Как промышленный кремниевый порошок превращается в кремний высокой чистоты? Применение Рэймондовой мельницы в производственном процессе

Введение

Производство кремния высокой чистоты из промышленного кремниевого порошка является важнейшим этапом в производстве полупроводников и солнечной энергетики. Промышленный кремний, обычно имеющий чистоту 98–99%, проходит несколько этапов очистки для достижения уровня чистоты, необходимого для использования в электронике (99,9999% и выше). Одним из ключевых этапов этого процесса является измельчение кремниевого материала с целью получения желаемого распределения размеров частиц, что облегчает последующие химические очистительные процедуры. В данной статье рассматривается преобразование промышленного кремниевого порошка в кремний высокой чистоты, а также подчеркивается роль современного оборудования для измельчения (например, мельниц Реймонда) в оптимизации данного процесса.

От промышленного кремния до кремния высокой чистоты

Промышленный кремний производится путем восстановления диоксида кремния (SiO₂) углеродом в электрической дуговой печи. Полученный кремний имеет чистоту около 98–99%, но содержит примеси железа, алюминия, кальция и других металлов. Для достижения высокой чистоты, необходимой для полупроводников и солнечных элементов, промышленный кремний должен подвергаться дальнейшей очистке. Наиболее распространенным способом является процесс Сименса, который включает преобразование кремния в трихлорсилан (SiHCl₃), его очистку методом перегонки, а затем получение кремния высокой чистоты с помощью химического осаждения из паров (CVD – Chemical Vapor Deposition).

Однако перед началом этих химических процессов крайне важна физическая подготовка кремниевого порошка. Кремний необходимо измельчить до определённой степени тонкости, чтобы увеличить его площадь поверхности, что повышает эффективность последующих реакций. Процесс измельчения должен проводиться с высокой точностью, чтобы избежать загрязнения и обеспечить одинаковый размер частиц.

Роль шлифовки при очистке кремния

Измельчение промышленного кремния в тонкий порошок является важным этапом, который напрямую влияет на эффективность процесса очистки. Порошок должен иметь одинаковый размер частиц, чтобы обеспечить равномерные скорости реакций во время химической обработки. Традиционные методы измельчения, такие как шаровое мельчение, могут приводить к попаданию примесей и часто считаются неэффективными. Продвинутые технологии измельчения, например мельницы Реймонда (Raymond Mills), предлагают более эффективные и безопасные по отношению к примесям способы получения порошка.

Мельницы Raymond Mills, особенно их современные модели, такие как SCM Ultrafine Mill и MTW Series Trapezium Mill, предназначены для обработки твердых и абразивных материалов, например кремния. Эти мельницы обеспечивают точный контроль над распределением размеров частиц, что крайне важно для оптимизации последующих химических очистительных процессов.

Применение мельницы Реймонда в производстве кремния в порошке

Мельницы марки Raymond Mills широко используются при переработке промышленного кремния благодаря своей способности производить тонкий и однородный порошок с минимальным уровнем загрязнения. В процессе работы мельницы материал измельчается между валиками и вращающимся кольцом; затем полученный порошок сортируются для того, чтобы собирать только частицы желаемого размера.

Для производства кремниевой пудры ключевыми требованиями являются:

• Высокая эффективность шлифования, позволяющая справляться со сложными и абразивными свойствами кремния.
• Точная классификация для достижения желаемого распределения размеров частиц (обычно в диапазоне от 325 до 2500 меш).
• Низкий уровень загрязнения, чтобы избежать попадания примесей, которые могли бы повлиять на чистоту конечного продукта.
• Энергоэффективность для снижения операционных затрат.

Наша компания…Мельница SCM Ultrafine MillЭтот тип мельницы особенно хорошо подходит для данного применения. Благодаря точности измельчения от 325 до 2500 меш (D97 ≤ 5 мкм) и производственной мощности от 0,5 до 25 тонн в час она соответствует строгим требованиям производства кремниевого порошка. Высокоточная система сортировки мельницы обеспечивает однородный размер частиц, а ее прочная конструкция минимизирует износ и загрязнение продукта.

Еще один отличный вариант –Мельница серии MTW с трапециевидным контуром ротораЭта мельница обеспечивает точность измельчения от 30 до 325 меш и производительность от 3 до 45 тонн в час. Ее передовая конструкция, включающая лопасти ковша с антизносным покрытием и оптимизированные воздушные каналы, гарантирует эффективное и безопасное от загрязнений измельчение. Коническая шестеренчатая система передач мельницы обеспечивает высокую эффективность передачи, что снижает энергопотребление.

Технические преимущества нашего оборудования для шлифовки

Наши мельницы для меления оснащены рядом ключевых функций, которые делают их идеальными для производства кремниевой пудры:

• Высокая эффективность и экономия энергииНапример, мельница SCM Ultrafine Mill обладает в два раза большей производственной мощностью по сравнению с вентиляционными мельницами, при этом потребление энергии снижается на 30%. Это достигается благодаря интеллектуальным контрольным системам, которые автоматически регулируют процесс измельчения, обеспечивая постоянную однородность качества получаемого продукта.
• Точная классификацияВертикальный турбинный сепаратор в ультратонком мельнике SCM обеспечивает точное резкание частиц по размеру, при этом к готовому продукту не попадает крупная пыль.
• Прочность и стабильностьСпециальные материалы для валков и шлифовальных кольц увеличивают срок их службы, а конструкция без подшипников обеспечивает стабильную работу шлифовальной камеры.
• Охрана окружающей средыПылеуловители серии Pulse соответствуют международным стандартам, а их звукоизоляционные характеристики позволяют снизить уровень шума до 75 дБ и ниже.

Кейс-студия: Линия по производству кремниевого порошка

На типичной линии производства кремниевой пудры куски промышленного кремния сначала измельчаются до меньших размеров с помощью щекового или молоткового дробилки. Затем измельченный материал подается в мельницу Реймонда для дальнейшего тонкого измельчения. Полученная пудра собирается с помощью циклонного сепаратора и пульсного пылесборника, что обеспечивает высокий уровень возврата материала и минимизацию выбросов пыли.

Для производства кремния высокой чистоты мельченый порошок дополнительно обрабатывается химическими методами. Равномерность порошка, полученного на наших мельницах, повышает эффективность этих химических процессов, что в свою очередь способствует увеличению выхода продукции и повышению ее чистоты.

Заключение

Производство кремния высокой чистоты из промышленного кремниевого порошка требует использования точного и эффективного оборудования для измельчения. Реймондовские мельницы, такие как наша мельница SCM Ultrafine Mill и мельницы серии MTW Trapezium Mill, играют ключевую роль в этом процессе, поскольку обеспечивают получение порошка кремния с высокой степенью однородности и без примесей. Их передовые характеристики, включая высокую эффективность, точное сортирование и экологическую безопасность, делают их идеальным выбором для современных предприятий по переработке кремния. Инвестируя в нашу технологию измельчения, компании могут оптимизировать процесс очистки кремния и получать продукцию более высокого качества при снижении операционных затрат.