CN111659488A - 一种多晶硅挤压破碎装置和方法 - Google Patents

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陈壮
刘芳
霍福科
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Abstract

本发明公开了一种可实现多晶硅硅棒直接挤压破碎的装置和方法,该装置由主机、液压***、电气操作箱三部分组成;其中主机包括主机架、安装于主机架前端的液压缸、设置于液压缸内的活塞杆、与活塞杆连接的滑块、与移动滑块一侧连接的带有棱柱齿的金属模具、固定端、筛杆;通过电气操作箱和液压***控制滑块运行挤压硅棒完成破碎,破碎后的小尺寸硅块进入筛分机筛分包装,大尺寸硅块进行二次破碎。本发明结构简单,高效,钨钴硬质材质合金模具及棱柱齿设计降低了硅块和合金模具的接触面积从而减少了杂质的引入,解决了传统机械破碎引入杂质较高和产生细粉多的问题。

Description

一种多晶硅挤压破碎装置和方法
技术领域
本发明涉及多晶硅制备技术领域,具体的涉及一种多晶硅破碎装置和方法。
背景技术
随着光伏行业的发展我国多晶硅的产能不断增长,2018年底突破50万吨,由于主流的多晶硅生产方法为改良西门子法,生产出来的多晶硅呈圆棒状,而且多晶硅硬度较大且对质量要求严格,所以多晶硅的破碎技术一直是业界难题。而目前国内主流的多晶硅破碎技术为人工用锤子敲击破碎,也有采用机械破碎和温差破碎,但这几种硅棒破碎方式均匀一定的缺点。
人工破碎方式需要大量人工,破碎出的硅粉影响身体健康,而且无法完成小颗粒硅块的破碎;采用机械对辊式破碎装置破碎方式简单高效,但所选用的合金辊会不断被消耗污染硅料;温差破碎,硅棒加热到650℃左右骤冷后再进行人工破碎或者机械破碎,该方法需要消耗巨大的热源与冷源,而且所述的自动破碎只是自动裂开,想要获得正常的尺寸需要进行二次破碎。
专利CN 108686754A公开了一种机械破碎装置,利用一对电机带动一对辊齿相向运行,对硅料进行咬合破碎,辊齿采用硬质合金,该机械破碎设备简单、破碎效率高但对入料尺寸有要求,而且会产生大量的细粉,硅料损耗严重。
专利CN 102489372A公开了一种温差破碎的方法,利用微波作为热源,将多晶硅棒加热到400~1100℃,然后进入骤冷冷却室获得一个瞬间应力,实现自动破碎,该破碎方法需要消耗大量的热源与冷源,要二次破碎才能获得需要的尺寸。
专利CN 205361598U公开了一种高压脉冲式多晶硅棒破碎***,把硅棒放入装有去离子水的破碎容器中,然后经脉冲发生器产生高压脉冲,将容器内的硅棒破碎,然后进入振动筛选台最后进入干燥***,该方法实现了硅棒的自动破碎以及筛分,但设备昂贵而且破碎效率低下,所使用的脉冲电极的材质为碳钢,会对硅料产生污染。
发明内容
为了解决上述问题,本发明公开了一种多晶硅料破碎装置和方法,利用液压装置带动滑块与模具对硅棒进行挤压破碎,本发明涉及的装置和方法具有装置结构简单,破碎效率高、破碎尺寸可调节、破碎后杂质含量低及产生的硅微粉少的优点。
基于本发明,提供了一种多晶硅挤压破碎的装置和方法,包括主机、电气操作箱和液压***三部分,其特征在于,所述主机包括主机架、安装于主机架前端的液压缸、设置于液压缸的活塞杆、与活塞杆连接的滑块、移动滑块一侧带有带有棱柱齿的金属模具、固定端、筛杆。
所述的多晶硅挤压破碎装置和方法,其特征在于,合金模具包含棱柱齿,合金模具材质为钨钴硬质合金。
所述的多晶硅挤压破碎装置和方法,其特征在于,合金模具外部为长方体,在和滑块组合的一侧带有凹槽,可以方便的套在滑块上,合金模具侧面无棱柱齿,合金模具通过金属螺丝固定在滑块上。
所述的多晶硅挤压破碎装置和方法,其特征在于,棱柱齿均匀分布在合金模具前端,棱柱齿个数在1-25个/平方分米,优选10-20个/平方分米;棱柱齿前面端为球面状,其中棱柱齿与模具为整体结构或组合结构,但优选的为整体结构。
所述的多晶硅挤压破碎装置和方法,其特征在于,筛杆安装于滑块下部支架上不与滑块接触,筛杆由不锈钢或碳钢制备,外部浇注聚氨酯;筛杆间距为30-120mm,优选的40-90mm;筛杆数量在2-15之间,优选的3-10之间。
所述的多晶硅挤压破碎装置和方法,其特征在于,滑块一次挤压破碎时运行速度可控制为20-80mm/s,二次挤压破碎时运行速度可控制为20-50mm/s,回程时运行速度可控制为50-120mm/s。
所述的多晶硅挤压破碎装置和方法,其特征在于,挤压破碎后的硅料宽度小于筛杆间距的会漏过筛杆进入到筛分工序,宽度大于筛杆间距的会进行二次挤压破碎。
所述的多晶硅挤压破碎装置和方法,其特征在于,固定端与滑块对应的一侧为带有带有棱柱齿的合金模具。
所述的多晶硅挤压破碎装置和方法,液压***包含电液比例溢流调速阀、电液换向阀和单向阀,可以根据需要调节电液比例调速阀的电流来控制滑块运行速度因此实现变速挤压。
