CN209205503U - 一种多晶硅破碎*** - Google Patents
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Abstract
在本实用新型涉及多晶硅生产技术领域，公开了一种多晶硅破碎***。本实用新型的多晶硅破碎***包括了破碎装置，破碎装置包括用于对多晶硅进行加热的加热腔和用于对加热后的多晶硅进行冷却的冷却腔。冷却腔内具有冷却水可以对多晶硅进行冷却。利用本实用新型的实施例的多晶硅破碎***，可以对多晶硅进行加热并冷却，使多晶硅因冷却导致的晶间应力而破碎。使用本申请中的多晶硅破碎***减少了传统破碎方法的反复敲击过程中，破碎设备(比如合金锤、反应器)对多晶硅的接触，因此减少了多晶硅受污染的几率，生产的多晶硅品质得到改善。同时该方法减少了破碎多晶硅使用的人力，节约了成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及多晶硅生产技术领域，具体而言，涉及一种多晶硅破碎***。
背景技术
随着世界能源危机的日益严重，绿色能源、能源多元化、可再生能源的利用成了我国可持续发展的战略选择，其中太阳能光伏发电成了当前电力科技者研发的热门课题之一。多晶硅是生产单晶硅的直接原料，是当代人工智能、自动控制、信息处理、光电转换等半导体器件的电子信息基础材料，多晶硅纯度越高，电子性能越好，相应光电转换率提高。
多晶硅是生产太阳能电池、半导体原件的基础材料。在太阳能级硅材料市场上，改良西门子法是目前主流技术，约占全球多晶硅市场份额的80％。
传统的多晶硅棒破碎方式需要消耗大量人工及体力进行破碎多晶硅，成本高、效率低，消耗体力敲击破碎时产生的汗渍等交叉污染容易造成硅料表面沾污，影响产品质量；同时对多晶硅反复敲击容易造成多晶硅表面金属增高，碳化钨钴合金锤残留在硅料表面表金属增高，制备的单晶硅的少子寿命降低，影响下游太阳能的寿命及光电转换效率。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的包括提供一种多晶硅破碎***，以提高破碎效率，改善多晶硅容易受污染的问题。。
本实用新型的实施例是这样实现的：
一种多晶硅破碎***，其包括破碎装置，破碎装置包括：
加热腔，用于对多晶硅进行加热；
冷却腔，用于对经过加热的多晶硅进行冷却，使多晶硅因冷却导致的晶间应力而破碎；
其中，加热腔内设置有加热装置，冷却腔内具有用于冷却多晶硅的冷却水。
在本实用新型的一种实施例中，多晶硅破碎***还包括：
预破碎***，用于将多晶硅棒预破碎为段；
其中，预破碎***设置于破碎装置的上游。
在本实用新型的一种实施例中，预破碎***与加热腔之间设置有用于输送多晶硅的输送机构。
在本实用新型的一种实施例中，加热装置为微波加热装置。
在本实用新型的一种实施例中，加热腔和冷却腔的内侧设置有允许微波通过的陶瓷保护层。
在本实用新型的一种实施例中，破碎装置的下游还设置有筛分***。
在本实用新型的一种实施例中，冷却腔与加热腔之间设置有闸门。
在本实用新型的一种实施例中，加热腔设置有保护气体入口和保护气体出口。
在本实用新型的一种实施例中，加热腔设置有温度监测仪。
在本实用新型的一种实施例中，冷却腔内设置有用于喷洒冷却液的喷头。
本实用新型实施例的有益效果是：
本实用新型实施例的多晶硅破碎***包括了破碎装置，破碎装置包括用于对多晶硅进行加热的加热腔和用于对加热后的多晶硅进行冷却的冷却腔。冷却腔内具有冷却水可以对多晶硅进行冷却。利用本实用新型的实施例的多晶硅破碎***，可以对多晶硅进行加热并冷却，使多晶硅因冷却导致的晶间应力而破碎。使用本申请中的多晶硅破碎***减少了传统破碎方法的反复敲击过程中，破碎设备(比如合金锤、反应器)对多晶硅的接触，因此减少了多晶硅受污染的几率，生产的多晶硅品质得到改善。同时该方法减少了破碎多晶硅使用的人力，节约了成本。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本实用新型一种实施例中多晶硅破碎***的示意图；
图2为本实用新型一种实施例中破碎装置的结构示意图；
图3为本实用新型一种实施例中多晶硅破碎方法的流程图。
图标：10-多晶硅破碎***；100-预破碎***；200-破碎装置；205-陶瓷保护层；210-加热腔；211-加热装置；212-进料口；214-保护气体入口；216-保护气体出口；218-闸门；220-冷却腔；222-出料口；300-智能鉴别装置；400-筛分***。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。
