臥式螺帶干燥機(jī)用于多晶硅渣漿的干燥過程研究

劉佳　賈坤　潘琳

摘要：為了更好地為多晶硅的生產(chǎn)服務(wù)，我們對臥式螺帶干燥機(jī)用于多晶硅渣漿的干燥過程進(jìn)行研究，在分析研究臥式螺帶干燥機(jī)結(jié)構(gòu)特點以及多晶硅相關(guān)知識的基礎(chǔ)上，對多晶硅渣漿的干燥過程進(jìn)行探討研究。

關(guān)鍵詞：臥式螺帶干燥機(jī)；多晶硅渣漿；干燥過程

多晶硅是電子產(chǎn)業(yè)和太陽能產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)性材料，是硅產(chǎn)業(yè)中非常重要的中間型產(chǎn)品，對我國的國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著非常重要的作用。目前，我國的多晶硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快，在國際上也占到了一定的優(yōu)勢；但是，隨之而來的是眾多的多晶硅生產(chǎn)技術(shù)問題、環(huán)境問題等，尤其是在多晶硅渣漿的處理上存在重大紕漏，對此本文對多晶硅渣漿的干燥過程進(jìn)行著重研究。

1 多晶硅渣漿的處理方法概述

相關(guān)調(diào)查研究表明，目前我國對于多晶硅渣漿的處理方式多采用堿水解、干燥、萃取等方式進(jìn)行處理。水解法是將其內(nèi)部的液體部分壓出，汽化后用酸溶液洗滌、鹽溶液中和的處理方式，該法可實現(xiàn)廢液的完全處理，但只能減少多晶硅渣漿的排放量且成本較高；干燥法是利用干燥機(jī)對其進(jìn)行加熱，回收氯硅烷的過程，該法可以有效的減輕固體物的危險性，但固體物的進(jìn)一步處理存在難度；相比之下，萃取法減輕了多晶硅渣漿的后續(xù)處理程序，但是此法沒有得到廣發(fā)應(yīng)用，因此其效果無法進(jìn)一步評估。

2 多晶硅的干燥及其干燥設(shè)備

干燥是指利用熱能將固體或液態(tài)材料中的液體蒸發(fā)掉，從而獲得固體產(chǎn)品的過程。多晶硅的干燥分為三個基本環(huán)節(jié)：第一，使得材料中的水分受熱變?yōu)闅鈶B(tài)并蒸發(fā)；第二，蒸發(fā)出的蒸汽經(jīng)物體內(nèi)部向介質(zhì)移動；第三，水分在材料內(nèi)部向外部轉(zhuǎn)移。

干燥設(shè)備是指用于干燥相關(guān)材料的干燥機(jī)器。干燥設(shè)備因干燥材料的不同分類廣泛，雖然其總體目的一致，但沒有一個合理有效的分類方式，在具體的干燥過程中只能根據(jù)實際情況進(jìn)行分析。在本次研究中，我們使用臥式螺帶干燥機(jī)對多晶硅渣漿進(jìn)行干燥。

3 臥式螺帶干燥機(jī)對多晶硅渣漿的干燥流程

3.1 多晶硅渣漿的進(jìn)料

在見習(xí)操作結(jié)束之后，利用攪拌器將儲藏在儲存罐內(nèi)的多晶硅渣漿進(jìn)行攪拌，本環(huán)節(jié)需要注意的是控制好進(jìn)料量，并留取一定量的渣漿進(jìn)行后續(xù)的測量需要。

3.2 多晶硅渣漿的干燥

啟動臥式螺帶干燥機(jī)，待機(jī)器正常工作后打開飽和蒸汽口，根據(jù)進(jìn)料的質(zhì)量設(shè)定臥式螺帶干燥機(jī)的工作時間以及干燥過程中所需要達(dá)到的溫度。

3.3 后續(xù)產(chǎn)物的處理和處理結(jié)果的分析

在干燥結(jié)束后，測量多晶硅渣的質(zhì)量和密度，與理論計算結(jié)果進(jìn)行比對分析，找出潛在的干燥過程中面臨的問題。對殘存的固體渣物質(zhì)目前沒有合理有效的處理方式，雖然其經(jīng)過干燥后危險程度較高，但是它的后續(xù)處理也是一項亟待解決的重要問題。

3.4 多晶硅渣漿的干燥流程示意圖

4 臥式螺帶干燥機(jī)對多晶硅渣漿的干燥時需要注意的問題

4.1 干燥過程中的傳熱機(jī)制

在攪拌過程中，容器內(nèi)的物料不斷軸向運動，其傳熱面積不斷增加，提高了傳熱的效率；在干燥機(jī)器工作過程中，多晶硅渣漿的粘稠度會隨著液體成份的不斷蒸發(fā)而不斷加大，此時渣漿很容易附著在機(jī)器內(nèi)壁上，降低了傳熱過程的進(jìn)行，面對此項問題，我們可以采用雙螺帶的攪拌器對多晶硅渣漿進(jìn)行攪拌。

4.2 干燥過程中的傳熱計算方法

假設(shè)干燥過程所需要的熱量為Q1，干燥機(jī)器在特定時間內(nèi)所能提供的熱量為Q2，如果后者大于前者，才能保證干燥過程的順利進(jìn)行。如若時間是特定的，那么傳熱量的計算方法為：Q總=KA△tm，其中K表示傳熱系數(shù)，A表示傳熱面積，△tm表示平均溫差。

4.3 多晶硅渣漿的處理方向

眾所周知，我們處理多晶硅渣漿的最終目的是實現(xiàn)資源的合理利用和最終渣漿的安全性。我們對其進(jìn)行干燥處理就是為了處理掉渣漿內(nèi)部的氯硅烷，同時為進(jìn)一步回收利用渣漿中的有效物質(zhì)提供準(zhǔn)備。

5 小結(jié)

通過本研究，我們對多晶硅以及干燥設(shè)備進(jìn)行了深度的探討，并就臥式螺帶干燥機(jī)用于多晶硅渣漿的干燥過程進(jìn)行了研究分析，提出了多晶硅渣漿干燥過程中仍需要改進(jìn)和注意的幾個問題，為多晶硅渣漿的進(jìn)一步有效處理提供了必要的依據(jù)和技術(shù)支持。