专利名称：电浆熔融处理控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型有关一种电浆熔融处理控制系统，尤指一种具有连续炉体的电浆熔融处理控制系统。
背景技术：
硅(Si)是太阳能电池的主要材料之一，硅的纯度可以直接影响到光电的转换效率；一般来说，要得到纯度较高的硅，多是利用化学处理方式进行，使其对于产能的贡献度受到限制。电浆被称为“物质的第四种状态”，是由气体部分离子化所形成的，在两电极间可形成稳定电流，而产生极高的温度，此电浆火炬温度可高达到6000至10000°C，因此，电浆所产生的高温是目前可持续温度最高的工业热源之一；电浆熔融处理技术近几年来快速发展，因可处理较复杂性的物质，而引起世界各国广泛研究兴趣，电浆所产生的高温被公认为最干净的热源而且效率高，因此透过电浆熔融技术进行物质纯化，可以说是一种可行的方案。然而，虽然电浆熔融处理技术的高温纯化过程可以顺利产生所需的纯化物质，但就其目前的设备设计而言，其由高温所分解纯化出的物质与杂质，会在目前设备炉内温度的不稳定情况下又混杂一起，或是又衍生其它物质，使其纯化的纯度不足，又因炉内温度控制不稳定的因素，造成电浆熔融过程中过多的能源损耗，均为目前的设备所引起。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种能为电浆熔融处理技术提供一个稳定的工作环境，并通过连续炉体及多重纯化的过程，提升物料纯化的质量的电浆熔融处理控制系统。为达到上述的目的，本实用新型主要提供一种电浆熔融处理控制系统，该系包括第一控制装置、第二控制装置及第三控制装置，该第一控制装置更包括炉体，该炉体的周缘设有绝热层；用以将物料导入所述炉体中的进料单元，其与所述炉体相连通；用以导出物料的出料单元，其与所述炉体相连通；用以直接加热及控制所述物料温度的极棒，其设于所述炉体中；第二控制装置与第一控制装置相连通，该第二控制装置更包括炉体，该炉体的周缘设有绝热层；用以将所述第一控制装置的物料导入于第二控制装置的炉体中的进料单元，其与所述第二控制装置的炉体及所述第一控制装置的出料单元分别相连通；用以导出物料的出料单元，其与所述第二控制装置的炉体相连通；用以直接加热及控制物料温度的极棒，其设于所述第二控制装置的炉体中；第三控制装置与所述第二控制装置相连通，该第三控制装置更包括炉体，该炉体的周缘设有绝热层；用以将所述第二控制装置的物料导入于所述第三控制装置的炉体中的进料单元，其与所述第三控制装置的炉体及所述第二控制装置的出料单元分别相连通；用以直接加热及控制物料温度的极棒，其设于所述第三控制装置的炉体中。[0007]所述第一控制装置、第二控制装置及第三控制装置分别设有排出单元，该排出单元分别与各自对应的炉体相连通。所述第一控制装置、第二控制装置及第三控制装置分别设有冷凝单元，各该冷凝单元分别与各自对应的炉体相连通。所述冷凝单元更包括冷凝器、泵、管道及回收袋，其中该管道串接该冷凝器与泵及所述冷凝单元所对应的炉体，而所述回收袋则与所述冷凝器相连通。各所述进料单元更包括进料管及控制阀。所述第一控制装置与所述第二控制装置的出料单元更包括出料管及控制阀，且所述第一控制装置的出料管与所述第二控制装置的进料管相连通，所述第二控制装置的出料管与所述第三控制装置的进料管相连通。所述第一控制装置与第二控制装置及第三控制装置更分别设有加压单元，各该加压单元装设于所对应的各所述进料单元的进料管上。所述极棒为中空状。所述绝热层的外缘更包覆有中高周波交流线圈。所述中高周波交流线圈并内含有用以监控各控制装置的炉体内的浓度与湿度，帮助反馈控制该炉体的加热功率的浓度与湿度的测量装置。由于本实用新型中的各控制装置均具有炉体，各炉体的周缘上设有绝热层，于该绝热层的外围则包覆有中高周波交流线圈，另于各炉体中则设有两个以上极棒，用以直接加热于炉体中的物料，又，在第一控制装置及第二控制装置上分别设有进料单元及出料单元，该第一控制装置的出料单元与该第二控制装置的进料单元相连通，以便于第一控制装置中的物料导入第二控制装置中，该第三控制装置也具有进料单元，与该第二控制装置的出料单元相连通，借此连续熔融程序，以提升物料纯度。本实用新型可以减少在电浆熔融过程中过多的能源损耗，并通过多重监测以稳定炉内温度。
