[发明专利]一种硅块破碎装置及使用方法、硅块破碎方法及应用方法

权利要求书

1.一种硅块破碎装置，其特征在于，包括：容器，提供待破碎硅棒的容纳空间，且在所述容纳空间内执行破碎动作；两脉冲电极，在所述容纳空间内悬挂设置，且悬挂高度及两所述脉冲电极在水平面内的位置均可调节；所述容器内设置有高纯水，用于对所述硅棒与外界环境进行隔离，所述脉冲电极在所述高纯水内产生脉冲电弧，所述高纯水的电阻率为ρ，单位为MΩ.cm，其中，16MΩ.cm≤ρ≤ 20MΩ.cm；

硅块破碎装置的使用方法包括以下步骤：对两所述脉冲电极与所述硅棒的相对位置进行调节；确定电源的脉冲电压及脉冲频率；供电执行破碎操作；

所述脉冲电极与所述硅棒的相对位置调节的模型如下：

其中，S为两所述脉冲电极间的水平间距以mm为单位时的数值；L为硅棒的长度以mm为单位时的数值，1500≤L≤3000；A为破碎后的硅块目标粒径以mm为单位时，取值范围的中位数；X为所述脉冲电极与所述硅棒的垂直距离以mm为单位时的数值；D为硅棒直径以mm为单位时的数值；

所述脉冲电压的调节模型如下：

其中，A为破碎后的硅块目标粒径以mm为单位时，取值范围的中位数；U为脉冲电压以KV为单位时的数值；

所述脉冲频率的调节模型如下：

F为脉冲频率以HZ为单位时的数值。

2.一种采用如权利要求1所述的硅块破碎装置的硅块破碎方法，其特征在于，通过两脉冲电极形成脉冲电弧，所述脉冲电弧进入被高纯水浸没的所述硅棒内部，形成等离子体电弧通道，通过所述电弧通道的膨胀以及因所述膨胀而产生的冲击波对所述硅棒进行破碎，所述高纯水的电阻率为ρ，单位为MΩ.cm，其中，16MΩ.cm≤ρ≤20MΩ.cm。

3.一种如权利要求1所述的硅块破碎装置的应用方法，其特征在于，在所述硅棒进行破碎前，对其进行热处理，热处理步骤包括对所述硅棒的两次加热、保温及冷却过程，其中，第一次加热的温度高于第二次加热的温度，第一次冷却的温度介于第二次加热及第二次冷却温度之间。

4.根据权利要求3所述的硅块破碎装置的应用方法，其特征在于，第一次冷却以洁净空气作为冷却介质。

5.根据权利要求4所述的硅块破碎装置的应用方法，其特征在于，第二次冷却以所述高纯水作为冷却介质。

6.根据权利要求5所述的硅块破碎装置的应用方法，其特征在于，对所述硅棒的热处理包括以下步骤：将硅棒加热至550 ~ 600℃，且维持5 ~ 10min；将所述硅棒冷却至220 ~250℃；再次将所述硅棒加热至300 ~ 350℃，且维持5 ~ 10min；将所述硅棒冷却至50℃以下。