一种快速脱除晶体硅切割废硅粉表面氧化膜的雾化反应器制造技术

一种快速脱除晶体硅加工废硅粉表面氧化膜的雾化反应器：由椭圆封头1、氢氟酸雾化器2、主体3、干燥器4、安装支座5组成；其中椭圆封头、主体、干燥器构成雾化反应器工作型腔，其工作压力≤1.6MPa、温度≤150℃，型腔高径比＝3～10:1，采用锅炉钢制作，内衬耐氢氟酸腐蚀的聚丙烯或聚四氟乙烯材料，氢氟酸雾化器2安装在其中；雾化反应器设置相应的工艺安装与检测口：椭圆封头顶部设置氢氟酸雾化器安装口B和废气排出口E；主体设置硅粉进料口A、测温孔F、测压孔G，干燥器为锥体结构，设置出料口C、干燥气体入口D；安装支座与干燥器加工为整体，采用Q235钢材制作，有安装裙座和安装检修人孔K。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种快速脱除晶体硅切割废硅粉表面氧化膜的雾化反应器，属于太阳能光伏电池晶体硅加工废弃物综合利用设备领域。
技术介绍
在太阳能光伏电池晶体硅加工过程中，有30-50％的晶体硅在切割工序变成切屑---硅粉进入废砂浆系统，在其后续处理过程中，这些硅粉表面发生氧化，形成一层氧化膜，失去利用价值作为废弃物处理，造成了严重的资源浪费和污染环境。申请人从2006年开始关注太阳能光伏电池晶体硅加工废砂浆的处理问题，探索研究最优化的回收利用技术。2011年4月22日提出了申请号201110101064.7的《光伏电池晶体硅加工废砂浆综合处理新方法》的专利技术专利申请，2011年08月12日提出了申请号201110238197.9《光伏晶体硅加工废砂浆综合处理技术》的专利技术专利申请，对前一个专利申请进行了补充完善。2012年6月26日又申请号201110238197.9《光伏晶体硅加工废砂浆综合处理技术》为优先权提出了申请号为201210207989.4《无污水和固体废物排放的晶体硅加工废砂浆综合处理技术》提出了以含SiC、Si二元砂为原料，利用气流床氮化合成纳米氮化硅的技术方案；之后对此方案的工业化生产技术进行了深入研究，于2013年1月23日提出了申请号201310024134.2《利用晶体硅加工废砂浆回收硅粉制备氮化硅产品的机组》，201310024121.5《用晶体硅加工废砂浆回收硅粉制备氮化硅粉体的气流床<br>反应器》、201310024123.4《用气流床反应器排放氮气生产氮化硅结合碳化硅制品的隧道窑》、201310024121.5《用气流床反应器排放氮气生产氮化硅结合碳化硅制品的隧道窑》等项专利申请。上述专利的的研发都是围绕着晶体硅加工废硅粉的综合利用进行的，但是随着研究的逐步深入，发现废硅粉表面的氧化膜是影响其反应效果的主要制约因素，于是，便开始了废硅粉表面氧化膜脱除技术的研发工作。传统的脱除硅粉表面氧化膜是反应槽中利用氢氟酸浸泡，使废硅粉表面的SiO2变成SiF4气体，反应剧烈，反应时间和反应进程难以控制，同时由于脱除氧化膜后新生成的硅粉表面活性极高，与氢氟酸溶液中的水反应重新氧化，其反应方程式如下：SiO2+4HF＝SiF4+2H2O(1)Si+2H2O＝SiO2+2H2(2)两个反应交替继续，造成了硅粉和氢氟酸的严重浪费和新的环境污染。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种快速脱除晶体硅切割废硅粉表面氧化膜的雾化反应器，以解决目前脱除晶体硅切割硅粉表面氧化膜技术存在的问题。本专利技术的目的是这样实现的：一种快速脱除晶体硅加工废硅粉表面氧化膜的雾化反应器，由椭圆封头1、氢氟酸雾化器2、主体3、干燥器4、安装支座5组成；其中椭圆封头1、主体3、干燥器4构成雾化反应器工作型腔，其工作压力≤1.6MPa、温度≤150℃，型腔高径比＝3～10∶1，采用锅炉钢制作，内衬耐氢氟酸腐蚀的聚丙烯或聚四氟乙烯材料；雾化反应器设置相应的工艺操作与检测口：椭圆封头1顶部设置安装口B和废气排出口E；氢氟酸雾化器2采用聚四氟乙烯纳米雾化喷头，自安装口B插入，喷头高度与椭圆封头1法兰平齐；主体3是雾化反应器的反应空间，在上法兰以下1/3～2/3Φ位置设置硅粉进料口A，小型实验设备采用双口对称进料，大中型生产设备采用四口侧线进料布局，中部设置测温孔F和测压孔G，用于观察和控制反应器内部的工作压力和工作温度；干燥器4在反应器主体3下部，为锥体结构，底部是硅粉出料口C，在锥体下部1/5高度位置设置干燥气体入口D；安装支座5与干燥器4加工为整体，采用Q235钢材制作，设置安装裙座和检修安装人孔K。