen Herstellung mittels einer Siebanlage in zwei oder mehr Fraktionen oder Klassen geteilt (Klassierung). Die kleinste Siebfraktion (Siebunterkorn) kann anschließend in einer Mahlanlage zu Keimpartikeln verarbeitet und dem Reaktor zugegeben werden. Die Siebzielfraktion wird üblicherweise verpackt und zum Kunden transportiert. Der Kunde verwendet das Polysiliciumgranulat u.a. zum Züchten von Einkristallen nach dem Czochralski- Verfahren.
Eine Siebmaschine ist allgemein eine Maschine zum Sieben, also der Trennung (Separation) von Feststoffgemischen nach Korngrößen. Nach
Bewegungscharakteristik wird zwischen Planschwingsiebmaschinen und
Wurfsiebmaschinen unterschieden. Der Antrieb der Siebmaschinen erfolgt meist elektromagnetisch bzw. durch Unwuchtmotoren oder -getriebe. Die Bewegung des Siebbelags dient dem Weitertransport des Aufgabeguts in Sieblängsrichtung und dem Durchtritt der Feinfraktion durch die Sieböffnungen. Im Gegensatz zu
Planschwingsiebmaschinen tritt bei Wurfsiebmaschinen neben der horizontalen auch eine vertikale Siebbeschleunigung auf.
Eine spezielle Art ist die Mehrdecksiebmaschine, die gleichzeitig mehrere Korngrößen fraktionieren kann. Sie sind konzipiert für eine Vielzahl scharfer Trennungen im Mitteibis Feinstkornbereich. Das Antriebsprinzip beruht bei Mehrdeck-Plansiebmaschinen auf zwei gegenläufig arbeitenden Unwuchtmotoren, die eine lineare Schwingung erzeugen. Das Siebgut bewegt sich geradlinig über die horizontale Trennfläche. Dabei arbeitet die Maschine mit geringer Schwingbeschleunigung. Durch ein
Baukastensystem können eine Vielzahl von Siebdecks zu einem Siebstapel zusammengestellt werden. Somit können im Bedarfsfall unterschiedliche Körnungen in einer einzigen Maschine hergestellt werden, ohne dass Siebbeläge gewechselt werden müssen. Durch mehrfache Wiederholung gleicher Siebdeckfolgen kann dem Siebgut viel Siebfläche angeboten werden.
US 8021483 B2 offenbart eine Vorrichtung zum Sortieren polykristalliner
Siliciumstücke enthaltend eine Schwingungsmotoranordnung und einen
Stufenbodenklassierer, befestigt an der Schwingungsmotoranordnung. Die Schwingungsnnotoranordnung sorgt dafür, dass sich die Siliciumstücke über einen ersten Boden enthaltend Nuten bewegen. In einem Wirbelschichtbereich wird Staub durch einen Luftstrom durch eine perforierte Platte entfernt. In einem profilierten Bereich des ersten Bodens setzen sich die Siliciumstücke in Löchern von Nuten ab oder verbleiben auf Kämmen der Nuten. Am Ende des ersten Bodens fallen
Siliciumstücke, die kleiner als ein Spalt zwischen erstem und nachfolgendem Boden sind, durch diesen auf ein Transportband. Größere Siliciumstücke bewegen sich über den Spalt hinweg und fallen auf den zweiten Boden. US 2007/0235574 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Zerkleinern und Sortieren von polykristallinem Silicium, umfassend eine Aufgabeeinrichtung für einen Polysilicium- Grobbruch in eine Brecheranlage, die Brecheranlage, und eine Sortieranlage zum Klassieren des Polysilicium-Bruchs, wobei die Vorrichtung mit einer Steuerung versehen ist, die eine variable Einstellung mindestens eines Brechparameters in der Brecheranlage und/oder mindestens eines Sortierparameters in der Sortieranlage ermöglicht. Besonders bevorzugt besteht die Sortieranlage aus einer mehrstufigen mechanischen Siebanlage und einer mehrstufigen optoelektronischen Trennanlage.