下面对本实用新型实施例的多晶硅破碎方法和多晶硅破碎***进行具体说明。
为了便于说明多晶硅破碎方法的原理以及实现方法，在这里首先对多晶硅破碎***10进行详细说明。图1为本实用新型一种实施例中多晶硅破碎***10的示意图。请参照图1，在本实用新型的一种实施例中，多晶硅破碎***10包括从上游至下游依次设置的预破碎***100、输送机构(图未示)、破碎装置200以及筛分***400。
由于改良西门子法生产出的多晶硅首先呈棒状，长度可达1～3m。在后续的破碎生产中，过长的多晶硅棒可能会不便于破碎作业的进行。因此需要对多晶硅棒进行预破碎。预破碎***100可选地包括切割装置(图未示)，用于将多晶硅棒切割成多段。可以理解的是，在本实用新型的其他实施例中，预破碎***100也可以是受驱动装置控制的合金锤，利用锤击的方式将多晶硅棒敲成多段。
输送机构用于将预破碎后的多晶硅输送到破碎装置200进行进一步破碎，在本实施例中，输送机构可以是传送带或者是与轨道配合的输送小车的形式，旨在完成多晶硅的运输。
图2为本实用新型一种实施例中破碎装置200的结构示意图。在本实用新型的一种实施例中，破碎装置200包括一个箱体，箱体被分为上下两个腔室，分别为加热腔210和冷却腔220。加热腔210上具有进料口212，进料口212可选择性地被打开或者关闭。加热腔210和冷却腔220之间具有能够密封或者打开的闸门218，该闸门218受到驱动机构(比如电机)的驱动，可以在关闭位置和打开位置之间运动。
在本实施例中，加热腔210的设置有加热装置211，可选的，加热装置211为微波加热装置，能够将位于加热腔210内的多晶硅加热到600℃以上并且令其受热充分。应当理解，在本实用新型的其他实施例中，加热装置211还可以采用电加热等其他形式。为了保证热量较少地散失，加热腔210的壁内可以设置保温材料，比如石棉等。在本实施例中，加热腔210中可以设置温度检测仪以监测加热腔210内的温度，方便技术人员对多晶硅的加热温度进行把控。
进一步的，为了使得多晶硅在加热时不易氧化或者与其他气体反应，加热腔210开设有保护气体入口214和保护气体出口216，供保护气体通入和流出。
在本实用新型的一种实施例中，冷却腔220内可以储存一定量的冷却液，当闸门218打开，加热后的多晶硅进入冷却腔220后，多晶硅能够浸入到冷却液中，并在冷却液中快速冷却，冷却过程中多晶硅产生的晶间应力可以使其自身破碎。可选的，冷却腔220可以设置进水口(图未示)和出水口(图未示)，使得储存的冷却液可以实时流通，以保证冷却液温度不至于过高，避免因冷却液温度过高而导致冷速不足，而无法令多晶硅破碎。在本实用新型的可选的实施例中，冷却腔220内也可以设置喷头(图未示)，使冷却液以喷淋的形式与多晶硅接触，喷头可以是从冷却腔220外部伸入，这样方便冷却液源源不断的从外部进入到冷却腔220进行喷洒，冷却液可以通过一个冷却液出口(图未示)从冷却腔220排出，或者直接与破碎后的多晶硅一同从出料口222排出。同理，冷却腔220也可以设置保护气体入口214和保护气体出口216。
在本实施例中，加热腔210和冷却腔220的壳体为金属外壳。为了使微波加热和冷却过程中，保持多晶硅的洁净度，加热腔210和冷却腔220的内侧设置有允许微波通过陶瓷保护层205，加热装置211可选地设置于陶瓷保护层205和腔室外壁之间，陶瓷保护层205可以起到洁净破碎的效果。陶瓷保护层205可以避免硅块在崩碎时破坏微波发生器，或者接触金属外壳而导致污染。
筛分***400设置于破碎装置200的下游，筛分***400可以包括振动筛分装置，通过控制筛网的孔径来对破碎后的多晶硅的粒度进行分级。
可选的，在筛分***400与破碎装置200之间还可以设置智能鉴别装置300，用于对破碎装置200破碎后的多晶硅进行分类。由于多晶硅生产中，多晶硅的生长受还原炉内的温度场影响，可能导致多晶硅棒下端相对于多晶硅棒上端更为致密，因此而导致品质不同。智能鉴别装置300用于将质量有所差异的多晶硅料进行区别并分开，不同品质类别的多晶硅分别进入后面的筛分***400进行筛分，这样方便了生产者对产品质量进行把控。当然，在本实用新型的其他实施例中，破碎后的多晶硅在品质差异不大时，也可以省略智能鉴别装置300。
