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線切割用碳化硅新型干法生產工藝簡介
2015年05月15日 發布 分類:粉體加工技術 點擊量:3431
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硅晶片切割用碳化硅是太陽能電池硅晶片生產中的重要消耗性物料。目前國內生產線切割用碳化硅的生產工藝多為球磨或者雷蒙磨粉碎(也有少部分企業使用氣流磨),經過酸洗除鐵后用溢流法分級。該工藝生產自動化程度低,生產周期長,酸洗會產生污染。

 

針對這些問題,國內某些知名企業從國外引進了新型的線切割用碳化硅干法工藝生產線。該生產線的核心設備是高壓輥磨機和在線式粒度控制系統。該生產線生產出的碳化硅粉體顆粒多棱且具有鋒利的棱角,具有高效的切割效率。且由于擁有在線粒度控制系統,生產的粉體粒度分布均勻且質量穩定。這種自動化程度極高的生產工藝,極大的改善了老的半自動生產線對技術工人的依賴性,基本排除生產工藝流程中的人為主觀因素,大幅降低了人力資源投入同時提高了產品質量。

 

一、高壓輥磨機

高壓輥磨機工作原理為對輥碾壓方式。由一對相向同步轉動的擠壓輥組成,其中一個為動輥,一個為靜輥。已經經過破碎處理的初始物料從兩輥上方給料口進入輥磨,通過碾壓輥轉動帶入輥間,物料受到高壓擠壓作用后,變成密實的料餅從磨機下方送出。

 

高壓輥磨機的結構主要由機架、壓輥、軸承、驅動裝置、喂料裝置、液壓、潤滑和控制等系統組成。電機通過萬向聯軸器、減速機與安裝在機架水平滑輥上的輥子系統(軸承和安裝在軸承上的輥子)連接。擠壓力的形成是通過兩個直徑相等、轉速相同且相向旋轉的輥子壓力和物料自重壓力構成的。兩個壓輥,一個為定輥,一個為可以前后小幅度水平移動的動輥。壓力則通過高壓油缸加載到動輥兩端的軸承座上。

高壓輥磨機的粉碎過程大致可以分為3個階段:

1、加速區:最上端A區域為加速區,物料在這個區域受到了顆粒自身的重量、顆粒與顆粒之間的摩擦力和顆粒與擠壓輥之間的摩擦力,使得物料加速下降,逐漸加速到或者接近于擠壓輥的輥面速度。大部分較大的顆粒先被粉碎,并重新排列,顆粒間被細粒填充。

2、壓縮區:中間B區域為壓縮區,在擠壓輥軸平面的傾角區域,壓縮區內的物料受到較高的擠壓力,每個顆粒都受到周邊顆粒的擠壓,擠壓力在該區域達到峰值。

3、釋放區:最下端C區域,在擠壓力達到峰值以后,迅速下降為0并進入該區域。壓縮區和釋放區存在一個臨界擠壓角。

 

二、Insitec在線粒度監測系統

英國馬爾文公司出品的Insitec在線粒度監測系統采用激光衍射粒度分析技術,能夠對生產線上的氣固或者液固兩相流中的固相顆粒進行24小時的連續粒度分布測試,并將測試數據反饋給控制系統,從而實現對粉體生產線的粉體產品進行粒度分布實時監測和控制。這一先進技術被認為是粉體工業粒度控制的新思路。

Insitec在線粒度監測系統包括如下幾個部分:現場監測主機、數模轉換器、電腦和軟件控制柜。Insitec在線粒度監測系統可實現0.25秒到30秒鐘一次的數據采集頻率。在穩定狀態下,數據通過PLC連續輸出到中控系統。系統利用控制軟件做出智能判定,然后對分級機進行實時細微調整。這樣就減少了粉體產品的粒度波動,使得粉體質量更加穩定;同時該系統也可以減少生產過程中的過粉磨現象,降低了原料損耗及能耗。

 

小結:碳化硅干法生產工藝,使用高壓輥磨機用于碳化硅粉碎,其原理完全不同于傳統粉碎工藝,粉碎效率有了大幅提高。滾壓粉碎工藝大幅降低了粉體產品的鐵含量,避免了高成本高污染的酸洗工藝環節。在線粒度控制系統的應用,實現了粉體的粒度實時控制和自動調整,真正實現了碳化硅粉體的自動化生產,且生產出的碳化硅顆粒粒型優于傳統粉碎工藝,提升了產品品質。

 

(粉體圈 作者:梧桐)


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