本發(fā)明涉及硅渣的重復(fù)利用加工領(lǐng)域，具體涉及一種利用硅廠(chǎng)碎硅進(jìn)行再生熔煉的控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

硅渣一般是指原礦提煉之后的剩余部分，還含有一定量的硅。硅渣分很多種，工業(yè)硅渣，太陽(yáng)能硅渣，半導(dǎo)體硅渣等等。硅渣可以用來(lái)回爐重新結(jié)晶、提純、現(xiàn)在硅料緊缺，價(jià)格不菲。硅錳渣也叫硅錳冶煉渣，是冶煉硅錳合金時(shí)排放的一種工業(yè)廢渣，其結(jié)構(gòu)疏松，外觀(guān)常為淺綠色的顆粒，由一些形狀不規(guī)則的多孔非晶質(zhì)顆粒組成。硅錳渣性脆易碎，通過(guò)破碎機(jī)可以將大塊的硅錳渣破碎成小塊，然后進(jìn)入細(xì)碎機(jī)將粗碎后的物料進(jìn)一步粉碎，確保進(jìn)入料倉(cāng)的物料能夠達(dá)到單體解離的程度，然后通過(guò)振動(dòng)給料機(jī)和皮帶輸送機(jī)均勻的將物料給入梯形跳汰機(jī)進(jìn)行分選。破碎的主要目的在于打破連生體結(jié)構(gòu)，跳汰的主要目的在于從硅錳渣中回收硅錳合金。硅錳渣和硅錳合金存在較大的比重差，通過(guò)跳汰機(jī)的重選作用可以將金屬和廢渣分離，獲得純凈的合金和廢渣，最后可以通過(guò)脫水篩的脫水作用分別將精礦和尾礦進(jìn)行脫水。

用硅企業(yè)在進(jìn)行硅加工的過(guò)程中，首先會(huì)對(duì)硅進(jìn)行切割分解，然后成片使用，在多個(gè)切割、破碎、檢測(cè)的過(guò)程中，不可避免的會(huì)有不合格的廢硅產(chǎn)生，對(duì)于這一類(lèi)的硅，目前的處置方式還很混亂，有的直接廢棄，有的收集以后重新送至硅熔煉廠(chǎng)，加入到硅礦中進(jìn)行熔煉，但是這個(gè)周期漫長(zhǎng)，較低的硅礦冶煉生產(chǎn)效率使得碎硅的轉(zhuǎn)化率很低，過(guò)多的收集、轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程造成了比利用硅礦直接冶煉硅的成本高的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種利用硅廠(chǎng)碎硅進(jìn)行再生熔煉的控制系統(tǒng)，通過(guò)建立新的工藝來(lái)對(duì)于企業(yè)用硅后的廢棄硅進(jìn)行快速高效的回收，在提高轉(zhuǎn)化率的同時(shí)降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)廢硅再生的產(chǎn)業(yè)化。

本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種利用硅廠(chǎng)碎硅進(jìn)行再生熔煉的控制系統(tǒng)，包括：

碎硅存儲(chǔ)裝置：用于存儲(chǔ)碎硅，作為生產(chǎn)系統(tǒng)的原料供應(yīng)機(jī)構(gòu)，通過(guò)輸送帶向造粒機(jī)輸出碎硅；