Auch US 2009/0120848 A1 beschreibt eine Vorrichtung, die eine flexible Klassierung von gebrochenem polykristallinem Silicium ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine mechanische Siebanlage und eine optoelektronische Sortieranlage umfasst, wobei der Polybruch durch die mechanische Siebanlage in einen Silicium-Feinanteil und einen Silicium-Restanteil getrennt wird und der Silicium-Restanteil über eine optoelektronische Sortieranlagen in weitere Fraktionen aufgetrennt wird.
Die mechanische Siebanlage ist vorzugsweise eine Schwingsiebmaschine ist, die über einen Unwuchtmotor angetrieben wird. Als Siebbelag sind Maschen- und Lochsiebe bevorzugt. US 2012/0198793 A1 offenbart ein Verfahren zum Dosieren und Verpacken von
Polysiliciumbruchstücken, wobei ein Produktstrom an Polysiliciumbruchstücken über eine Förderrinne transportiert, mittels wenigstens einen Siebs in grobe und feine Bruchstücke getrennt, mittels einer Dosierwaage abgewogen und auf ein Zielgewicht dosiert wird, wobei das wenigstens eine Sieb und die Dosierwaage an ihren
Oberflächen wenigstens teilweise ein Hartmetall umfassen.
US 2014/0130455 A1 offenbart im Rahmen eines Verfahrens zum Verpacken von polykristallinen Siliciumbruchstücken, dass in einem Dosiersystem Feinanteil, also feinste Partikel und Absplitterungen des Polysiliciums, mittels eines Siebs abgetrennt wird. Beim Sieb kann es sich um eine Lochplatte, ein Stangensieb oder eine optopneumatische Sortierung handeln.
Die verwendeten Siebe umfassen an ihren Oberflächen wenigstens teilweise einen kontaminationsarmen Werkstoff wie z. B. ein Hartmetall oder Keramik/Carbide. . Die Siebe können teilweise oder vollflächig mit einer Beschichtung aus Titannitrid, Titancarbid, Aluminiumtitannitrid oder DLC (Diamond Like Carbon)versehen sein.
Stangensiebe umfassen üblicherweise parallel verlaufende Stangen, wobei der Siebdurchgang durch den Abstand der Stangen bestimmt ist und der Siebüberlauf am freien Ende der Stangen austritt. Bei den bekannten Stangensieben sind die
Siebstangen in einer Ebene angeordnet und der Transport des Siebgutes erfolgt dadurch, dass die Siebstangen zu ihrem freien Ende abwärts geneigt sind. Abtrennvorrichtungen nach dem Stand der Technik wie Stangensiebe neigen bei der Feinanteilabtrennung in den Verpackungsmaschinen zum Verstopfen. Dies gilt auch für die bekannten Stufenbodenklassierer, bei denen Fraktionen über Spalte zwischen den Böden abzutrennen versucht werden.
Dies hat zur Folge, dass diese Abtrennvorrichtungen zyklisch gereinigt werden müssen und dadurch keine kontinuierliche, gleichbleibende Trenngenauigkeit erreichen.
Zudem erfordert dies Anlagenstillständen und zusätzlichen Aufwand für die
Reinigung.
