一种多晶硅棒破碎装置及其破碎方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供的一种多晶硅棒破碎装置，包括壳体、盛料篮和冷却介质；壳体顶端开口；盛料篮用于放置多晶硅棒，盛料篮的开口方向与壳体的开口方向一致，并放置于壳体内，盛料篮的非开口面上开设有若干通孔，盛放于壳体内的冷却介质通过通孔流入或流出盛料篮，冷却介质与放置于盛料篮中的多晶硅棒接触，利用冷却介质与多晶硅棒的温度差，使多晶硅棒破碎，冷却介质与多晶硅棒的温度差至少为70摄氏度。本发明专利技术利用冷却介质与多晶硅棒的温度差实现破碎，破碎效率高且无金属污染。本发明专利技术还涉及一种多晶硅棒破碎方法。

【技术实现步骤摘要】
一种多晶硅棒破碎装置及其破碎方法
本专利技术涉及多晶硅破碎领域，特别是涉及一种多晶硅棒破碎装置及其破碎方法。
技术介绍
多晶硅是制备半导体器件和太阳能电池的原材料，按照纯度和用途可以分为太阳能级多晶硅和电子级多晶硅。目前制备多晶硅的主要方法为改良西门子法，由于制备出的多晶硅棒长且直径大，且随着改良西门子法生产多晶硅技术不断突破和发展，生产的多晶硅线性尺寸越来越大，作为多晶铸锭或单晶制备原料均无法直接使用。然而随着多晶铸锭投料量增大及单晶连续拉晶技术的成熟，对小料的需求量日益增加，且越来越迫切，因此，改良西门子法生产的多晶硅需进行人工或机械破碎成尺寸较小的硅料，才能供多晶铸锭或单晶制备使用。现有技术中多晶硅的破碎方法为：待还原炉内温度降低至100摄氏度及以下时，将多晶硅棒转移至专用破碎平台进行人工破碎或转移至专用破碎设备进行机械破碎，由于硅的硬度很高，所以需要用硬质金属材料制成的破碎工具去破碎多晶硅棒，因此，现有的破碎技术存在破碎效率低、金属污染等问题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种多晶硅棒破碎装置及其破碎方法。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种多晶硅棒破碎装置，包括壳体、盛料篮和冷却介质；壳体顶端开口；盛料篮用于放置多晶硅棒，盛料篮的开口方向与壳体的开口方向一致，并放置于壳体内，盛料篮的非开口面上开设有若干通孔，盛放于壳体内的冷却介质通过通孔流入或流出盛料篮，冷却介质与放置于盛料篮中的多晶硅棒接触，利用冷却介质与多晶硅棒的温度差，使多晶硅棒破碎；其中，冷却介质与多晶硅棒的温度差至少为70摄氏度。采用上述技术方案，由于利用冷却介质与多晶硅棒的温度差，即多晶硅棒在急速冷却过程中产生的热应力，使得多晶硅棒破碎；因此，不需要等待还原炉内的温度降低至特定值及以下，如100摄氏度及以下，大大缩短了等待还原炉冷却的时间，提高了生产效率；另外，有效地避免了传统的利用硬质金属材料制成的破碎工具，在多晶硅棒破碎过程中，对多晶硅棒产生的金属污染。优选地，还包括进口单元和出口单元，进口单元设置在壳体的侧壁上且远离壳体的开口端，以输入冷却介质；出口单元设置在壳体的侧壁上且靠近壳体的开口端，以输出冷却介质；进口单元、通孔及出口单元形成冷却介质的溢流通道。采用上述技术方案，“下进上出”的溢流通道使冷却介质流入及流出盛料篮，流动的冷却介质将进一步提高破碎效果。优选地，壳体的内壁设置有非金属内衬，非金属内衬的厚度≥3毫米，非金属内衬中含有的金属杂质浓度≤100微克/平方米。采用上述技术方案，以非金属内衬隔开壳体和多晶硅棒，并严格控制非金属内衬的金属杂质浓度，避免在多晶硅棒破碎过程中，壳体对多晶硅棒的污染。