图1为本实用新型电浆熔融处理控制系统的第一控制装置结构示意图；图2为本实用新型电浆熔融处理控制系统的第二控制装置结构示意图；图3为本实用新型电浆熔融处理控制系统的第三控制装置结构示意图。附图标记说明第一控制装置 1第二控制装置 2[0023]第三控制装置 3炉体10、20、30绝热层101、201、301中高周波交流线圈11、23、33进料单元13、21、31进料管131、211、311控制阀132、M2、312加压单元14、22、32[0031]极棒出料单元出料管控制阀排出单元冷凝单元冷凝器泵
15、25、34
16,24
161,241
162,212
17,26,35
18、27、36
181、271、361
182、272、362
183、273、363
184、274、364管体回收袋
具体实施方式
为让本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下面举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。请参阅图1至图3，其为本实用新型控制系统的各控制装置的结构示意图。本控制系统包括第一控制装置1、第二控制装置2及第三控制装置3，且前述的第一控制装置1、 第二控制装置2及第三控制装置3为连续过程；其中，如图1所示，该第一控制装置1是用以管控原物料进料及第一阶段，此处所指的原物料为二氧化硅(SiO2)原矿石；该第一控制装置1包括炉体10，该炉体10是由耐高温且不产生杂质的材质所构成，该炉体10的外缘包覆有中高周波交流线圈11，该中高周波交流线圈11并内含浓度与湿度的测量装置，用以监控该炉体10的浓度与湿度，以利于反馈控制该炉体10的加热功率，使炉体10内部温度控制于小于2500°C，在炉体10周缘且位于该中高周波交流线圈11之间设有气密封闭炉体 10的绝热层101，在本实施例中该绝热层101是由封闭圆柱体所架设而成；该炉体10上连接进料单元13，该进料单元13更包括进料管131及控制阀132，该进料管131是由耐高温且不产生杂质的材质所构成，而该控制阀132是利用信号控制进行物料(SiO2原矿石)进入炉体10，另于该进料管131上且位于该控制阀132下方处设有加压单元14，该加压单元14 是利用信号控制进行管控，用以加入氩气(Ar)用以增加炉体10内压力以控制物料进入，以便于破坏物料滞留的条件；另该炉体10中设有至少一个中空状极棒15，在本实施例中为两组极棒15，该极棒15是由高纯度的碳棒材质所构成，且极棒15中空位置可用以填充还原的材料，该极棒15可进行上下方向的伸缩控制以进出该炉体10，该极棒15在炉体10是直接控制其加热功率，由前述中高周波交流线圈11内含的测量装置反馈浓度与湿度的数据并协助控制炉体10中物料的温度，进而对炉体10内的物料熔融加热；而在该炉体10底部位置设有出料单元16，该出料单元16是用以连通该第二控制装置2，该出料单元16更包括出料管161及控制阀162，该出料管161是由耐高温且不产生杂质的材质所构成，利用控制阀162控制出料的流量。炉体10另连接排出单元17，其是用以将熔融物料所产生的浮渣排出炉体10之外；最后，该炉体10又连接冷凝单元18，该冷凝单元18更包括冷凝器181、泵 182、管体183及回收袋184，通过泵182吸引炉体10内释出的气体经由冷凝器181冷凝后测量其中不同杂质的组成及其浓度，以建立炉体10内的溶液的高温热动力性质，最后以回收袋184加以回收。[0043]继续参阅图2的第二控制装置2的结构示意图。如图所示，该第二控制装置2与该第一控制装置1相互连通，该第二控制装置2包括炉体20，炉体20是由耐高温且不产生杂质的材质所构成，该炉体20上设有进料单元21，该进料单元21更包括进料管211及控制阀212，该进料管211是与第一控制装置1的出料管161相连通，该进料管211是由耐高温且不产生杂质的材质所构成，该控制阀212利用信号控制进行物料进入炉体20的流量；在该进料管211上且位于该控制阀212下方处设有加压单元22，该加压单元22是利用信号控制进行管控，用以加入氩气(Ar)用以增加炉体20内压力以控制物料进入，以便于破坏物料滞留的条件；另于该炉体20外缘包覆有中高周波交流线圈23，该中高周波交流线圈23并内含浓度与湿度的测量装置，用以监控该炉体20的浓度与湿度，以利于反馈控制该炉体20 