Nachteilig ist auch, dass keine exakte Trennung erreicht wird, zumal neben der abzutrennenden Fraktion stets ein erheblicher Anteil an Übergrößen mit abgetrennt wird. Somit kommt es auch zu einer ungewollten Reduzierung der Ausbeute der Zielfraktion. Aus der beschriebenen Problematik ergab sich die Aufgabenstellung der Erfindung.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine Siebplatte (1 ) für Siebanlagen zum mechanischen Klassieren von Polysilicium, umfassend einen Aufgabebereich (2) für Polysilicium, einen profilierten Bereich (3) mit Spitzen (32) und Senken (31 ), einen Bereich (4) mit Schlitzen (41 ), wobei die Schlitze (41 ) an die Senken (31 )
anschließen, und einen Entnahmebereich (5), wobei sich die Schlitze (41 ) in Richtung des Entnahmebereichs (5) vergrößern. Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum mechanischen Klassieren von Polysilicium mit einer Siebanlage, wobei das Polysilicium auf eine zuvor genannte Siebplatte (1 ) aufgegeben wird, die derart in Schwingungen versetzt wird, dass das Polysilicium eine Bewegung in Richtung des Entnahmebereichs (5) ausführt, wobei sich kleinteiliges Polysilicium in den Senken (31 ) der Siebplatte (1 ) sammelt und durch die Schlitze (41 ) der Siebplatte (1 ) fällt und dadurch vom aufgegebenen
Polysilicium getrennt wird.
Beim Polysilicium kann es sich um polykristalline Bruchstücke oder um
Polysiliciumgranulat handeln.
Unter kleinteiligem Polysilicium ist eine Teilmenge aus der aufgegebenen Menge an Polysilicium zu verstehen, die mittels der Siebanlage abgetrennt werden soll. Das kleinteilige Polysilicium entspricht also der abzutrennenden Fraktion. Beim kleinteiligen Polysilicium kann es sich um polykristalline Siliciumpartikel handeln, die von einer Zielfraktion umfassend Polysilicumgranulat oder Polysiliciumbruchstücke abgetrennt werden sollen.
In einer anderen Ausführungsform handelt es sich bei dem aufgegeben Polysilicium um Polysiliciumbruchstücke mit Feinanteil. Der Feinanteil soll mit der Siebplatte abgetrennt werden.
Die Größenklasse von Polysiliciumbruchstücken ist als längste Entfernung zweier Punkte auf der Oberfläche eines Siliciumbruchstücks (=max. Länge) definiert: Bruchgröße (BG) 0 0,1 bis 5 mm
Bruchgröße 1 3 bis 15 mm
Bruchgröße 2 10 bis 40 mm
Bruchgröße 3 20 bis 60 mm
Bruchgröße 4 45 bis 120 mm
Bruchgröße 5 100 bis 250 mm
Nachfolgend sollen für die Bruchgrößen 3 bis 5 alle Bruchstücke oder Partikel aus Silicium, die eine solche Größe aufweisen, dass sie sich mittels eines Maschensiebs mit quadratischen Maschen einer Größe von 8 mm x 8 mm abtrennen lassen, als Feinanteil bezeichnet werden.
Für die Bruchgrößen 0 bis 2 gilt selbige Definition, wobei die Maschenweite hier mit 1 mm x 1 mm definiert ist.
Die Siebplatte umfasst einen Aufgabebereich, in dem das Polysilicium aufgegeben wird. In einer Ausführungsform wird das Polysilicium mittels einer Förderrinne zur
Siebanlage befördert und an den Aufgabebereich der Siebplatte abgegeben.
Die Siebplatte umfasst zudem einen profilierten Bereich mit Rillen oder Nuten oder allgemein Vertiefungen und Erhebungen, so dass der profilierte Bereich Senken und Spitzen aufweist.
Während der Bewegung des Polysiliciums auf dem profilierten Bereich sammeln sich kleine Bruchstücke oder kleine Siliciumpartikel (klein in Bezug auf die Zielfraktion) oder Feinanteil in den Senken des profilierten Bereichs.
In einer Ausführungsform umfasst das aufgegebene Polysilicium Bruchstücke der Größenklassen 3 bis 5 und Feinanteil gemäß o.g. Definition. Während der Bewegung des Polysiliciunns auf dem profilierten Bereich sammelt sich Feinanteil in den Senken des profilierten Bereichs.
In einer Ausführungsform umfasst das aufgegebene Polysilicium Bruchstücke der Größenklassen 0 bis 2 und Feinanteil gemäß o.g. Definition. Während der Bewegung des Polysiliciums auf dem profilierten Bereich sammelt sich der im Polysilicium enthaltene Feinanteil in den Senken des profilierten Bereichs.