造粒機(jī)：將碎硅與水混合并捏合形成粒徑均勻的顆粒，然后輸送至礦熱爐；

礦熱爐：接收造粒后的硅顆粒，并進(jìn)行熔煉形成硅液；

轉(zhuǎn)運(yùn)裝置：將熔煉后的硅液轉(zhuǎn)運(yùn)至成型裝置；

成型裝置：將熔煉后的硅液按照設(shè)定的粒徑注入冷卻系統(tǒng)；

冷卻系統(tǒng)：硅液在冷卻系統(tǒng)中凝固形成硅丸。

本發(fā)明的技術(shù)方案是針對(duì)目前企業(yè)用硅的現(xiàn)狀而設(shè)置的，現(xiàn)有技術(shù)中，企業(yè)用硅的使用率大概在70％左右，剩余的30％左右的廢硅是以不等粒徑的硅塊、硅粉等形式存在的，而且，這部分的硅塊常常伴隨著使用污染，即各種機(jī)具器械的使用污染，這些硅的廢棄物往往難以使用和回收，而重新投入到煉硅廠(chǎng)與硅礦一起熔煉的話(huà)，現(xiàn)有技術(shù)的熔煉產(chǎn)出率導(dǎo)致了這部分硅的轉(zhuǎn)化率較低，成本較高，為了解決這個(gè)現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本申請(qǐng)的發(fā)明人經(jīng)過(guò)多年的摸索和實(shí)驗(yàn)，建立了一套針對(duì)企業(yè)用硅的廢棄硅回收利用的生產(chǎn)系統(tǒng)：首先將企業(yè)內(nèi)的硅廢棄物進(jìn)行集中回收，然后通過(guò)輸送帶向造粒機(jī)輸出碎硅，造粒機(jī)將廢棄的不規(guī)則碎硅與水混合，然后經(jīng)過(guò)捏合作用造粒生產(chǎn)出粒徑均勻的小顆粒，作為熔煉的原料，通過(guò)將不規(guī)則的碎硅整合成直徑大致相同的顆粒作為原料，可以提高容量的均一性，使得在礦熱爐中的熔煉過(guò)程較為均一，避免出現(xiàn)局部不 穩(wěn)定的情況，硅液中轉(zhuǎn)裝置將熔煉以后的硅液進(jìn)行中轉(zhuǎn)并移動(dòng)至成型裝置上方，成型裝置將硅液按照設(shè)定的流量進(jìn)行均勻地放入冷卻系統(tǒng)中，凝固形成硅丸，然后利用提升系統(tǒng)將成型的硅丸提取出來(lái)，落入冷卻系統(tǒng)的硅水直徑均勻，解決了現(xiàn)有技術(shù)中因傾倒導(dǎo)致的硅塊成型不規(guī)則、大小不一致的問(wèn)題，本系統(tǒng)可以高效快速地對(duì)用硅企業(yè)的硅廢棄物進(jìn)行熔煉，形成硅丸，生產(chǎn)出來(lái)的硅丸可以直接用于多晶硅的提煉，大大減少了回收利用的流程和時(shí)間，而且硅的轉(zhuǎn)化率高，避免了硅渣的二次生成和二次污染。

所述礦熱爐工作時(shí)，其電壓為40～90V。礦熱爐是一種耗電量巨大的工業(yè)電爐。主要由爐殼，爐蓋、爐襯、短網(wǎng)，水冷系統(tǒng)，排煙系統(tǒng)，除塵系統(tǒng)，電極殼，電極壓放及升降系統(tǒng)，上下料系統(tǒng)，把持器，燒穿器，液壓系統(tǒng)，礦熱爐變壓器及各種電器設(shè)備等組成，目前的礦熱爐主要用于硅鐵、錳鐵、鉻鐵、鎢鐵、硅鉻合金、電石、碳化硼等產(chǎn)品的熔煉，但是沒(méi)有可以直接用于硅熔煉的礦熱爐，其原因在于，目前的公知常識(shí)中，礦熱爐的使用一般都是100至180v才能正常工作，申請(qǐng)人在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)V熱爐在病態(tài)工作時(shí)，硅吸熱的速度大于散熱的速度，經(jīng)過(guò)多次的試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)V熱爐的工作電壓在40～90V的時(shí)候，硅可以熔煉生成硅液，突破了硅熔煉的技術(shù)瓶頸。

