一種快速脫除晶體硅切割廢硅粉表面氧化膜的霧化反應(yīng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種快速脫除晶體硅切割廢硅粉表面氧化膜的霧化反應(yīng)器，屬于太陽(yáng)能光伏電池晶體硅加工廢棄物綜合利用設(shè)備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在太陽(yáng)能光伏電池晶體硅加工過(guò)程中，有30-50%的晶體硅在切割工序變成切肩一硅粉進(jìn)入廢砂漿系統(tǒng)，在其后續(xù)處理過(guò)程中，這些硅粉表面發(fā)生氧化，形成一層氧化膜，失去利用價(jià)值作為廢棄物處理，造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)和污染環(huán)境。
[0003]申請(qǐng)人從2006年開始關(guān)注太陽(yáng)能光伏電池晶體硅加工廢砂漿的處理問(wèn)題，探索研究最優(yōu)化的回收利用技術(shù)。2011年4月22日提出了申請(qǐng)?zhí)?01110101064.7的《光伏電池晶體硅加工廢砂漿綜合處理新方法》的發(fā)明專利申請(qǐng)，2011年08月12日提出了申請(qǐng)?zhí)?01110238197.9《光伏晶體硅加工廢砂漿綜合處理技術(shù)》的發(fā)明專利申請(qǐng)，對(duì)前一個(gè)專利申請(qǐng)進(jìn)行了補(bǔ)充完善。2012年6月26日又申請(qǐng)?zhí)?01110238197.9《光伏晶體硅加工廢砂漿綜合處理技術(shù)》為優(yōu)先權(quán)提出了申請(qǐng)?zhí)枮?01210207989.4《無(wú)污水和固體廢物排放的晶體硅加工廢砂漿綜合處理技術(shù)》提出了以含SiC、Si 二元砂為原料，利用氣流床氮化合成納米氮化硅的技術(shù)方案；之后對(duì)此方案的工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行了深入研究，于2013年1月23日提出了申請(qǐng)?zhí)?01310024134.2《利用晶體硅加工廢砂漿回收硅粉制備氮化硅產(chǎn)品的機(jī)組》，201310024121.5《用晶體硅加工廢砂漿回收硅粉制備氮化硅粉體的氣流床反應(yīng)器》、201310024123.4《用氣流床反應(yīng)器排放氮?dú)馍a(chǎn)氮化硅結(jié)合碳化硅制品的隧道窯》、201310024121.5《用氣流床反應(yīng)器排放氮?dú)馍a(chǎn)氮化硅結(jié)合碳化硅制品的隧道窯》等項(xiàng)專利申請(qǐng)。
[0004]上述專利的的研發(fā)都是圍繞著晶體硅加工廢硅粉的綜合利用進(jìn)行的，但是隨著研究的逐步深入，發(fā)現(xiàn)廢硅粉表面的氧化膜是影響其反應(yīng)效果的主要制約因素，于是，便開始了廢硅粉表面氧化膜脫除技術(shù)的研發(fā)工作。
[0005]傳統(tǒng)的脫除硅粉表面氧化膜是反應(yīng)槽中利用氫氟酸浸泡，使廢硅粉表面的S1/變成SiF4氣體，反應(yīng)劇烈，反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)進(jìn)程難以控制，同時(shí)由于脫除氧化膜后新生成的硅粉表面活性極高，與氫氟酸溶液中的水反應(yīng)重新氧化，其反應(yīng)方程式如下:
[0006]Si02+4HF = SiF4+2H20 (1)
[0007]Si+2H20 = Si02+2H2 (2)
[0008]兩個(gè)反應(yīng)交替繼續(xù)，造成了硅粉和氫氟酸的嚴(yán)重浪費(fèi)和新的環(huán)境污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種快速脫除晶體硅切割廢硅粉表面氧化膜的霧化反應(yīng)器，以解決目前脫除晶體硅切割硅粉表面氧化膜技術(shù)存在的問(wèn)題。
