颗粒状多晶硅生产工艺及硅晶种制造系统技术方案

本发明专利技术属于颗粒状多晶硅的生产制造技术领域，特指一种颗粒状多晶硅生产工艺及硅晶种制造系统，颗粒状多晶硅生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：①预备硅晶种原料；②对硅晶种原料进行粉碎，并筛选得到直径合适的硅晶种；③在流化床内对硅烷进行加热分解并对硅晶种进行流化，使产生的硅粉在硅晶种上沉积；④对硫化后的硅晶种进行脱氢，并得到符合要求的颗粒状多晶硅；采用此工艺，彻底避免传统的破碎环节带来的二次污染，减少了加工步骤和成本。

【技术实现步骤摘要】
颗粒状多晶硅生产工艺及硅晶种制造系统
本专利技术属于颗粒状多晶硅的生产制造
，特指一种颗粒状多晶硅生产工艺及硅晶种制造系统。
技术介绍
1955年，西门子公司成功开发了利用氢气还原三氯硅烷(SiHCl3)在硅芯发热体上沉积硅的工艺技术，并于1957年开始了工业规模的生产，这就是通常所说的西门子法。西门子法存在能耗较高、产品效率低、工艺复杂等缺点。后来发展出了流化床法，流化床法是美国联合碳化合物公司早年研发的多晶硅制备工艺技术。该方法是以SiCl4(或SiF4)、H2、HCl和冶金硅为原料在高温高压流化床(沸腾床)内生成SiHCl3，将SiHCl3再进一步歧化加氢反应生成SiH2Cl2，继而生成SiH4气。制得的SiH4气通入加有小颗粒硅粉的流化床反应炉内进行连续热分解反应，生成粒状多晶硅产品。使用流化床法时，合适规格的晶种是生产中的重要原料，为了得到合适规格(150μm—250μm直径)的硅晶种，需要对大颗粒的硅晶种进行机械式粉碎、筛选、酸洗和烘干等步骤，但是采用机械粉碎时，金属材质的粉碎锤会对粉碎后的硅晶种造成金属杂质的污染，严重影响产品的纯度；因次，需要对筛选后的合适规格的硅晶种进行酸清洗以去除金属杂质，再进行烘干，其步骤复杂且成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种结构简单，安全可靠的硅晶种制造系统和多晶硅生产工艺。本专利技术的目的是这样实现的：颗粒状多晶硅生产工艺，包括以下步骤：①准备硅晶种原料；②对硅晶种原料进行粉碎，并筛选得到直径合适的硅晶种；③在流化床内对硅烷进行加热分解并对硅晶种进行流化，使产生的硅粉在硅晶种上沉积；④对反应后的硅颗粒进行脱氢，并得到符合要求的颗粒状多晶硅；所述步骤②中，硅晶种原料粉碎时，先将硅晶种原料分为两部分，并分别通入高速气流，使得硅晶种原料分别从两个相对的方向高速接近并碰撞，硅晶种原料碰撞并粉碎成大小不一的颗粒。所述步骤②中，筛选的方式为风筛。所述步骤②中，合适的硅晶种为150μm—250μm直径。所述步骤③中，控制流化的温度为400-900℃。所述步骤③中，流化时持续通入空气。所述步骤④中，脱氢的温度控制在1000-1200℃。所述步骤④中，脱氢是在脱氢炉中进行的。一种用于所述的颗粒状多晶硅生产工艺的硅晶种制造系统，包括硅晶种制造气流破碎器，在破碎器本体的中部设置有碰撞室，破碎器本体上设置有两个进气通道，两个进气通道的内端分别连通至碰撞室的相对侧，两个进气通道分别通过支路管道与储料罐连通，所述碰撞室中部一侧的碎料出口通过送筛管路与风筛装置连通；储料罐，其用于储存硅晶种，并将硅晶种通过所述支路管道送入对应的进气通道；气源，其用于给所述进气通道输入高速气流；风筛装置，其用于对碰撞后的晶种颗粒进行筛选并分别储存。本专利技术相比现有技术突出且有益的技术效果是：1、本专利技术通过气流带动硅晶种高速移动，硅晶种制造气流破碎器两侧进入的硅晶种在碰撞室中心对撞并碎裂，风筛对碎裂后的硅晶种进行筛选并得到合适规格的硅晶种，彻底避免传统的破碎环节带来的二次污染，减少了加工步骤和成本。2、本专利技术通过风筛装置，其用于对碰撞后的晶种颗粒进行筛选并分别储存，通过这种方式进行筛选，解决了传统工艺中用筛网重复筛选的问题，同时也降低了人工成本。3、本专利技术通过流化床法制备颗粒状多晶硅，具有生产效率高、电耗低、成本低等特点。4、本专利技术通过脱氢的温度控制在1000-1200℃，使得反应效率高，得到产品纯度高，氢含量少。附图说明图1是颗粒状多晶硅生产工艺流程示意图。图2是硅晶种制造系统的示意图。图3是硅晶种制造气流破碎器的结构简图。图中：1-储料罐；2-支路管道；3-支路管道；4-进气通道；5-送筛管路；6-风筛装置；7-小颗粒晶种集料仓；8-合格晶种集料仓；9-大颗粒晶种集料仓；10-大颗粒管路；11-气源；12-碰撞室；13-进气通道；14-破碎器本体；20-硅晶种制造系统；21-储料罐；22-衬里；23-加热器(400-900℃)；24-流化床；25-进风口；26-脱氢炉；27-加热器(1000-1200℃)；28-产品出口；29-晶种入口；30-晶种出口。