[发明专利]一种高纯球形氧化硅粉体的制备装置及方法

权利要求书

1.一种高纯球形氧化硅粉体的制备装置，其特征在于，包括：

气化单元，其至少用以将固态单质硅气化为硅蒸汽；所述气化单元上端设置有第一导气管，其至少用以将硅蒸汽输入气化燃烧单元的燃烧腔室；所述第一导气管上端设置有火焰点燃装置；

气化燃烧单元，其至少用以使输入的硅蒸汽进行燃烧，获得氧化硅液滴；所述气化燃烧单元的燃烧腔室内连接有复数个第二导气管，所述第二导气管至少用以输入燃烧性助燃气体；

粉体冷却单元，其至少用以使氧化硅液滴在悬浮态自动球化并冷却后形成固态球形氧化硅粉体；所述粉体冷却单元包括粉体冷却管道，所述粉体冷却管道外侧设置有冷却水管；所述冷却水管内冷却水的温度为25℃以下；

粉体分级收集单元，其至少用以对所述固态球形氧化硅粉体进行收集，所述粉体分级收集单元包括旋风分离器、滤膜分级器、离心风机及连接管道。

2.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于：所述气化单元的材质选自石墨或金属钨。

3.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于：所述气化单元外端设置可调式感应加热单元；所述气化单元上设置测温装置，至少用以测量气化单元内的温度。

4.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于：所述第一导气管的材质选自石墨或金属钨。

5.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于：所述第二导气管的数量为4~8个。

6.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于：所述火焰点燃装置包括电火花点燃装置、氢氧焰点燃装置、烷氧焰点燃装置或炔氧焰点燃装置。

7. 根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于：所述粉体冷却管道的材质为不锈钢，所述粉体冷却管道的长度为2~5 m。

8. 根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于：所述冷却水管的长度小于粉体冷却管道的长度，所述冷却水管的长度为1~5 m。

9. 根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于：所述旋风分离器的并联数量为2~4组；所述滤膜分级器包含可拆卸式滤膜槽，其中滤膜所含孔洞的孔径为10 nm~2000 nm。

10.一种利用权利要求1-9中任一项所述高纯球形氧化硅粉体的制备装置的高纯球形氧化硅粉体的制备方法，其特征在于，包括：

将固态单质硅输入气化单元，使固态单质硅升温气化为硅蒸汽；

将硅蒸汽输入气化燃烧单元，使输入的硅蒸汽与燃烧性助燃气体进行燃烧，获得氧化硅液滴；

使氧化硅液滴在粉体冷却单元中悬浮态自动球化并冷却后形成固态球形氧化硅粉体；

以粉体分级收集单元中的旋风分离器、滤膜分级器和收集装置对所述固态球形氧化硅粉体进行收集。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于：所述单质硅选自单晶硅、多晶硅或无定型硅。

12.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于包括：使固态单质硅升温至1800~2300℃气化为硅蒸汽。

13.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，还包括：将固态单质硅输入气化单元后进行预加热，在气化单元内温度低于500℃时，先向气化单元内通入保护性气体，其中，所述保护性气体选自二氧化碳、氮气、惰性气体中的任意一种或两种以上的组合。

14. 根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于：所述固态球形氧化硅粉体的粒径小于1 μm。

15. 根据权利要求14所述的制备方法，其特征在于：所述固态球形氧化硅粉体的粒径为20 nm~500 nm。

16. 根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于：所述固态球形氧化硅粉体中铝含量低于25 ppm，钾含量低于10ppm，铀含量低于0.2 ppb。