一種快速脫除晶體硅切割廢硅粉表面氧化膜的霧化反應器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發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器，屬于太陽能光伏電池晶體硅加工廢棄物綜合利用設備領域。
【背景技術】
[0002]在太陽能光伏電池晶體硅加工過程中，有30-50%的晶體硅在切割工序變成切肩一硅粉進入廢砂漿系統，在其后續處理過程中，這些硅粉表面發生氧化，形成一層氧化膜，失去利用價值作為廢棄物處理，造成了嚴重的資源浪費和污染環境。
[0003]申請人從2006年開始關注太陽能光伏電池晶體硅加工廢砂漿的處理問題，探索研究最優化的回收利用技術。2011年4月22日提出了申請號201110101064.7的《光伏電池晶體硅加工廢砂漿綜合處理新方法》的發明專利申請，2011年08月12日提出了申請號201110238197.9《光伏晶體硅加工廢砂漿綜合處理技術》的發明專利申請，對前一個專利申請進行了補充完善。2012年6月26日又申請號201110238197.9《光伏晶體硅加工廢砂漿綜合處理技術》為優先權提出了申請號為201210207989.4《無污水和固體廢物排放的晶體硅加工廢砂漿綜合處理技術》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方案；之后對此方案的工業化生產技術進行了深入研究，于2013年1月23日提出了申請號201310024134.2《利用晶體硅加工廢砂漿回收硅粉制備氮化硅產品的機組》，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器》、201310024123.4《用氣流床反應器排放氮氣生產氮化硅結合碳化硅制品的隧道窯》、201310024121.5《用氣流床反應器排放氮氣生產氮化硅結合碳化硅制品的隧道窯》等項專利申請。
[0004]上述專利的的研發都是圍繞著晶體硅加工廢硅粉的綜合利用進行的，但是隨著研究的逐步深入，發現廢硅粉表面的氧化膜是影響其反應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的研發工作。
[0005]傳統的脫除硅粉表面氧化膜是反應槽中利用氫氟酸浸泡，使廢硅粉表面的S1/變成SiF4氣體，反應劇烈，反應時間和反應進程難以控制，同時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重新氧化，其反應方程式如下:
[0006]Si02+4HF = SiF4+2H20 (1)
[0007]Si+2H20 = Si02+2H2 (2)
[0008]兩個反應交替繼續，造成了硅粉和氫氟酸的嚴重浪費和新的環境污染。
【發明內容】
[0009]本發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器，以解決目前脫除晶體硅切割硅粉表面氧化膜技術存在的問題。
[0010]本發明的目的是這樣實現的: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構成霧化反應器工作型腔，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，內襯耐氫氟酸腐蝕的聚丙烯或聚四氟乙烯材料；霧化反應器設置相應的工藝操作與檢測口:橢圓封頭1頂部設置安裝口 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是霧化反應器的反應空間，在上法蘭以下1/3?2/3 Φ位置設置硅粉進料口 A，小型實驗設備采用雙口對稱進料，大中型生產設備采用四口側線進料布局，中部設置測溫孔F和測壓孔G，用于觀察和控制反應器內部的工作壓力和工作溫度；干燥器4在反應器主體3下部，為錐體結構，底部是硅粉出料口 C，在錐體下部1/5高度位置設置干燥氣體入口 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氣為噴吹載體，以霧化狀態噴入霧化反應器中，被氫氟酸霧化器噴出的納米氫氟酸霧滴包裹、反應，由于回收硅粉粒徑< 3um、氧化膜厚度< 10nm，能夠實現瞬間反應，脫除硅粉表面氧化膜，通過控制原料硅粉及氫氟酸的加入量，輔之以氮氣干燥與保護，就可以實現在脫除硅粉表面氧化膜的同時防止硅粉的二次氧化；由于氫氟酸霧滴的撲集作用，反應后的硅粉顆粒發生團聚沉降，在霧化反應器底部硅粉出料口排出；反應產生的SiFjP Η 20與氮氣一起從霧化反應器頂部的氣體排出口排出。
[0012]茲結合附圖和實施例對本發明進行進一步說明。
【附圖說明】
[0013]圖1是霧化反應器結構圖。
[0014]圖2是雙口進料霧化反應器管口方位圖。
[0015]圖3是四口進料霧化反應器管口方位圖。
[0016]圖中數字表示霧化反應器部件: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為霧化反應器工作型腔內徑；圖中字母表示霧化反應器工藝管口:Α是原料硅粉氣流噴入孔，Β是氫氟酸噴頭插入口，C是產品硅粉出料口，D是干燥高溫氮氣入口，Ε是生產廢氣排出口，F是測溫孔，G是測壓孔、Κ是檢修安裝人孔。
【具體實施方式】
[0017]以下為本發明的具體實施例，但本發明的設備并不完全受其限制，所屬領域的技術人員可以根據需要對其中的結構進行變化或調整。
[0018]實施例1:
[0019]如圖1霧化反應器結構圖、圖2雙口進料霧化反應器管口方位圖所示:快速脫除晶體硅加工硅粉表面氧化膜的小型實驗裝置一一雙口進料霧化反應器: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構成霧化反應器工作型腔，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，內襯聚四氟乙烯材料；霧化反應器設置相應的工藝操作與檢測口:橢圓封頭1頂部設置安裝口 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