所述轉(zhuǎn)運(yùn)裝置為軌道吊車(chē)。軌道吊車(chē)的轉(zhuǎn)運(yùn)方式快捷有效，非常適合用硅企業(yè)使用。

所述的冷卻系統(tǒng)為旋轉(zhuǎn)冷卻池。通過(guò)將落入到冷卻水里面的硅塊的運(yùn)行途徑從垂直的運(yùn)動(dòng)變?yōu)槁菪倪\(yùn)動(dòng)，可以有效增加其形成，因此，通過(guò)在冷卻池本體的側(cè)壁上設(shè)置多組噴嘴，噴嘴組分布在不同深度的位置，每組噴嘴都包含一個(gè)或一個(gè)以上的噴嘴，噴嘴的噴射方向分布成沿冷卻池圓周的切向方向，且向內(nèi)側(cè)噴射，如此，一組噴嘴可以將局部的冷卻水帶動(dòng)，在冷卻池內(nèi)形成轉(zhuǎn)動(dòng)， 硅液落入后，會(huì)在水流的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)下，形成螺旋式的運(yùn)動(dòng)，如此大大增加了硅塊的形成，達(dá)到了充分換熱冷卻的目的，多組的噴嘴可以保持在不同的位置都形成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，形成均勻的流動(dòng)場(chǎng)

一種利用硅廠(chǎng)碎硅進(jìn)行再生熔煉的控制方法，包括以下步驟：

(a)造粒：在造粒機(jī)內(nèi)將碎硅與水混合并捏合形成粒徑均勻的顆粒；

(b)煉硅：在礦熱爐內(nèi)將硅顆粒進(jìn)行熔煉，制得硅液；

(c)轉(zhuǎn)運(yùn)：利用轉(zhuǎn)運(yùn)裝置將硅液轉(zhuǎn)運(yùn)至成型裝置；

(d)成型：成型裝置將硅液按照設(shè)定的粒徑進(jìn)行導(dǎo)出，然后進(jìn)入旋轉(zhuǎn)冷卻池，冷卻后形成硅丸。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是針對(duì)目前的用硅企業(yè)存在的硅使用率低、廢硅處理成本高、效率低的問(wèn)題，提供一種新的硅熔煉工藝，將企業(yè)內(nèi)的硅廢棄物進(jìn)行集中回收，然后通過(guò)輸送帶向造粒機(jī)輸出碎硅，造粒機(jī)將廢棄的不規(guī)則碎硅與水混合，然后經(jīng)過(guò)捏合作用造粒生產(chǎn)出粒徑均勻的小顆粒，作為熔煉的原料，通過(guò)將不規(guī)則的碎硅整合成直徑大致相同的顆粒作為原料，可以提高容量的均一性，使得在礦熱爐中的熔煉過(guò)程較為均一，避免出現(xiàn)局部不穩(wěn)定的情況，硅液中轉(zhuǎn)裝置將熔煉以后的硅液進(jìn)行中轉(zhuǎn)并移動(dòng)至成型裝置上方，成型裝置將硅液按照設(shè)定的流量進(jìn)行均勻地放入冷卻系統(tǒng)中，凝固形成硅丸，然后利用提升系統(tǒng)將成型的硅丸提取出來(lái)，落入冷卻系統(tǒng)的硅水直徑均勻，解決了現(xiàn)有技術(shù)中因傾倒導(dǎo)致的硅塊成型不規(guī)則、大小不一致的問(wèn)題，本系統(tǒng)可以高效快速地對(duì)用硅企業(yè)的硅廢棄物進(jìn)行熔煉，形成硅丸，生產(chǎn)出來(lái)的硅丸可以直接用于多晶硅的提煉，大大減少了回收利用的流程和時(shí)間，而且硅的轉(zhuǎn)化率高，避免了硅渣的二次生成和二次污染。