优选地，盛料篮由非金属材料制成，非金属材料中含有的金属杂质浓度≤100微克/平方米。采用上述技术方案，由于在多晶硅棒破碎过程中，多晶硅棒与盛料篮直接接触，盛料篮采用非金属材质制成，并严格控制其金属杂质浓度，有效地避免了盛料篮对多晶硅棒的污染。优选地，通孔均布于盛料篮的5个非开口面上，通孔的直径≥3毫米。采用上述技术方案，通孔的设置不仅与进口单元和出口单元构成冷却介质的溢流通道，便于冷却介质对多晶硅棒进行冷却破碎；而且均布的通孔，便于均衡冷却介质的流向以及热量分布，再者，还便于破碎后硅料的沥干；通孔孔径一方面影响冷却介质的溢流速度，另一方面影响多晶硅棒破碎后沥水的速度；通孔孔径设置为至少3毫米，能够使冷却介质具有较优的溢流速度和沥水速度。优选地，冷却介质的温度≤30摄氏度，冷却介质的电阻率≥10兆欧姆·厘米。采用上述技术方案，冷却介质的最高温度为30摄氏度以确保冷却介质与多晶硅棒的温度差至少为70摄氏度，以确保多晶硅棒产生足够的热应力使其破碎。本专利技术同时还提供了一种多晶硅棒破碎方法，该方法应用在多晶硅棒破碎装置中，多晶硅棒破碎装置包括壳体、盛料篮和冷却介质；壳体顶端开口；盛料篮用于放置多晶硅棒，盛料篮的开口方向与壳体的开口方向一致，并可放置于壳体内，盛料篮的非开口面上开设有若干通孔，盛放于壳体内的冷却介质通过通孔流入或流出盛料篮；该破碎方法包括：将多晶硅棒从还原炉取出后放置于盛料篮中；将放置有多晶硅棒的盛料篮放置于壳体内；在壳体和盛料篮中充溢冷却介质，冷却介质和多晶硅棒的温度差将多晶硅棒破碎，得到多晶硅棒破碎料；其中，冷却介质与多晶硅棒的温度差至少为70摄氏度。采用上述技术方案，多晶硅破碎装置与其破碎方法适配，利用冷却介质与多晶硅棒之间的温度差，多晶硅棒在急速冷却过程中产生的热应力，使得多晶硅棒破碎，保证了多晶硅棒的破碎效率；盛料篮便于多晶硅棒的放置，确保破碎方法得以实现，壳体便于将盛料篮与外界隔离，保证硅料的纯度，不被污染。优选地，多晶硅破碎装置还包括进口单元和出口单元，进口单元设置在壳体的侧壁上且远离壳体的开口端，以输入冷却介质；出口单元设置在壳体的侧壁上且靠近壳体的开口端，以输出冷却介质；进口单元、通孔及出口单元形成冷却介质的溢流通道；在壳体和盛料篮中充溢冷却介质，包括，将冷却介质流经溢流通道，形成循环溢流；循环溢流的时间≥5分钟，冷却介质的温度≤30摄氏度，冷却介质的电阻率≥10兆欧姆·厘米。采用上述技术方案，进口单元与出口单元的设置，便于冷却介质的通入与排出，减少人工施工的难度，节约人工成本；溢流通道的设置，使得冷却介质可在完整的流通路径内将多晶硅棒破碎；循环溢流的状态使冷却介质维持低温状态，与多晶硅棒形成足够的温度差，以迫使多晶硅棒产生足够的应力，进而破碎；经多次试验得出，至少5分钟的破碎时间，可以有效保证破碎程度的最优效果，同时，在该破碎时间下的破碎效率最高；最高温度为30摄氏度维持了冷却介质的低温状态，进一步保证了多晶硅的破碎效果；最少为10兆欧姆·厘米的电阻率，严格控制了冷却介质的杂质，防止了冷却介质中的杂质对硅料进行污染，进而，又一次保证了破碎效果。优选地，将多晶硅棒从还原炉取出，包括，当还原炉内的温度≤1000摄氏度时，将多晶硅棒从还原炉内取出。采用上述技术方案，还原炉内的温度≤1000摄氏度，即可将多晶硅棒取出，无需等待还原炉的温度降低至特定值及以下，如100摄氏度及以下，大大缩短了等待还原炉冷却的时间，提高了生产效率；另外，多晶硅棒的取出温度可与冷却介质的温度形成足够的温度差，足够的温度差使多晶硅棒具有足够大的应力，确保破碎效果。