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多晶硅渣浆氯硅烷干燥机

关键词:硅粉干燥机,硅泥干燥机,氯硅烷干燥机,溶剂蒸发干燥机
所属分类:固废污泥烘干机
案例概述:针对多晶硅废泥浆制备高纯硅粉干燥的工艺要求,真空圆盘干燥机是百得干燥开发设计的新型渣浆旋转式间接干燥机,连续进料流量小、停留时间短、传热效率高、投资低,适用于粘附性较强的膏状、糊状或团状物料以及易氧化分解、易燃易爆物质的干燥。
案例详情 图片集锦
       高纯多晶硅是电子工业和太阳能光伏产业的基础原料,是硅产品产业链中极为重要的中间产品,对我国的国民经济发展有着深远的影响。一直以来,多晶硅生产过程中的环境污染问题、技术问题、产业化差距问题等严重制约着该产业在国内的发展。目前,我国的多晶硅产业已经在世界上占有了一定的优势。污染的问题也一再被提上日程。随着生产工艺的逐渐改进,污染物也逐渐从前期的四氯化硅转向硅渣。特别是近来冷氢化的发展,将四氯化硅充分利用起来,处理的难题随即转向了流动态的固液混合硅渣浆。在过去的一段时间内,大量的这种硅渣浆都采用简单的掩埋甚至直接倾倒的方法处理,这样的做的后果直接造成了严重的环境污染事故,土地寸草不生,水源严重破坏。 
      针对硅渣浆的主要成分分析,其处理难点主要表现在两个方面:
    1、首先是氯硅烷的处理,氯硅烷与空气、水反应剧烈放热,生成大量酸雾并生成白色的二氧化硅泡沫状固体,而且密度比水小,一般漂浮在水面上。而且反应中还会释放出极具爆炸性的氢气,给安全操作带来很大不利。 
    2、其次是硅粉中的其他化合物。根据多晶硅及冷氢化生产过程中的工艺说明,反应过程中的硅粉为主要生产原料,由于工业硅粉中含有 B、P、Al 等其他杂质,而且这些杂质基本上不参加合成反应,即在反应中基本无消耗。在反应过程中被富集,最终都以硅渣浆残液的形式被排出收集。因此,在处理过程中这些杂质的影响不可小觑。 

       由于国内多晶硅起步较晚,对于硅渣浆的处理办法很大部分是参考有机硅工业中硅渣浆的处理方法。目前,普遍采用的渣浆处理方法有干燥水解法,有机硅生产相对于多晶硅而言,其生产工艺在国内算是比较成熟的,因此对其后续处理的研究也相对完善。部分有机硅生产中的硅渣浆处理工艺特别是干燥水解法成了多晶硅生产企业参考的对象。 
 
多晶硅泥浆  干燥水解工艺

       干燥水解法首先将含固量20%的渣浆加入干燥机,利用间接加热分离出氯硅烷并冷凝回收,使渣浆含固量达到80%左右,然后进入碱液水解槽中进行水解反应。目前,新建的多晶硅厂均采用干燥水解法处理渣浆,该方法可回收部分氯硅烷,减少水解量,从而降低水的消耗量和废气排放量。

       干燥水解法的工艺流程为: 首先将收集到的料浆连续、小流量地送入干燥机,干燥机采用低压蒸汽夹套,将氯硅烷从料浆中蒸发出来;然后通过干燥机过滤器捕集排气中的固体;将含有大量氯硅烷的蒸汽送入回收氯硅烷冷凝器被水冷却冷凝,冷凝液收集在氯硅烷收集槽,然后循环至三氯氢硅合成工序;不凝性气体送至工艺放空气洗涤器;最后料浆在干燥机中浓缩(最大含固量约80%),经过螺旋给料机计量排入水解槽在10%(wt)石灰水中水解干燥机使用低压蒸汽将料浆蒸发是为了防止重组分氯硅烷和金属氯化物蒸发,需要注意的是蒸汽温度应不高于 135℃ 少量的金属氯化物保留在回收的液体中,被泵送到急冷塔以回收四氯化硅并去除金属氯化物。


多晶硅泥浆真空圆盘干燥机  设备概述
       真空圆盘干燥机工作过程连续,工人劳动强度较低。就渣浆干燥来说,只需要进行一次加料和卸料过程,操作简单,安全系数较高。
       真空圆盘干燥机利用蒸汽间接加热,在渣浆连续加入过程中使挥发分连续蒸发、连续出料,提高了旋转式圆盘干燥机的容积利用率, 大大增加了处理量。

       真空圆盘干燥机的体积传热系数、气固两相接触和干燥时间与耙式干燥机几乎相同,连续性批量干燥时间一般约l0~15min,热效率稳定在80%左右。旋盘干燥机将物料均匀地分散至单位时间上,物料进入干燥机的速率均匀,单位时间进料量较小,干燥机各项运行参数均较为平稳;干燥机干燥后的产品形态为膏状物,蒸发出的为纯净氯硅烷蒸汽,冷凝器前部过滤器堵塞几率大幅下降;蒸发后的膏状物通过螺杆泵连续、均匀地输送至后续水解罐,因干燥后的物料体积和重量显著降低,分散至单位时间上的物料就更少,因此水解罐工作极为平稳,螺杆泵密封性较好水解罐内水汽无法窜入干燥机内部。


多晶硅泥浆真空圆盘干燥机  工艺流程图


多晶硅泥浆真空圆盘干燥机  设备结构
      真空圆盘干燥机壳体由设备内壁和外夹套组成,其中夹套设计成蜂窝状,即在夹套壁面上有规律地冲出许多翻边向里的凹形圆孔,翻边与内壁焊接,以增加强度。干燥机壳体设计为整体结构,在顶部设有人孔和视镜,既方便观察和维修,又避免了由于干燥机狭长密封面的泄漏而造成的氧化反应,顶部穹顶结构设计加强了设备整体强度。

      空心热轴和空心圆盘叶片结构是渣浆旋转式圆盘干燥机的关键部件,旋转式间接干燥机有两根空心热轴,两轴旋转方向相反,均向着设备中心线方向,借助叶片上的辅助抄料板,把物料从中心推向壁面,又从壁面将物料向上提升,越过空心热轴,挤到设备中央。针对磨琢性比较强的物料,需要设置耐磨附件。


      针对多晶硅废泥浆制备高纯硅粉干燥的工艺要求,真空圆盘干燥机是百得干燥开发设计的新型渣浆旋转式间接干燥机,连续进料流量小、停留时间短、传热效率高、投资低,适用于粘附性较强的膏状、糊状或团状物料以及易氧化分解、易燃易爆物质的干燥。真空圆盘干燥机能有效控制干燥介质和传热介质的消耗量,提高氯硅烷的回收率,同时减少环境污染,在一定程度上满足了多晶硅企业渣浆处理的要求。


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