图3为本实用新型一种实施例中多晶硅破碎方法的流程图。请参照图3，在本实用新型的一种实施例中，多晶硅破碎方法通过本实用新型实施例的多晶硅破碎***10实现，其包括：
步骤S1、将多晶硅棒预破碎成段。
以本实用新型实施例中的多晶硅破碎***10为例，多晶硅棒可能导致因其尺寸较大而不易进入到破碎装置200中进行加热，因此利用预破碎***100对其进行预破碎，所采取的方式是切割方式。
步骤S2、将多晶硅加热到600～750℃。
以本实用新型实施例中的多晶硅破碎***10为例，利用加热腔210的微波加热装置对破碎成段的多晶硅进行加热，加热的温度控制在600～750℃，因为过高的温度可能导致多晶硅料容易与环境气体发生反应(比如氧化)，而过低的温度可能会导致在冷却时达不到冷却速率，从而无法破碎。为了避免多晶硅氧化，可选地令多晶硅在保护气氛(比如氩气)下加热。
步骤S3、对经过加热的多晶硅进行冷却，使多晶硅因冷却导致的晶间应力而破碎。
以本实用新型实施例中的多晶硅破碎***10为例，经加热的多晶硅通过闸门218进入到冷却腔220。将经过加热的多晶硅与冷却液接触，冷却液的温度为0～30℃。在本实施例中，冷却液为超纯水，其阻抗大于12MΩ˙cm。为了避免多晶硅受污染，可以向冷却腔220内通入保护气氛。
步骤S4、对因冷却导致的晶间应力而破碎后的多晶硅根据粒度进行筛分。
以本实用新型实施例中的多晶硅破碎***10为例，步骤S4可以通过筛分***400来实现，通过振动筛分装置来对破碎后的多晶硅进行筛分，通过调整筛网孔径来调整多晶硅的粒度。筛分后的多晶硅可以进入打包工序，然后外售。
可选的，由于多晶硅棒的顶部和底部致密程度可能有所不同，从而导致破碎后的多晶硅品质不够均匀，因此在多晶硅因冷却导致的晶间应力而破碎后，先对破碎后的多晶硅进行分类，再将分类后的多晶硅根据粒度进行筛分。这一步骤可以通过本实用新型实施例中的多晶硅破碎***10的智能鉴别装置300实现，来对致密料和“菜花料”(相对粗糙、不够致密的硅料)进行区分，以便于对多晶硅质量进行把控。可以理解，在本实用新型的其他实施例中，对多晶硅进行分类的步骤可以省略，尤其是多晶硅品质整体较好的情况。
综上所述，本实用新型实施例的多晶硅破碎***包括了破碎装置，破碎装置包括用于对多晶硅进行加热的加热腔和用于对加热后的多晶硅进行冷却的冷却腔。冷却腔内具有冷却水可以对多晶硅进行冷却。利用本实用新型的实施例的多晶硅破碎***，可以对多晶硅进行加热并冷却，使多晶硅因冷却导致的晶间应力而破碎。使用本申请中的多晶硅破碎***减少了传统破碎方法的反复敲击过程中，破碎设备(比如合金锤、反应器)对多晶硅的接触，因此减少了多晶硅受污染的几率，生产的多晶硅品质得到改善。同时该方法减少了破碎多晶硅使用的人力，节约了成本。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多晶硅破碎***，其特征在于，其包括破碎装置，所述破碎装置包括：
加热腔，用于对多晶硅进行加热；
冷却腔，用于对经过加热的所述多晶硅进行冷却，使所述多晶硅因冷却导致的晶间应力而破碎；
其中，所述加热腔内设置有加热装置，所述冷却腔内具有用于冷却多晶硅的冷却水。
2.根据权利要求1所述的多晶硅破碎***，其特征在于，所述多晶硅破碎***还包括：
预破碎***，用于将多晶硅棒预破碎为段；
其中，所述预破碎***设置于所述破碎装置的上游。
3.根据权利要求2所述的多晶硅破碎***，其特征在于，所述预破碎***与所述加热腔之间设置有用于输送所述多晶硅的输送机构。
4.根据权利要求1所述的多晶硅破碎***，其特征在于：
所述加热装置为微波加热装置。
5.根据权利要求4所述的多晶硅破碎***，其特征在于，所述加热腔和所述冷却腔的内侧设置有允许微波通过的陶瓷保护层。
6.根据权利要求1所述的多晶硅破碎***，其特征在于，所述破碎装置的下游还设置有筛分***。
7.根据权利要求1所述的多晶硅破碎***，其特征在于，所述冷却腔与所述加热腔之间设置有闸门。
8.根据权利要求1所述的多晶硅破碎***，其特征在于，所述加热腔设置有保护气体入口和保护气体出口。
9.根据权利要求1所述的多晶硅破碎***，其特征在于，所述加热腔设置有温度监测仪。
10.根据权利要求1所述的多晶硅破碎***，其特征在于，所述冷却腔内设置有用于喷洒冷却液的喷头。
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