优选地，在得到多晶硅棒破碎料之后，该方法还包括：当冷却介质的温度≤100摄氏度时，将盛放于盛料篮中的多晶硅棒破碎料从壳体中捞出、沥水。采用上述技术方案，多晶硅棒的取出温度最高为100摄氏度，说明冷却介质与多晶硅棒已经进行充分的热交换，能够保证多晶硅棒的破碎效果。附图说明图1为本专利技术的一个实施例的多晶硅棒破碎装置的主视示意图；图2为本专利技术的一个实施例的多晶硅棒破碎装置的俯视示意图；图3为本专利技术的一个实施例的多晶硅棒破碎方法流程示意图。其中，1为壳体，2为盛料篮，3为冷却介质，4为通孔，5为进口单元，6为出口单元，7为溢流通道，8为非金属内衬，9为挂耳，10为连杆，11为车轮，12为迁移连接杆。具体实施方式下面结合附图说明根据本专利技术的具体实施方式。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多晶硅棒破碎装置，其特征在于，包括壳体、盛料篮和冷却介质；所述壳体顶端开口；所述盛料篮用于放置多晶硅棒，所述盛料篮的开口方向与所述壳体的开口方向一致，并放置于所述壳体内，所述盛料篮的非开口面上开设有若干通孔；盛放于所述壳体内的所述冷却介质通过所述通孔流入或流出所述盛料篮，所述冷却介质与放置于所述盛料篮中的所述多晶硅棒接触，利用所述冷却介质与所述多晶硅棒的温度差，使所述多晶硅棒破碎；其中，所述冷却介质与所述多晶硅棒的温度差至少为70摄氏度。

【技术特征摘要】
1.一种多晶硅棒破碎装置，其特征在于，包括壳体、盛料篮和冷却介质；所述壳体顶端开口；所述盛料篮用于放置多晶硅棒，所述盛料篮的开口方向与所述壳体的开口方向一致，并放置于所述壳体内，所述盛料篮的非开口面上开设有若干通孔；盛放于所述壳体内的所述冷却介质通过所述通孔流入或流出所述盛料篮，所述冷却介质与放置于所述盛料篮中的所述多晶硅棒接触，利用所述冷却介质与所述多晶硅棒的温度差，使所述多晶硅棒破碎；其中，所述冷却介质与所述多晶硅棒的温度差至少为70摄氏度。2.根据权利要求1所述的多晶硅棒破碎装置，其特征在于，还包括进口单元和出口单元；所述进口单元设置在所述壳体的侧壁上且远离所述壳体的开口端，以输入所述冷却介质；所述出口单元设置在所述壳体的侧壁上且靠近所述壳体的开口端，以输出所述冷却介质；所述进口单元、所述通孔及所述出口单元形成所述冷却介质的溢流通道。3.根据权利要求1所述的多晶硅棒破碎装置，其特征在于，所述壳体的内壁设置有非金属内衬，所述非金属内衬的厚度≥3毫米，所述非金属内衬中含有的金属杂质浓度≤100微克/平方米。4.根据权利要求1所述的多晶硅棒破碎装置，其特征在于，所述盛料篮由非金属材料制成，非金属材料中含有的金属杂质浓度≤100微克/平方米。5.根据权利要求1所述的多晶硅棒破碎装置，其特征在于，所述通孔均布于所述盛料篮的5个非开口面上，所述通孔的直径≥3毫米。6.根据权利要求1所述的多晶硅棒破碎装置，其特征在于，所述冷却介质的温度≤30摄氏度，所述冷却介质的电阻率≥10兆欧姆·厘米。7.一种多晶硅棒破碎方法，其特征在于，应用在多晶硅棒破碎装置中，所述多晶硅破碎装置包括壳体、盛料篮和冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：李强，白忠学，陈立军，白喜军，王雪峰，
申请(专利权)人：宁夏隆基硅材料有限公司，
类型：发明
国别省市：宁夏,64