所述的多晶硅挤压破碎装置和方法,其特征在于,滑块一次压制时运行速度控制为20-80mm/s,优选的30-60mm/s;二次压制时运行速度控制为20-50mm/s,优选的30-40mm/s;回程时运行速度控制为50-120mm/s,优选的60-100mm/s。
所述的多晶硅挤压破碎装置和方法,其特征在,挤压破碎后的硅料宽度小于筛杆间距的会漏过筛杆进入到筛分工序,宽度大于筛杆间距的会进行二次挤压破碎。
本发明与现有技术相比具有实现多晶硅硅棒的直接破碎,破碎成本低,效率高;破碎后的硅料尺寸可根据滑块运行速度快慢进行调节;含钨钴硬质合金棱柱齿的设计,减少了接触面积,减少破碎时杂质的引入与硅细粉的产生的优点。
附图说明
图1是本发明涉及的破碎装置结构示意图。
其中,1-主机架,2-电气操作箱,3-液压***,4-液压缸,5-活塞杆,6-金属螺丝, 7-滑块,8-合金模具,9-棱柱齿,10-筛杆,11-固定端,12-筛杆,13-筛杆,14-金属螺丝。
图2是本发明涉及的滑块和合金模具组合部分的俯视图。
图3是本发明涉及的滑块和合金模具组合部分的侧视图。
具体实施方式
下面结合本发明的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述,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改变的前提下所有其他实施例,都属于本发明的保护范围。
图1是本发明的一个具体实施例,多晶硅破碎装置包括主机、电气操作箱2、液压***3,其中主机包括主机架1、液压缸4、活塞杆5、金属螺丝6、滑块7、合金模具8、棱柱齿9、筛杆10、固定端11、筛杆12、筛杆13、金属螺丝14;活塞杆5和滑块7通过金属螺丝6固定,滑块7和合金模具8通过金属螺丝14固定。
将多晶硅棒通过自动上料***放入到该装置滑块7和固定端11之间,通过电气控制箱2控制和液压***3控制推动液压缸4内的活塞杆5带动滑块7前进或后退,多晶硅在移动滑块7和固定端11之间被棱柱齿挤压破碎;通过设定好的程序来控制滑块运行速度,破碎后硅料宽度小于筛杆宽度L的通过筛杆10、筛杆12、筛杆13之间的间隙直接下落进入到直线筛分机进行筛分包装,大于筛杆宽度L的将进行二次挤压破碎,二次破碎后继续放入硅棒重复上述操作,一次压碎后,停留于筛杆10、筛杆12、筛杆13上部的硅块占破碎前质量的10 -20%,二次破碎后,全部多晶硅破碎下落进入到直线筛分机进行筛分。
在本实施例中,模具前端均匀分布的棱柱齿个数在10个/平方分米,滑块一次压制时运行速度为40mm/s,二次压制时运行速度为30mm/s,回程时运行速度为60mm/s。筛杆10、筛杆12、筛杆13之间的距离L=40mm。
尽管上文参照附图对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明,但是应该指明的是,本领域技术人员可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改,其所产生的功能作用仍未超出说明书所涵盖的精神时,均应在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多晶硅挤压破碎的装置和方法,包括主机、电气操作箱和液压***三部分,其特征在于,所述主机包括主机架、安装于主机架前端的液压缸、设置于液压缸的活塞杆、与活塞杆连接的滑块、移动滑块一侧带有带有棱柱齿的金属模具、固定端和筛杆。
2.根据权利要求1所述的多晶硅挤压破碎装置和方法,其特征在于:合金模具包含棱柱齿。
3.根据权利要求1所述的多晶硅挤压破碎装置和方法,其特征在于:合金模具材质为钨钴硬质合金。
4.根据权利要求2所述的多晶硅挤压破碎装置和方法,其特征在于:合金模具形状为长方体,套在滑块上,侧面无棱柱齿,合金模具通过金属螺丝固定在滑块上。
5.根据权利要求2所述的多晶硅挤压破碎装置和方法,其特征在于:棱柱齿与合金模具为整体结构,棱柱齿均匀分布在合金模具前端,棱柱齿前面端为球面状,棱柱齿个数在1-25个/平方分米。
6.根据权利要求1所述的多晶硅挤压破碎装置和方法,其特征在于:筛杆安装于滑块下部支架上不与滑块接触,筛杆外部浇注聚氨酯材料,筛杆间距为30-120mm。
7.根据权利要求1所述的多晶硅挤压破碎装置和方法,其特征在于:滑块一次挤压破碎时运行速度控制为20-80mm/s,二次挤压破碎时运行速度控制为20-50mm/s,回程时运行速度控制为50-120mm/s。
8.根据权利要求1所述的多晶硅挤压破碎装置和方法,其特征在于:挤压破碎后的硅料宽度小于筛杆间距的会漏过筛杆进入到筛分工序,宽度大于筛杆间距的会进行二次挤压破碎。
9.根据权利要求1所述的多晶硅挤压破碎装置和方法,其特征在于:固定端与滑块对应的一侧为带有带有棱柱齿的合金模具,通过金属螺丝固定在固定端。
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