CN114307839A - 一种球形硅微粉成球设备及其成球工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种球形硅微粉成球设备及其成球工艺，包括从左至右依次设置的进料装置、成球装置和收集装置，所述进料装置、成球装置和收集装置整体呈水平式布置，所述进料装置包括加料仓（1），所述加料仓（1）的出料口安装有输送机构，所述输送机构与成球装置之间设置有输送管道（2），所述输送管道（2）上设置有送粉器（3）、氧气定量过滤器（4）和天然气定量过滤器（5）；所述成球装置内包括成球炉（6）和设置于成球炉（6）下侧的初级收集器（7）；所述收集装置包括设置于成球炉（6）出口端的二级精密分级机（9）和超细品收集器（10）。本发明具有使用更加安全的优点。

Description

一种球形硅微粉成球设备及其成球工艺

技术领域

本发明涉及非金属矿深加工领域，尤其涉及一种球形硅微粉成球设备及其成球工艺。

背景技术

硅微粉（SiO2）是一类用途极为广泛的无机材料。具有介电性能优异、热膨胀系数低、导热系数小、耐腐蚀及资源丰富等特点。由于硅微粉优异的物理性能、极高的化学稳定性与独特的光学性质，已成为诸多高新技术领域最重要和最关键的原料之一。目前，现代微电子技术正以惊人的速度向高集成度、高密度和小型化方向发展。球形硅微粉先进封装技术的快速发展对封装材料提出了越来越高的要求。用于集成电路封装的环氧塑封料中，70%～90%为硅微粉。当集成度达到1M～4M 时，即要求加入部分球形化硅微粉，而集成度达到8M～16M 时，则必须全部使用球形硅微粉。通常所称硅微粉均呈不规划的角形，流动性差，限制了其在大规模与超大规模集成电路中的应用。球形硅微粉不但流动性好，与树脂搅拌后成膜均匀，而且使树脂添加量减少，如按重量比粉体的填充量可达到90.5%。实验证明，在环氧塑封料中的硅微粉用量越高，其热膨胀系数就越小，因此导热系数就越低，就越接近单晶硅的热膨胀系数值，由此生产的电子器件性能好，用球形硅微粉制成的塑封料集中应力最小，强度最高。同时，球形硅微粉的磨擦系数小，对模具的磨损低，与使用角形粉相比，可提高模具的使用寿命近一倍以上。超微粉在颗粒学界，一般将1μm 以下的颗粒称为超微粉体，将小于0.1μm 的颗粒称为纳米粉体，纳米粉体也归属超微粉体的范畴。超微 SiO2 由于白度高、硬度高、耐高温、阻燃，其分子结构与硅橡胶类似，可用于硅橡胶的补强剂、树脂基复合材料的改性，还可用于新型塑料、有机玻璃、涂料、纸张等产品的添加剂，又用于特大规模电子塑封。它在功能材料中可起到红外屏蔽、抗紫外辐照、高介电绝缘和静电屏蔽，在仿生材料等领域也有着重要的用途。目前，球形硅微粉在成球过程中，由于需要将角形粉颗粒瞬间进行熔融再靠表面张力作用自动收缩成球，目前多数采用从上往下立式炉进行球形硅微粉的制备其工艺因热空气往上存在一定的安全隐患，同时因粉体粒径细靠重力及抽力易导致成球球形度不够，而且通过乙炔气进行燃烧的成本较高。

在专利CN201811637977.9中，公开了一种燃气加热生产高纯超细球形硅微粉的装置，包括微粉料仓、雾化装置、高温熔化炉、聚冷却仓、成品仓和除尘***。所述雾化装置包括雾化器和压缩空气通道；微粉料仓出料口通过导管连接到雾化器，该导管接入压缩空气通道；高温熔化炉的上端设置有雾化器，下端连接到聚冷却仓；聚冷却仓下端连接成品仓，下端侧面连接除尘***。该发明的有益效果：采用高温熔化炉熔化或气化微粒，再进行聚冷却成球，根据粉体的粒径进行筛分和收集，实现了硅微粉的球化和分级和除尘；聚冷却仓采用球冠型上盖的设计，能够使得熔融微粉自然冷却收缩成球形并易于收集；通过控制引风机的风量、压缩空气的气体流量、原料粒径和加料量实现颗粒粒径的实时调节，但该专利不能解决热空气的安全隐患问题。