所述的步驟(b)煉硅中，礦熱爐的工作電壓為40～90V。

所述礦熱爐的工作電壓為60～70V。經(jīng)過(guò)多年的實(shí)驗(yàn)和分析，申請(qǐng)人找到了利用礦熱爐煉硅的較好的生產(chǎn)參數(shù)，在此電壓范圍內(nèi)，硅熔化的速度較快。本發(fā)明中雖然采用了礦熱爐的結(jié)構(gòu)，但是，對(duì)于其運(yùn)行的參數(shù)做出了重大調(diào)整，將其工作電壓為60～70V，此時(shí),實(shí)際上是屬于礦熱爐的非正常工作區(qū)間,利用病態(tài)的工作狀態(tài)來(lái)進(jìn)行硅的熔煉,大大超出了本領(lǐng)域技術(shù)人員的認(rèn)知范圍,同時(shí)也滿(mǎn)足硅熔煉的條件,取得了意料不到的優(yōu)點(diǎn),對(duì)于硅熔煉領(lǐng)域而言,具有突破性的進(jìn)步,將硅熔煉的量產(chǎn)極大的提高,推動(dòng)了行業(yè)的發(fā)展。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1、本發(fā)明一種利用硅廠(chǎng)碎硅進(jìn)行再生熔煉的控制系統(tǒng)及工藝，首先將企業(yè)內(nèi)的硅廢棄物進(jìn)行集中回收，然后通過(guò)輸送帶向造粒機(jī)輸出碎硅，造粒機(jī)將廢棄的不規(guī)則碎硅與水混合，然后經(jīng)過(guò)捏合作用造粒生產(chǎn)出粒徑均勻的小顆粒，作為熔煉的原料，通過(guò)將不規(guī)則的碎硅整合成直徑大致相同的顆粒作為原料，可以提高容量的均一性，使得在礦熱爐中的熔煉過(guò)程較為均一，避免出現(xiàn)局部不穩(wěn)定的情況，硅液中轉(zhuǎn)裝置將熔煉以后的硅液進(jìn)行中轉(zhuǎn)并移動(dòng)至成型裝置上方，成型裝置將硅液按照設(shè)定的流量進(jìn)行均勻地放入冷卻系統(tǒng)中，凝固形成硅丸，然后利用提升系統(tǒng)將成型的硅丸提取出來(lái)，落入冷卻系統(tǒng)的硅水直徑均勻，解決了現(xiàn)有技術(shù)中因傾倒導(dǎo)致的硅塊成型不規(guī)則、大小不一致的問(wèn)題，本系統(tǒng)可以高效快速地對(duì)用硅企業(yè)的硅廢棄物進(jìn)行熔煉，形成硅丸，生產(chǎn)出來(lái)的硅丸可以直接用于多晶硅的提煉，大大減少了回收利用的流程和時(shí)間，而且硅的轉(zhuǎn)化率高，避免了硅渣的二次生成和二次污染；

2、本發(fā)明一種利用硅廠(chǎng)碎硅進(jìn)行再生熔煉的控制系統(tǒng)及工藝，本發(fā)明中雖然采用了礦熱爐的結(jié)構(gòu)，但是，對(duì)于其運(yùn)行的參數(shù)做出了重大調(diào)整，將其工作電壓為60～70V，此時(shí),實(shí)際上是屬于礦熱爐的非正常工作區(qū)間,利用病態(tài)的工 作狀態(tài)來(lái)進(jìn)行硅的熔煉,大大超出了本領(lǐng)域技術(shù)人員的認(rèn)知范圍,同時(shí)也滿(mǎn)足硅熔煉的條件,取得了意料不到的優(yōu)點(diǎn),對(duì)于硅熔煉領(lǐng)域而言,具有突破性的進(jìn)步,將硅熔煉的量產(chǎn)極大的提高,推動(dòng)了行業(yè)的發(fā)展。

附圖說(shuō)明

此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明原理示意圖。

附圖中標(biāo)記及對(duì)應(yīng)的零部件名稱(chēng)：

1-碎硅存儲(chǔ)裝置，2-造粒機(jī)，3-礦熱爐層，4-轉(zhuǎn)運(yùn)裝置，5-成型裝置，6-旋轉(zhuǎn)冷卻池。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說(shuō)明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。

