[发明专利]一种多晶硅棒破碎的装置和方法

说明书

本发明公开一种多晶硅棒破碎的装置及系统。一种多晶硅棒破碎的装置和系统，包括采用电磁加热多晶硅棒，将加热后的多晶硅棒进行快速冷却，以使多晶硅棒内部产生应力，使多晶硅棒破碎。与现有技术相比，本方案解决了现有机械破碎导致的杂质污染和辐射加热速度慢、能耗高的问题，提高了生产效率、降低了能源消耗。

技术领域

本发明涉及高纯多晶硅的制备技术领域，具体涉及一种多晶硅棒的破碎装置和方法。

背景技术

多晶硅是制造光伏太阳能电池等产品的主要原料，在制造高纯多晶硅的方法中，改良西门子法是目前主流的多晶硅生产方法，通过改良西门子法可以收割棒状多晶硅。

从还原炉生产出来的多晶硅棒需要进行破碎成块状料进行包装和仓储，同时块状料也是铸锭或直拉单晶的要求。目前通常采用人工进行破碎至3-200mm左右的多晶硅块，多晶硅块包装后进行销售，导致人力资源浪费且容易导致污染。

对此，专利US7360727B2公开了一种用于破碎多晶硅棒的机械破碎装置，其包括底座以及破碎凿和对凿，其中破碎凿和对凿的纵轴以与底座的纵轴成直角并且平行于底座的表面的方式取向，破碎凿和对凿以相对方式移动，位于底座的表面上的待破碎的硅棒可以在这些凿之间调节，从而使在硅棒的区域内的所有的凿与硅棒接触，而且在硅棒前后的破碎凿可以在其纵轴方向上移动直至相对于对凿的安全距离，破碎凿借助在其纵轴方向上的打击式移动作用在硅棒上，并将其打碎。

专利US7360727B2同样公开了一种机械破碎多晶硅棒的方法，其中多晶硅棒位于高度可调节的底座上，并在此在破碎凿与对凿之间以如下方式调节，在硅棒的区域内的所有的凿与硅棒接触，而且在硅棒前后的破碎凿和对凿彼此接近直至安全距离，随后所有紧贴着硅棒的破碎凿开始实施重复的打击冲击，该打击冲击发挥破碎硅棒的作用。

专利CN 103567040B用一个包括底座以及至少一个可移动的破碎凿及至少一个不可移动的砧座来破碎多晶硅棒来破碎多晶硅棒，该装置包括底座以及至少一个可移动的破碎凿及至少一个不可移动的砧座，其中至少一个破碎凿的纵轴以平行于或者几乎平行于底座的表面的方式取向，其中位于底座的表面上的待破碎的硅棒能够各自在破碎凿与砧座之间以如下方式加以调节，破碎凿和砧座能够各自在硅棒的区域内与硅棒接触，硅棒与砧座的接触点以及延伸穿过棒中心的硅棒横轴或者与该横轴平行并且相对于棒中心的距离最大为棒直径的30％的硅棒的轴各自位于破碎凿的纵轴上或者位于与破碎凿的纵轴平行并且相对于破碎凿的纵轴的距离最大为棒直径的30％的轴上多个破碎凿串联连接，并且在硅棒长度上交替地由外向内实施打击序列形式的打击冲击来破碎多晶硅。

专利US2011/068206A1描述了一种有效地破碎硅块体的破碎机，其中产生少量精细的经破碎的材料（粉末）。该破碎工具包括与活塞连接的锤头，其中锤头位于未使用压缩空气的静止位置，通过使用压缩空气而从静止位置移动，从而与硅块体碰撞。在破碎机中，多个彼此分离的各自具有一个锤头的破碎工具面对着位于底座上的硅块体。

专利US2010/0001106A1公开了一种生产被分级为高纯度多晶硅碎块的方法，包括利用破碎工具的设备将来自西门子法的多晶硅破碎成为碎块和利用筛分装置对碎块进行分级，并在清洗中对破碎后的多晶硅块进行纯化，其破碎多晶硅装置包括辊式破碎机或颚式破碎机，优选针辊式破碎机。

专利US2003/0159467A1公开了采用包含在钴基体重的碳化钨的颚式破碎机破碎多晶硅，专利US7950600B2则公开一种辊式破碎机，上述机械破碎装置都用碳化钨作为直接和多晶硅接触来降低污染，然而对于多晶硅的污染虽然有所降低，但是仍有负面影响此外，破碎装置所用组件的寿命也不能令人满意。