Die Siebplatte umfasst - an den profilierten Bereich anschließend - einen Bereich mit Schlitzen. Die Schlitze sind in Förderrichtung unmittelbar hinter den Senken des profilierten Bereichs angeordnet. Dadurch werden die in den Senken des profilierten Bereichs befindlichen Feinanteile des Polysiliciums gezielt zu den Schlitzen des Bereichs geführt. In einer Ausführungsform setzen sich die Spitzen des profilierten Bereichs auch in den Bereich mit Schlitzen fort, so dass die gesamte Siebplatte profiliert ist, wobei die Siebplatte jedoch an seinem in Förderrichtung hinteren Ende Schlitze statt Senken aufweist. Die Abtrennung des Feinanteils oder kleiner Bruchstücke/Partikel erfolgt somit über die Schlitze der Siebplatte.
In einer Ausführungsform werden die abgetrennten Feinanteile oder kleinen
Bruchstücke/Partikel durch einen unterhalb der Schlitze der Siebplatte angeordneten Auffangbehälter aufgenommen.
Größere Bruchstücke werden im profilierten Bereich über die Spitzen zum
Entnahmebereich geführt. In einer Ausführungsform ist der Entnahmebereich mit einer Förderrinne verbunden, über die die größeren Bruchstücke abgeführt werden. Ebenso kann sich eine weitere Siebplatte anschließend, um einen weitere Fraktion vom Polysilicium abzutrennen. Die Schlitze weiten sich in Förderrichtung. Überraschenderweise kann dadurch ein Verstopfen der Öffnungen / Schlitze effektiv vermieden werden. Somit treten die damit verbundenen und im Stand der Technik beobachteten Probleme, die einen hohen Aufwand bedeuteten, nicht auf.
Die Trenngenauigkeit ist deutlich höher als bei Stangensieben, womit deutlich weniger Fehlkorn abgetrennt wird und somit die Ausbeute steigt. Die Erfindung sieht also eine Siebplatte vor, die in allen Arten von Siebanlagen eingesetzt werden kann, bei welcher sich im ersten Bereich der Siebplatte der
Feinanteil oder kleinteiliges Silicium in Senken sammelt und im letzten Bereich der Siebplatte gezielt durch sich weitende Siebschlitze abgetrennt wird. In einer Ausführungsform besteht die Siebplatte aus einem oder mehreren Materialien ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kunststoff, Keramik, Glas, Diamant, amorpher Kohlenstoff, Silicium oder Metall.
In einer Ausführungsform ist die Siebplatte mit einem oder mehreren Materialien ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kunststoff, Polyurethan, Keramik, Glas, Diamant, amorpher Kohlenstoff und Silicium ausgekleidet oder beschichtet.
In einer Ausführungsform sind die mit dem Polysilicium in Berührung kommenden Teile der Siebplatte mit einem oder mehreren Materialien ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kunststoff, Polyurethan, Keramik, Glas, Diamant, amorpher
Kohlenstoff und Silicium ausgekleidet oder beschichtet.
In einer Ausführungsform besteht die Siebplatte aus Hartmetall oder ist mit einem Hartmetall beschichtet oder ausgekleidet.
In einer Ausführungsform umfasst die Siebplatte einen metallischen Grundkörper sowie eine Beschichtung oder Auskleidung aus einem oder mehreren Materialien ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kunststoff, Keramik, Glas, Diamant, amorpher Kohlenstoff und Silicium.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird der bei den zuvor genannten
Ausführungen verwendete Kunststoff ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus PVC (Polyvinylchlorid), PP (Polypropylen), PE (Polyethylen), PU (Polyurethan), PFA (Perfluoralkoxy), PVDF (Polyvinylidenfluorid) und PTFE (Polytetrafluorethylen).