實(shí)施例

如圖1所示，本發(fā)明一種利用硅廠(chǎng)碎硅進(jìn)行再生熔煉的控制系統(tǒng)及工藝，針對(duì)的是中型用硅企業(yè)，其用硅量為3000噸每月，每月的廢硅量大概為80至100噸，針對(duì)該企業(yè)的具體情況，配置如下：碎硅存儲(chǔ)裝置1：用于存儲(chǔ)碎硅，占地面積20平米的倉(cāng)庫(kù)，其上部作為收集料入口，下部有一個(gè)出料口，作為生產(chǎn)系統(tǒng)的原料供應(yīng)機(jī)構(gòu)，通過(guò)輸送帶向造粒機(jī)2輸出碎硅；造粒機(jī)2：將碎硅與水混合并捏合形成粒徑均勻的顆粒，然后輸送至礦熱爐3；礦熱爐的單鍋產(chǎn)量為1噸，每次的熔煉時(shí)間約為1小時(shí)；礦熱爐3接收造粒后的硅顆粒，并進(jìn)行熔煉形成硅液,熔煉時(shí)，礦熱爐3的工作電壓采用病態(tài)的工作電壓區(qū)間40～90V，優(yōu) 選的工作電壓是60～70V，煉成硅液后，在廠(chǎng)區(qū)安裝有軌道吊車(chē)作為轉(zhuǎn)運(yùn)裝置4，軌道吊車(chē)將熔煉后的硅液轉(zhuǎn)運(yùn)至成型裝置5；成型裝置5包括一個(gè)筒狀的容器本體，以及與容器本體相匹配的容器底，在容器本體內(nèi)設(shè)置有一層內(nèi)襯，容器底與容器本體形成可拆卸結(jié)構(gòu)，在容器底上至少設(shè)置有一個(gè)通孔、以及與通孔連通的可拆卸的導(dǎo)流管，容器本體的下部封閉形成容器的底部，在底部設(shè)置有一個(gè)或者多個(gè)通孔，在通孔處安裝可以拆卸的導(dǎo)流管，容器本體內(nèi)側(cè)設(shè)置有一層內(nèi)襯，容器本體與內(nèi)襯之間還設(shè)置有一層保溫層，容器本體、保溫層、內(nèi)襯之間在拆卸處形成階梯狀結(jié)構(gòu)，而容器底的外側(cè)端面也呈階梯狀結(jié)構(gòu)，在配合以后，容器底的外部殼體與容器本體連接形成整體，容器底上的內(nèi)襯與容器本體內(nèi)側(cè)的內(nèi)襯連接形成整體結(jié)構(gòu)，保溫層與容器底之間形成一個(gè)空腔，在該空腔內(nèi)安裝有一個(gè)密封環(huán)，通過(guò)將容器本體、保溫層、內(nèi)襯的端面設(shè)置成階梯狀，同時(shí)在空腔內(nèi)安裝一個(gè)密封環(huán)，可以使得容器本體和容器底的連接更加緊密；容器本體外側(cè)設(shè)置有多個(gè)掛齒，在容器底上設(shè)置有與掛齒相匹配的掛鉤，容器本體與容器底通過(guò)掛齒與掛鉤的配合連接；將熔煉后的硅液按照設(shè)定的粒徑注入旋轉(zhuǎn)冷卻池6，在冷卻池的側(cè)壁上設(shè)置多組噴嘴，噴嘴組分布在不同深度的位置，每組噴嘴都包含一個(gè)或一個(gè)以上的噴嘴，噴嘴的噴射方向分布成沿冷卻池圓周的切向方向，且向內(nèi)側(cè)噴射，如此，一組噴嘴可以將局部的冷卻水帶動(dòng)，在冷卻池內(nèi)形成轉(zhuǎn)動(dòng)，硅液落入后，會(huì)在水流的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)下，形成螺旋式的運(yùn)動(dòng)，如此大大增加了硅塊的形成，達(dá)到了充分換熱冷卻的目的。

本實(shí)施例中，企業(yè)用硅后產(chǎn)生的碎屑可以在廠(chǎng)區(qū)內(nèi)直接進(jìn)行熔煉回收形成硅丸，避免了轉(zhuǎn)運(yùn)到煉硅廠(chǎng)的中轉(zhuǎn)過(guò)程，同時(shí)相對(duì)于煉硅廠(chǎng)的低轉(zhuǎn)化率，本發(fā)明的裝置和工藝可以將硅的轉(zhuǎn)化率提升至98％以上，有效避免了二次污染，大大提高了生產(chǎn)效率。

以上所述的具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。