劉強(qiáng) 陳五奎 馮加保 耿榮軍

摘 要：多線切割技術(shù)是目前最廣泛的硅片切割技術(shù)，與其他技術(shù)相比具有效率高，產(chǎn)能高，精度高等優(yōu)點(diǎn)，然而傳統(tǒng)的多線切割技術(shù)通常是用三體磨損原理的砂漿切割方式，其砂漿由聚乙二醇及一定目數(shù)（1500/1800/2000）的碳化硅配比而成，切割過程不僅使碳化硅顆粒有不同程度的磨損，且最終與切割過程產(chǎn)生的硅粉混在一起形成廢液，廢液無法直接重復(fù)利用，亦不能直接外排，存在資源浪費(fèi)、環(huán)境污染等問題，基于此探索一種環(huán)保循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式，設(shè)計(jì)出能滿足生產(chǎn)需求的碳化硅分級(jí)裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)類似粉狀物料的的分級(jí)應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：粉狀物料；分級(jí)裝置

硅片是半導(dǎo)體和光伏領(lǐng)域的主要生產(chǎn)材料，其傳統(tǒng)的硅片多線切割技術(shù)原理是通過一根高速運(yùn)動(dòng)的鋼線帶動(dòng)附著在鋼絲上的切割液對(duì)硅棒進(jìn)行摩擦，從而達(dá)到切割效果，在整個(gè)過程中，鋼線通過線輥的引導(dǎo)，在線輥上形成一張線網(wǎng)，而待加工工件通過工作臺(tái)的下降實(shí)現(xiàn)工件的進(jìn)給。它不同于傳統(tǒng)的刀鋸片、砂輪片等切割方式，也不同于先進(jìn)的激光切割和內(nèi)圓切割，然而此種切割方式砂漿不可避免的與切割硅粉混在一起，最后形成切割廢液。

目前，對(duì)于切割廢液的處理方法通常采用以下的方式：首先，對(duì)切割廢液進(jìn)行固液分離，即將切割廢液中的聚乙二醇液體與碳化硅顆粒、硅粉顆粒分離，得到聚乙二醇液體和混合有硅粉的碳化硅固體，分離出的聚乙二醇液體經(jīng)過進(jìn)一步加工后可再次作為原料配制成切割液重復(fù)利用；接著，對(duì)分離出來的混合有硅粉的碳化硅進(jìn)行分級(jí)處理，去除目數(shù)目標(biāo)要求的超細(xì)碳化硅，剩余的目數(shù)較小的碳化硅可配成新的切割液繼續(xù)使用，由于碳化硅和硅粉的密度相差不大，因此，不論是剩余的碳化硅還是分離出去的超細(xì)碳化硅中都含有硅粉；最后，將分離出來的數(shù)目較大的混合有硅粉的超細(xì)碳化硅經(jīng)過化學(xué)處理后排放掉。

然而對(duì)于粉狀物料的分級(jí)處理主要采用氣力分級(jí)的方式，即利用高壓氣體沖刷不同目數(shù)的粉狀物料，由于不同目數(shù)的粉狀物料顆粒重量各不相同，因此，在同樣的風(fēng)力作用下不同目數(shù)的粉狀物料會(huì)堆積在不同位置，實(shí)現(xiàn)粉狀物料的分級(jí)，雖然這種方式也能夠?qū)崿F(xiàn)粉狀物料的分級(jí)，但是，由于不同目數(shù)的粉狀物料顆粒的重量相差不大，在高速氣流的沖刷下，不同目數(shù)的粉狀物料顆粒還是會(huì)混在一起，分級(jí)效果較差。因此設(shè)計(jì)分級(jí)效果較好的分級(jí)裝置，有利于滿足不同生產(chǎn)的需求，將進(jìn)一步體現(xiàn)環(huán)保的價(jià)值和理念，為光伏產(chǎn)業(yè)健康的進(jìn)一步發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

一、粉狀物料分級(jí)裝置的設(shè)計(jì)

圖中標(biāo)記說明：1、空氣加熱裝置 102、柱狀殼體 103、蓋板 104、錐形殼體 105、加熱管 2、第一級(jí)分離裝置 3、第二級(jí)分離裝置 304、第一可拆卸式堵頭 4、第三級(jí)分離裝置 404、第二可拆卸式堵頭 5、第四級(jí)分離裝置 504、第三可拆卸式堵頭 6、粉塵回收裝置 604、第四可拆卸式堵頭

圖中標(biāo)記說明：204、第一旋轉(zhuǎn)軸 205、第二旋轉(zhuǎn)軸 206、驅(qū)動(dòng)輪 207、第一轉(zhuǎn)盤 208、第一葉片 209、排料孔 210、反向器 211、第二轉(zhuǎn)盤 212、第二葉片

如圖1、2、3所示，該設(shè)計(jì)用于粉狀物料的分級(jí)裝置包括加熱裝置、第一級(jí)分離裝置、第二級(jí)分離裝置、第三級(jí)分離裝置、第四級(jí)分離裝置、粉塵回收裝置，實(shí)驗(yàn)以碳化硅分級(jí)為例。

二、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

通過控制各電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率對(duì)回收待分級(jí)碳化硅（圖4）經(jīng)過上述設(shè)備進(jìn)行兩次分級(jí)實(shí)驗(yàn)，第一次得到所需的1500目碳化硅（圖5），第二次得到所需的1800目碳化硅（圖6），并對(duì)其進(jìn)行分析檢測(cè)。

對(duì)1500目碳化硅用電阻法顆粒計(jì)數(shù)器進(jìn)行粒度測(cè)試，分析表明：1500目測(cè)試結(jié)果為D3=13.51，D50=7.6，D94=4.87（圖7），能夠達(dá)到目數(shù)要求。

對(duì)1800目碳化硅用電阻法顆粒計(jì)數(shù)器進(jìn)行粒度測(cè)試，分析表明：1800目測(cè)試結(jié)果為D3=10.75，D50=6.78，D94=4.21（圖8），能夠達(dá)到目數(shù)要求。

對(duì)1500目、1800目碳化硅分別用電鏡掃描進(jìn)行粒度大小測(cè)試，分析表明：粒度大小平均在5～7微米，與“目數(shù)與微米對(duì)照表”對(duì)比，符合15002000目。

綜上分析表明：此裝置根據(jù)工藝控制可分級(jí)到適合生產(chǎn)需求的碳化硅目數(shù)，更為關(guān)鍵的是環(huán)保的提升了其利用價(jià)值，大幅降低生產(chǎn)成本，同時(shí)防范了企業(yè)的環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)和減少排廢的處理成本。

三、結(jié)論

以碳化硅分級(jí)為實(shí)驗(yàn)例證，充分說明該分級(jí)裝置可以實(shí)現(xiàn)四級(jí)分離，通過四級(jí)分離，可以精確得到不同目數(shù)的顆粒，其分級(jí)效果好，可以滿足生產(chǎn)中不同的需求，不僅較少了環(huán)境污染，還提高了經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值，符合環(huán)保循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展理念，同時(shí)還可以適用于類似粉狀物料加工技術(shù)領(lǐng)域，如石英砂精選等，其推廣應(yīng)用意義重大。

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作者簡(jiǎn)介：劉強(qiáng)（1982），男，漢族，山東人，碩士，工程師，深圳市拓日新能源科技股份有限公司總經(jīng)理，主要從事太陽能光伏發(fā)電、太陽能光熱應(yīng)用及新能源材料研究。