在专利CN201920118283.8中，公开了一种超细高纯硅微粉球化制备装置，包括壳体组件、进料组件、进水组件和储存组件，所述壳体组件包括外壳、电机支架、电机外壳支架，所述电机支架与所述外壳固定连接，且位于所述外壳上端中间位置处，所述电机与所述电机支架固定连接，且位于所述电机支架顶端，所述外壳支架与所述外壳固定连接，且位于所述外壳底部；该发明的超细高纯硅微粉球化制备装置，通过设置有进水组件在高纯硅粉进入时将高纯硅粉与水进行融合，以便更好的球化，设置有干燥箱将与水融合的高纯硅粉进行干燥，以便达到更好的球化效果，此外还设置有过滤网，将未完成球化的高纯硅粉进行回收，初步达到球化成型的质量和对未完成粉末的回收，但该专利不能解决热空气的安全隐患问题。

在专利CN201811634372.4中，公开了一种逆流电加热生产高纯超细球形硅微粉的装置及方法，包括微粉料仓、电加热炉、球化炉、成品仓和筛分***。所述球化炉底部连接电加热炉；电加热炉下端连接压缩空气通道，压缩空气通道侧方与微粉料仓连接；球化炉底部还通过冷却管连通到成品仓；球化炉上部连接筛分***。还公开了利用上述装置生产球形石英砂和球形石英粉的方法。该发明的有益效果：采用球化炉和分级***的结合，实现了硅微粉的球化和分级；通过控制引风机的风量、压缩空气的气体流量及加料量实现颗粒粒径的实时调节旋风分离器的球形颗粒的粒径，但该专利不能解决热空气的安全隐患问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种球形硅微粉成球设备及其成球工艺，使其在制备球形硅微粉时用于对角形粉颗粒瞬间熔融。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种球形硅微粉成球设备，包括：

从左至右依次设置的进料装置、成球装置和收集装置，所述进料装置、成球装置和收集装置整体呈水平式布置，所述进料装置包括加料仓，所述加料仓的出料口安装有输送机构，所述输送机构与成球装置之间设置有输送管道，所述输送管道上设置有送粉器、氧气定量过滤器和天然气定量过滤器；所述成球装置内包括成球炉和设置于成球炉下侧的初级收集器；所述收集装置包括设置于成球炉出口端的二级精密分级机和超细品收集器。

进一步的，所述成球炉的进料端设置有成球火道，所述输送管道的出料端与成球火道相连通。

进一步的，所述初级收集器的下侧具有一级产品出口；所述成球炉与二级精密分级机之间通过第一管道连通，所述二级精密分级机的下侧具有二级产品出口。

进一步的，所述二级精密分级机与超细品收集器之间通过第二管道连通，所述超细品收集器的下侧具有细品出口。

进一步的，所述一级产品出口、二级产品出口和细品出口处都安装有电子阀门。

进一步的，所述初级收集器与超细品收集器内分别设置有初级过滤网和细品过滤网，所述初级过滤网上的网眼直径大于细品过滤网上的网眼直径。

更进一步的，所述二级精密分级机上设置有抽插式的可换过滤网。

更进一步的，所述收集装置的末端还设置有废气排出装置，所述废气排出装置包括抽风机，所述抽风机通过第三管道与超细品收集器的末端相连通。

使用一种球形硅微粉成球设备的成球工艺，包括以下步骤：

步骤一、由外部天然气进口管接入天然气定量过滤器将天然气杂质进行过滤，同时外部氧气进口管接入氧气定量过滤器将氧气杂质进行过滤，过滤后的氧气进行混合燃烧得到2000~2200度的高温火焰，

步骤二、同时在成球火道中连续燃烧以保证温度能将加料仓中的角形球硅粉料通过送粉器匀速送入高温火焰中去进行瞬间熔融后再进入成球炉进行球化冷却分级；

步骤三、在自然重力的条件下成球炉中进行第一次分级后一级产品通一级产品出口进行收集，然后再通过二级精密分级机进行再次分级，并由二级产品出口进行收集，最后的超细球粉由超细品收集器收集后由超细品出口放出，整套成球设备的废气由抽风机抽出排放。

本发明的有益效果：

本发明提出的一种球形硅微粉成球设备及其成球工艺通过将进料装置、成球装置和收集装置整体呈水平式布置，相比立式炉的方式水平放置更具有安全性；该设备的成球炉中使用天然气作为燃烧燃料，相比乙炔气的成本天然气可大规模进行工业化生产球形硅微粉；该设备相比一次成球后再分级，该设备进行了很好的融合，做到了成球及分级一体化。