In einer Ausführungsform umfasst die Siebplatte eine Beschichtung aus Titannitrid, Titancarbid, Aluminiumtitannitrid oder DLC (Diamond Like Carbon).
Die Größe der Schlitze ist abhängig von der abzutrennenden Fraktion und kann bis zu 200 mm betragen. In einer Ausführungsform soll ein Trennschritt bei 10 mm erfolgen (Absieben von Polysilicium kleiner als 10 mm), wobei die Schlitze an ihrem Ende (Beginn des Entnahmebereichs) eine Weite von 10 mm aufweisen.
Die Ausführung des profilierten Bereichs der Siebplatte ist abhängig von der abzutrennenden Fraktion. Tiefe und Winkel der Senken des profilierten Bereichs sind so auszugestalten, dass sich die abzutrennende Fraktion, also z.B. der Feinanteil dort sammelt.
Die Winkel der Senken können dabei flach bis extrem spitz sein und größer als 1 ° und kleiner alsl 80° betragen.
Die Tiefe der Senken kann von 1 bis 200 mm betragen.
Beispielweise sind für die Abtrennung einer 10 mm Fraktion ein Winkel von 45° und eine Tiefe von 20 mm geeignet. Die Erregung der Siebplatte kann sowohl mit einer Planschwing- oder auch
Wurfsiebmaschine erfolgen. Ebenso können Vibrationsantriebe (wie z.B.
Magnetantriebe) oder Unwuchtantriebe vorgesehen sein. In einer Ausführungsform ist die Siebplatte gegen die Waagerechte geneigt.
Es sind Neigungswinkel von 0-90° möglich.
Bevorzugt sind Neigungswinkel zwischen 5 und 20°, da dabei die Schwerkraft die Förderung über die Siebplatte unterstützt.
Die bezüglich der vorstehend aufgeführten Ausführungsformen des
erfindungsgemäßen Verfahrens angegebenen Merkmale können entsprechend auf die erfindungsgemäße Vorrichtung übertragen werden. Umgekehrt können die bezüglich der vorstehend ausgeführten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung angegebenen Merkmale entsprechend auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragen werden. Diese Merkmale der Erfindung und die in den
Ansprüchen sowie in der Figurenbeschreibung genannten Merkmale können entweder separat oder in Kombination als Ausführungsformen der Erfindung verwirklicht werden. Weiterhin können sie vorteilhafte Ausführungen beschreiben, die selbstständig schutzfähig sind.
Kurzbeschreibung der Figuren
Fig. 1 zeigt den schematischen Aufbau einer Siebplatte.
Liste der verwendeten Bezugszeichen
1 Siebplatte
2 Aufgabebereich
3 Profilierter Bereich der Siebplatte
31 Senken des profilierten Bereichs
32 Spitzen des profilierten Bereichs
4 Bereich mit Schlitzen 41 Schlitz
5 Entnahmebereich
Die Siebplatte 1 umfasst einen Aufgabebereich 2, in dem das Polysilicium
aufgegeben wird. Das Polysilicium kann beispielsweise mittels einer Förderrinne zur Siebanlage befördert und an den Aufgabebereich 2 der Siebplatte 1 abgegeben werden.
Die Siebplatte 1 umfasst zudem einen profilierten Bereich 3. Dieser profilierte Bereich 3 sieht Rillen oder Nuten oder Vertiefungen anderer Art vor, so dass der profilierte Bereich 3 Senken 31 und Spitzen 32 aufweist.
Der im Polysilicium enthaltene Feinanteil sammelt sich während der Bewegung des Polysiliciums auf dem profilierten Bereich 3 in den Senken 31 des profilierten Bereichs 3.
Die Siebplatte 1 umfasst - an den profilierten Bereich 3 anschließend - einen Bereich 4 mit Schlitzen 41 . Die Schlitze 41 sind unmittelbar hinter (In Förderrichtung) den Senken 31 des profilierten Bereichs 3 angeordnet. Dadurch werden die in den Senken 31 des profilierten Bereichs 3 befindlichen Feinanteile des Polysiliciums gezielt zu den Schlitzen 41 des Bereichs 4 geführt.