具体实施方式下面结合附图以具体实施例对本专利技术作进一步描述：颗粒状多晶硅生产工艺，包括以下步骤：①预备硅晶种原料；②对硅晶种原料进行粉碎，并筛选得到直径为150μm—250μm的硅晶种；③在流化床内对硅烷进行加热分解并对硅晶种进行流化，使产生的硅粉在硅晶种上沉积；④对流化后的硅晶种进行脱氢，并得到符合要求的颗粒状多晶硅；所述步骤②中，硅晶种原料粉碎时，先将硅晶种原料分为两部分，并分别通入高速气流，使得硅晶种原料分别从两个相对的方向高速接近并碰撞，硅晶种原料碰撞并粉碎成大小不一的颗粒。所述步骤②中，筛选的方式为风筛。所述步骤②中，控制流化的温度为400-900℃。所述步骤④中，脱氢的温度控制在1000-1200℃。所述步骤④中，流化时持续通入空气。一种用于所述的颗粒状多晶硅生产工艺的硅晶种制造系统，包括硅晶种制造气流破碎器，在破碎器本体14的中部设置有碰撞室12，破碎器本体14上设置有两个进气通道4，13，两个进气通道4，13的内端分别连通至碰撞室12的相对侧，两个进气通道4，13分别通过支路管道2，3与储料罐1连通，所述碰撞室12中部一侧的碎料出口通过送筛管路5与风筛装置6连通；具体的，经过碰撞后的大小不一的颗粒，经过高速气流，直径大于250μm的硅晶种落入大颗粒晶种集料仓9，大颗粒集料仓反回储料罐1经行再次碰撞粉碎，直径为150μm—250μm的硅晶种落入合格晶种集料仓8，直径小于150μm的硅晶种落入小颗粒晶种集料仓7，粉末状的硅晶种随着气流从侧边通孔吹出并落入收集仓。储料罐1，其用于储存硅晶种，并将硅晶种通过所述支路管道2，3送入对应的进气通道13，4；气源11，其用于给所述进气通道输入高速气流；风筛装置6，其用于对碰撞后的晶种颗粒进行筛选并分别储存。所述风筛装置6通过大颗粒管路10连通至所述储料罐1。所述风筛装置6内设置有大颗粒晶种集料仓9、合格晶种集料仓8和小颗粒晶种集料仓7。超出设定规格的硅晶种颗粒在风筛内沉降并进入大颗粒晶种集料仓，再通过管路回收至储料罐进行二次破碎，合适规格的硅晶种进入合格晶种集料仓并储存，小颗粒的硅晶种进入小颗粒晶种集料仓并储存回收。所述风筛装置6的进筛分气管路与所述气源连通。本专利技术通过气流带动硅晶种高速移动，硅晶种制造气流破碎器两侧进入的硅晶种在碰撞室中心对撞并碎裂，风筛对碎裂后的硅晶种进行筛选并得到合适规格的硅晶种，彻底避免传统的破碎环节带来的二次污染，减少了加工步骤和成本。上述实施例仅为本专利技术的较佳实施例，并非依此限制本专利技术的保护范围，故：凡依本专利技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
颗粒状多晶硅生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：①预备硅晶种原料；②对硅晶种原料进行粉碎，并筛选得到直径合适的硅晶种；③在流化床内对硅烷进行加热分解并对硅晶种进行流化，使产生的硅粉在硅晶种上沉积；④对流化后的硅晶种进行脱氢，并得到符合要求的颗粒状多晶硅；所述步骤②中，硅晶种原料粉碎时，先将硅晶种原料分为两部分，并分别通入高速气流，使得硅晶种原料分别从两个相对的方向高速接近并碰撞，硅晶种原料碰撞并粉碎成大小不一的颗粒。

【技术特征摘要】
1.颗粒状多晶硅生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：①预备硅晶种原料；②对硅晶种原料进行粉碎，并筛选得到直径合适的硅晶种；③在流化床内对硅烷进行加热分解并对硅晶种进行流化，使产生的硅粉在硅晶种上沉积，控制流化的温度为400-900℃；④对流化后的硅晶种进行脱氢，并得到符合要求的颗粒状多晶硅，脱氢的温度控制在1000-1200℃；所述步骤②中，硅晶种原料粉碎时，先将硅晶种原料分为两部分，并分别通入高速气流，使得硅晶种原料分别从两个相对的方向高速接近并碰撞，硅晶种原料碰撞并粉碎成大小不一的颗粒。2.根据权利要求1所述的颗粒状多晶硅生产工艺，其特征在于，所述步骤②中，筛选的方式为风筛。3.根据权利要求1所述的颗粒状多晶硅生产工艺，其特征在于，所述步骤③中，流化时...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶刚义，
申请(专利权)人：内蒙古兴洋新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15