附图说明

图1是本发明的设备示意图。

图中，1-加料仓、2-输送管道、3-送粉器、4-氧气定量过滤器、5-天然气定量过滤器、6-成球炉、7-初级收集器、71-一级产品出口、9-二级精密分级机、91-二级产品出口、10-超细品收集器、101-细品出口、11-成球火道、12-第一管道、13-第二管道、14-电子阀门、15-抽风机、16-第三管道。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

本实施例中，如图1所示，一种球形硅微粉成球设备，包括从左至右依次设置的进料装置、成球装置和收集装置，所述进料装置、成球装置和收集装置整体呈水平式布置，所述进料装置包括加料仓1，所述加料仓1的出料口安装有输送机构，所述输送机构与成球装置之间设置有输送管道2，所述输送管道2上设置有送粉器3、氧气定量过滤器4和天然气定量过滤器5；所述成球装置内包括成球炉6和设置于成球炉6下侧的初级收集器7；所述收集装置包括设置于成球炉6出口端的二级精密分级机9和超细品收集器10。

本实施例中，所述加料仓1内用于放置角形硅微粉，所述加料仓1上设置有铰接安装的密封盖，所述密封盖固定有限位板，所述加料仓1还铰接有转动块，所述转动块上旋接有调节柱，所述调节柱的延伸端与限位板相适应。

通过将进料装置、成球装置和收集装置整体呈水平式布置，相比立式炉的方式水平放置更具有安全性。

所述输送管道2呈倒T形结构，所述输送管道2包括竖直管道和横向管道，所述竖直管道的上侧端与加料仓1的出料端相连，所述竖直管道的下侧端连通在横向管道的中部，所述送粉器3固定于横向管道的左侧端面，所述横向管道的右侧端固定于成球火道11的外侧端面上；所述氧气定量过滤器4和天然气定量过滤器5固定于横向管道上。

所述送粉器3通过向内部送风，使得角形硅微粉、过滤后的氧气和天然气向成球炉6进行输送。

本实施例进一步设置为：所述成球炉6的进料端设置有成球火道11，所述输送管道2的出料端与成球火道11相连通。

本实施例中，所述成球炉6为现有装置，其结构在此不再赘述；所述成球火道11内壁安装有若干呈螺旋排列的吹气喷头，若干所述吹气喷头组成两组吹气喷头，并呈现相反的螺旋风道，使得成球火道11内壁能进行正反风的螺旋清洁，使得成球火道11内壁上吸附的角形硅微粉得到清洁。

该设备的成球炉中使用天然气作为燃烧燃料，相比乙炔气的成本天然气可大规模进行工业化生产球形硅微粉；该设备相比一次成球后再分级，该设备进行了很好的融合，做到了成球及分级一体化。

本实施例进一步设置为：所述初级收集器7的下侧具有一级产品出口71；所述成球炉6与二级精密分级机9之间通过第一管道12连通，所述二级精密分级机9的下侧具有二级产品出口91。

本实施例进一步设置为：所述二级精密分级机9与超细品收集器10之间通过第二管道13连通，所述超细品收集器10的下侧具有细品出口101。

本实施例进一步设置为：所述一级产品出口71、二级产品出口91和细品出口101处都安装有电子阀门14。

本实施例中，通过电子阀门的设置，使得便于该设备进行自动化工作，还能进行统计出量。

本实施例进一步设置为：所述初级收集器7与超细品收集器10内分别设置有初级过滤网和细品过滤网，所述初级过滤网上的网眼直径大于细品过滤网上的网眼直径。

本实施例中，通过固定初级过滤网和细品过滤网的型号，使得初级收集器7与超细品收集器10内收集的颗粒大小得以固定，便于操作员进行接料放置。

本实施例进一步设置为：所述二级精密分级机9上设置有抽插式的可换过滤网。

本实施例中，通过在二级精密分级机9上设置可换过滤网，使得便于根据客户的需求进行收集；所述可换过滤网上的网眼直径在初级过滤网与细品过滤网上的网眼直径之间。

本实施例进一步设置为：所述收集装置的末端还设置有废气排出装置，所述废气排出装置包括抽风机15，所述抽风机15通过第三管道16与超细品收集器10的末端相连通。

本实施例中，所述抽风机15用于排放废气并驱动球形硅微粉移动，所述抽风机15上还能设置过滤盒，通过过滤盒来过滤废气中的杂质。

使用一种球形硅微粉成球设备的成球工艺，包括以下步骤：

步骤一、由外部天然气进口管接入天然气定量过滤器5将天然气杂质进行过滤，同时外部氧气进口管接入氧气定量过滤器4将氧气杂质进行过滤，过滤后的氧气进行混合燃烧得到2000~2200度的高温火焰，