工作原理是把需要脱除氧化膜的硅粉以氮气为喷吹载体，以雾化状态喷入雾化反应器中，被氢氟酸雾化器喷出的纳米氢氟酸雾滴包裹、反应，由于回收硅粉粒径≤3um、氧化膜厚度≤10nm，能够实现瞬间反应，脱除硅粉表面氧化膜，通过控制原料硅粉及氢氟酸的加入量，辅之以氮气干燥与保护，就可以实现在脱除硅粉表面氧化膜的同时防止硅粉的二次氧化；由于氢氟酸雾滴的扑集作用，反应后的硅粉颗粒发生团聚沉降，在雾化反应器底部硅粉出料口排出；反应产生的SiF4和H2O与氮气一起从雾化反应器顶部的气体排出口排出。兹结合附图和实施例对本专利技术进行进一步说明。附图说明图1是雾化反应器结构图。图2是双口进料雾化反应器管口方位图。图3是四口进料雾化反应器管口方位图。图中数字表示雾化反应器部件：1为椭圆封头、2为氢氟酸雾化器、3为主体、4为干燥器、5为安装支座；Φ为雾化反应器工作型腔内径；图中字母表示雾化反应器工艺管口：A是原料硅粉气流喷入孔，B是氢氟酸喷头插入口，C是产品硅粉出料口，D是干燥高温氮气入口，E是生产废气排出口，F是测温孔，G是测压孔、K是检修安装人孔。具体实施方式以下为本专利技术的具体实施例，但本专利技术的设备并不完全受其限制，所属领域的技术人员可以根据需要对其中的结构进行变化或调整。实施例1：如图1雾化反应器结构图、图2双口进料雾化反应器管口方位图所示：快速脱除晶体硅加工硅粉表面氧化膜的小型实验装置——双口进料雾化反应器：由椭圆封头1、氢氟酸雾化器2、主体3、干燥器4、安装支座5组成；其中椭圆封头1、主体3、干燥器4构成雾化反应器工作型腔，其工作压力≤1.6MPa、温度≤150℃，型腔高径比＝3～10∶1，采用锅炉钢制作，内衬聚四氟乙烯材料；雾化反应器设置相应的工艺操作与检测口：椭圆封头1顶部设置安装口B和废气排出口E；氢氟酸雾化器2采用聚四氟乙烯纳米雾化喷头，自安装口B插入，喷头高度与椭圆封头1法兰平齐；主体3是雾化反应器的反应空间，在法兰以下1/3～2/3Φ位置设置硅粉进料口A两个，采用双口对称进料布局，把干燥后的硅粉利用氮气通过输料器以雾化状态喷入雾化反应器内，两股硅粉雾流迎头相撞，进一步分散混合，与氢氟酸喷雾喷头2喷出的氢氟酸雾充分接触、反应，脱除硅粉表面氧化膜，根据硅粉氧化程度调整氢氟酸喷出量，实现在脱除硅粉表面氧化膜的同时防止硅粉的二次氧化，中部设置测温孔F和测压孔G，用于观察和控制反应器内部的工作压力和工作温度；干燥器4在主体3下部，为锥体结构，底部是硅粉出料口C，在锥体下部1/5高度位置设置干燥气体入口D，干燥气体一般采用120℃以下的氮气；安装支座5与干燥器4加工为整体，采用Q235钢材制作，设置安装裙座和检修安装人孔K。其工作原理为：干燥后的晶体硅切割硅粉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速脱除晶体硅加工废硅粉表面氧化膜的雾化反应器，其特征在于：雾化反应器由椭圆封头1、氢氟酸雾化器2、主体3、干燥器4、安装支座5组成；其中椭圆封头1、主体3、干燥器4构成雾化反应器工作型腔，其工作压力≤1.6MPa、温度≤150℃，型腔高径比＝3～10∶1，采用锅炉钢制作，内衬耐氢氟酸腐蚀的聚丙烯或聚四氟乙烯材料；雾化反应器设置相应的工艺操作与检测口：椭圆封头1顶部设置安装口B和废气排出口E；氢氟酸雾化器2采用聚四氟乙烯纳米雾化喷头，自安装口B插入，喷头高度与椭圆封头1法兰平齐；主体3是雾化反应器的反应空间，在上法兰以下1/3～2/3Φ位置设置硅粉进料口A，小型实验设备采用双口对称进料，大中型生产设备采用四口侧线进料布局，中部设置测温孔F和测压孔G，用于观察和控制反应器内部的工作压力和工作温度；干燥器4在反应器主体3下部，为锥体结构，底部是硅粉出料口C，在锥体下部1/5高度位置设置干燥气体入口D；安装支座5与干燥器4加工为整体，采用Q235钢材制作，设置安装裙座和检修安装人孔K。

【技术特征摘要】
1.一种快速脱除晶体硅加工废硅粉表面氧化膜的雾化反应器，其特征在
于：雾化反应器由椭圆封头1、氢氟酸雾化器2、主体3、干燥器4、安装支座5
组成；其中椭圆封头1、主体3、干燥器4构成雾化反应器工作型腔，其工作压
力≤1.6MPa、温度≤150℃，型腔高径比＝3～10∶1，采用锅炉钢制作，内衬耐氢
氟酸腐蚀的聚丙烯或聚四氟乙烯材料；雾化反应器设置相应的工艺操作与检测
口：椭圆封头1顶部设置安装口B和废气排出口E；氢氟酸雾化器2采用聚四
氟乙烯纳米雾化喷头，自安装口B...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹弘毅，宋勇涛，尹克胜，陆一平，邹建平，朱海飞，
申请(专利权)人：尹克胜，
类型：发明
国别省市：山东;37