[0010]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種快速脫除晶體硅加工廢硅粉表面氧化膜的霧化反應(yīng)器，由橢圓封頭1、氫氟酸霧化器2、主體3、干燥器4、安裝支座5組成；其中橢圓封頭1、主體3、干燥器4構(gòu)成霧化反應(yīng)器工作型腔，其工作壓力彡1.6MPa、溫度彡150°C，型腔高徑比=3?10: 1，采用鍋爐鋼制作，內(nèi)襯耐氫氟酸腐蝕的聚丙烯或聚四氟乙烯材料；霧化反應(yīng)器設(shè)置相應(yīng)的工藝操作與檢測(cè)口:橢圓封頭1頂部設(shè)置安裝口 B和廢氣排出口 E ;氫氟酸霧化器2采用聚四氟乙烯納米霧化噴頭，自安裝口 B插入，噴頭高度與橢圓封頭1法蘭平齊；主體3是霧化反應(yīng)器的反應(yīng)空間，在上法蘭以下1/3?2/3 Φ位置設(shè)置硅粉進(jìn)料口 A，小型實(shí)驗(yàn)設(shè)備采用雙口對(duì)稱進(jìn)料，大中型生產(chǎn)設(shè)備采用四口側(cè)線進(jìn)料布局，中部設(shè)置測(cè)溫孔F和測(cè)壓孔G，用于觀察和控制反應(yīng)器內(nèi)部的工作壓力和工作溫度；干燥器4在反應(yīng)器主體3下部，為錐體結(jié)構(gòu)，底部是硅粉出料口 C，在錐體下部1/5高度位置設(shè)置干燥氣體入口 D ;安裝支座5與干燥器4加工為整體，采用Q235鋼材制作，設(shè)置安裝裙座和檢修安裝人孔K。
[0011]工作原理是把需要脫除氧化膜的硅粉以氮?dú)鉃閲姶递d體，以霧化狀態(tài)噴入霧化反應(yīng)器中，被氫氟酸霧化器噴出的納米氫氟酸霧滴包裹、反應(yīng)，由于回收硅粉粒徑< 3um、氧化膜厚度< 10nm，能夠?qū)崿F(xiàn)瞬間反應(yīng)，脫除硅粉表面氧化膜，通過(guò)控制原料硅粉及氫氟酸的加入量，輔之以氮?dú)飧稍锱c保護(hù)，就可以實(shí)現(xiàn)在脫除硅粉表面氧化膜的同時(shí)防止硅粉的二次氧化；由于氫氟酸霧滴的撲集作用，反應(yīng)后的硅粉顆粒發(fā)生團(tuán)聚沉降，在霧化反應(yīng)器底部硅粉出料口排出；反應(yīng)產(chǎn)生的SiFjP Η 20與氮?dú)庖黄饛撵F化反應(yīng)器頂部的氣體排出口排出。
[0012]茲結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是霧化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖2是雙口進(jìn)料霧化反應(yīng)器管口方位圖。
[0015]圖3是四口進(jìn)料霧化反應(yīng)器管口方位圖。
[0016]圖中數(shù)字表示霧化反應(yīng)器部件:1為橢圓封頭、2為氫氟酸霧化器、3為主體、4為干燥器、5為安裝支座；Φ為霧化反應(yīng)器工作型腔內(nèi)徑；圖中字母表示霧化反應(yīng)器工藝管口:Α是原料硅粉氣流噴入孔，Β是氫氟酸噴頭插入口，C是產(chǎn)品硅粉出料口，D是干燥高溫氮?dú)馊肟?，Ε是生產(chǎn)廢氣排出口，F(xiàn)是測(cè)溫孔，G是測(cè)壓孔、Κ是檢修安裝人孔。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下為本發(fā)明的具體實(shí)施例，但本發(fā)明的設(shè)備并不完全受其限制，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)需要對(duì)其中的結(jié)構(gòu)進(jìn)行變化或調(diào)整。
[0018]實(shí)施例1:
[0019]如圖1霧化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)圖、圖2雙口進(jìn)料霧化反應(yīng)器管口方位圖所示:快速脫除晶體硅加工硅粉表面氧化膜的小型實(shí)驗(yàn)裝置一一雙口進(jìn)料霧化反應(yīng)器:由橢圓封頭1、氫氟酸霧化器2、主體3、干燥器4、安裝支座5組成；其中橢圓封頭1、主體3、干燥器4構(gòu)成霧化反應(yīng)器工作型腔，其工作壓力彡1.6MPa、溫度彡150°C，型腔高徑比=3?10: 1，采用鍋爐鋼制作，內(nèi)襯聚四氟乙烯材料；霧化反應(yīng)器設(shè)置相應(yīng)的工藝操作與檢測(cè)口:橢圓封頭1頂部設(shè)置安裝口 B和廢氣排出口 E ;氫氟酸霧化器2采用聚四氟乙烯納米霧化噴頭，自安裝口 B插入，噴頭高度與橢圓封頭1法蘭平