步骤二、同时在成球火道11中连续燃烧以保证温度能将加料仓1中的角形球硅粉料通过送粉器3匀速送入高温火焰中去进行瞬间熔融后再进入成球炉6进行球化冷却分级；

步骤三、在自然重力的条件下成球炉6中进行第一次分级后一级产品通一级产品出口71进行收集，然后再通过二级精密分级机9进行再次分级，并由二级产品出口91进行收集，最后的超细球粉由超细品收集器10收集后由超细品出口101放出，整套成球设备的废气由抽风机15抽出排放。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (9)

1.一种球形硅微粉成球设备，其特征在于，包括：

从左至右依次设置的进料装置、成球装置和收集装置，所述进料装置、成球装置和收集装置整体呈水平式布置，所述进料装置包括加料仓（1），所述加料仓（1）的出料口安装有输送机构，所述输送机构与成球装置之间设置有输送管道（2），所述输送管道（2）上设置有送粉器（3）、氧气定量过滤器（4）和天然气定量过滤器（5）；所述成球装置内包括成球炉（6）和设置于成球炉（6）下侧的初级收集器（7）；所述收集装置包括设置于成球炉（6）出口端的二级精密分级机（9）和超细品收集器（10）。

2.根据权利要求1所述的一种球形硅微粉成球设备，其特征在于：所述成球炉（6）的进料端设置有成球火道（11），所述输送管道（2）的出料端与成球火道（11）相连通。

3.根据权利要求1所述的一种球形硅微粉成球设备，其特征在于：所述初级收集器（7）的下侧具有一级产品出口（71）；所述成球炉（6）与二级精密分级机（9）之间通过第一管道（12）连通，所述二级精密分级机（9）的下侧具有二级产品出口（91）。

4.根据权利要求3所述的一种球形硅微粉成球设备，其特征在于：所述二级精密分级机（9）与超细品收集器（10）之间通过第二管道（13）连通，所述超细品收集器（10）的下侧具有细品出口（101）。

5.根据权利要求4所述的一种球形硅微粉成球设备，其特征在于：所述一级产品出口（71）、二级产品出口（91）和细品出口（101）处都安装有电子阀门（14）。

6.根据权利要求4所述的一种球形硅微粉成球设备，其特征在于：所述初级收集器（7）与超细品收集器（10）内分别设置有初级过滤网和细品过滤网，所述初级过滤网上的网眼直径大于细品过滤网上的网眼直径。

7.根据权利要求4所述的一种球形硅微粉成球设备，其特征在于：所述二级精密分级机（9）上设置有抽插式的可换过滤网。

8.根据权利要求1所述的一种球形硅微粉成球设备，其特征在于：所述收集装置的末端还设置有废气排出装置，所述废气排出装置包括抽风机（15），所述抽风机（15）通过第三管道（16）与超细品收集器（10）的末端相连通。

9.使用权利要求1~8任一项所述的一种球形硅微粉成球设备的成球工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、由外部天然气进口管接入天然气定量过滤器（5）将天然气杂质进行过滤，同时外部氧气进口管接入氧气定量过滤器（4）将氧气杂质进行过滤，过滤后的氧气进行混合燃烧得到2000~2200度的高温火焰，

步骤二、同时在成球火道（11）中连续燃烧以保证温度能将加料仓（1）中的角形球硅粉料通过送粉器（3）匀速送入高温火焰中去进行瞬间熔融后再进入成球炉（6）进行球化冷却分级；

步骤三、在自然重力的条件下成球炉（6）中进行第一次分级后一级产品通一级产品出口（71）进行收集，然后再通过二级精密分级机（9）进行再次分级，并由二级产品出口（91）进行收集，最后的超细球粉由超细品收集器（10）收集后由超细品出口（101）放出，整套成球设备的废气由抽风机（15）抽出排放。

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