Die Spitzen 32 des profilierten Bereichs 3 setzen sich vorzugweise auch im Bereich 4 fort, so dass die gesamte Siebplatte 1 profiliert ist, jedoch im Bereich 4 statt Senken 31 Schlitze 41 aufweist.
Die Abtrennung des Feinanteils erfolgt somit über die Schlitze 41 der Siebplatte 1 . Die abgetrennten Feinanteile können beispielsweise durch einen unterhalb der Schlitze 41 der Siebplatte 1 angeordneten Auffangbehälter aufgenommen werden.
Größere Bruchstücke werden im profilierten Bereich über die Spitzen 32 zum
Entnahmebereich 5 geführt. Die Schlitze 41 weiten sich in Förderrichtung. Es hat sich gezeigt, dass dadurch ein Verstopfen der Öffnungen effektiv vermieden werden kann.
Die vorstehende Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen ist exemplarisch zu verstehen. Die damit erfolgte Offenbarung ermöglicht es dem Fachmann einerseits, die vorliegende Erfindung und die damit verbundenen Vorteile zu verstehen, und umfasst andererseits im Verständnis des Fachmanns auch offensichtliche
Abänderungen und Modifikationen der beschriebenen Strukturen und Verfahren. Daher sollen alle derartigen Abänderungen und Modifikationen sowie Äquivalente durch den Schutzbereich der Ansprüche abgedeckt sein.

Claims

Patentansprüche
1 . Siebplatte (1 ) für Siebanlagen zum mechanischen Klassieren von Polysilicium, umfassend einen Aufgabebereich (2) für Polysilicium, einen profilierten Bereich (3) mit Spitzen (32) und Senken (31 ), einen Bereich (4) mit Schlitzen (41 ), wobei die Schlitze (41 ) an die Senken (31 ) anschließen, und einen Entnahmebereich (5), wobei sich die Schlitze (41 ) in Richtung des Entnahmebereichs (5) vergrößern.
2. Siebplatte nach Anspruch 1 , die aus einem oder mehreren Materialien ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kunststoff, Keramik, Glas, Diamant, amorpher
Kohlenstoff, Silicium und Metall besteht.
3. Siebplatte nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 2, umfassend einen metallischen Grundkörper sowie eine Beschichtung oder Auskleidung mit einem oder mehreren Materialien ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kunststoff, Keramik, Glas, Diamant, amorpher Kohlenstoff und Silicium.
4. Siebplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend eine Beschichtung aus Titannitrid, Titancarbid, Aluminiumtitannitrid oder DLC (Diamond Like Carbon).
5. Siebplatte nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 2, die aus Hartmetall besteht oder die mit einem Hartmetall ausgekleidet oder beschichtet ist.
6. Siebplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Größe der Schlitze (41 ) bis zu 200 mm beträgt.
7. Siebplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Öffnungswinkel der
Senken (31 ) größer als 1 ° und kleiner alsl 80° beträgt.
8. Siebplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Senken (31 ) 1 bis 200 mm tief sind.
9. Verfahren zum mechanischen Klassieren von Polysilicium mit einer Siebanlage, wobei das Polysilicium auf eine Siebplatte (1 ) nach Anspruch 1 aufgegeben wird, die derart in Schwingungen versetzt wird, dass das Polysilicium eine Bewegung in Richtung des Entnahmebereichs (5) ausführt, wobei sich kleinteiliges Polysilicium in den Senken (31 ) der Siebplatte (1 ) sammelt und durch die Schlitze (41 ) der Siebplatte (1 ) fällt und dadurch vom aufgegebenen Polysilicium getrennt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Siebplatte um einen Winkel von 5 bis 20° gegen die Waagerechte geneigt ist.
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