的加热功率，使炉体20内部温度控制于小于2500°C，在炉体20周缘且位于该中高周波交流线圈23之间设有气密封闭炉体20的绝热层201，在本实施例中该绝热层201是由封闭圆柱体所架设而成；在该炉体20的底部设有出料单元对，其与第三控制装置3相连通，该出料单元M更包括出料管241及控制阀M2，该出料管241是由耐高温且不产生杂质的材质所构成；在该炉体20设有至少一个中空状极棒25，在本实施例中为两组极棒25，该极棒25是由高纯度的碳棒材质所构成，且极棒25中空位置可用以填充还原的材料，该极棒25可进行上下方向的伸缩控制以进出该炉体20，该极棒25在炉体20是直接控制其加热功率，由前述中高周波交流线圈23内含的测量装置反馈浓度与湿度的数据并协助控制炉体20中物料的温度，进而对炉体20内的物料熔融加热；而该炉体20另连接排出单元沈，是用以将物料所产生的浮渣排出炉体20外；最后，该炉体20连接冷凝单元27，该冷凝单元27更包括冷凝器 271、泵272、管体273及回收袋274，通过泵272吸引炉体20内释出的气体经由冷凝器271 冷凝后测量其中不同杂质的组成及其浓度，以建立炉体20内的溶液的高温热动力性质，最后以回收袋274加以回收。续参阅图3的第三控制装置3的结构示意图。如图所示，该第三控制装置3与该第二控制装置2相互连通，该第三控制装置3包括炉体30，炉体30是由耐高温且不产生杂质的材质所构成，该炉体30上设有进料单元31，该进料单元31更包括进料管311及控制阀 312，该进料管311与第二控制装置2的出料管241相连通，该进料管311是由耐高温且不产生杂质的材质所构成，该控制阀312是利用信号控制进行物料进入炉体30的管控；在该进料管311上且位于该控制阀312下方处设有加压单元32，该加压单元32是利用信号控制进行管控，用以加入氩气(Ar)用以增加炉体30内压力以控制物料进入，以便于破坏物料滞留的条件；另在该炉体30外缘包覆有中高周波交流线圈33，该中高周波交流线圈33并内含浓度与湿度的测量装置，用以监控该炉体30的浓度与湿度，以利于反馈控制该炉体30的加热功率，在炉体20外缘且位于该中高周波交流线圈33之间设有气密封闭炉体30的绝热层301，在本实施例中该绝热层301是由封闭圆柱体所架设而成；在该炉体30设有至少一个中空状极棒34，在本实施例中为两组极棒34，该极棒34是由高纯度的碳棒材质所构成， 且极棒34中空位置可用以填充还原的材料，该极棒34可进行上下方向的伸缩控制以进出该炉体30，该极棒34在炉体30是直接控制其加热功率；而该炉体30另连接排出单元35， 其是用以将物料所产生的浮渣排出炉体30外；最后，该炉体30连接冷凝单元36，该冷凝单元36更包括冷凝器361、泵362、管体363及回收袋364，通过泵362吸引炉体30内释出的气体经由冷凝器361冷凝后测量其中不同杂质的组成及其浓度，以建立炉体30内的溶液的高温热动力性质，最后以回收袋364加以回收。借上述，将二氧化硅(SiO2)原矿石经由第一控制装置1的进料单元13导入炉体 10内，通过极棒15产生电浆熔融成为溶液，并以排出单元17将熔融物料所产生的浮渣排出炉体10之外；经熔融后的二氧化硅(SiO2)导入第二控制装置2进行纯化成为碳化硅(SiC) 或纯硅(Si)，最后导入第三控制装置3进行冷却而成形。但以上所述的实施方式，是较佳的实施实例，并不能以此限定本实用新型的实施范围，若依本实用新型权利要求及说明书内容所作的等效变化或修饰，仍应为本实用新型的权利要求所涵盖。
权利要求1.一种电浆熔融处理控制系统，其特征在于，其主要包括 第一控制装置，该第一控制装置更包括炉体，该炉体的周缘设有绝热层；用以将物料导入所述炉体中的进料单元，其与所述炉体相连通； 用以导出物料的出料单元，其与所述炉体相连通； 用以直接加热及控制所述物料温度的极棒，其设于所述炉体中； 第二控制装置，其与所述第一控制装置相连通，该第二控制装置更包括 炉体，该炉体的周缘设有绝热层；用以将所述第一控制装置的物料导入于第二控制装置的炉体中的进料单元，其与所述第二控制装置的炉体及所述第一控制装置的出料单元分别相连通； 用以导出物料的出料单元，其与所述第二控制装置的炉体相连通； 用以直接加热及控制物料温度的极棒，其设于所述第二控制装置的炉体中； 第三控制装置，其与所述第二控制装置相连通，该第三控制装置更包括 炉体，该炉体的周缘设有绝热层；用以将所述第二控制装置的物料导入于所述第三控制装置的炉体中的进料单元，其与所述第三控制装置的炉体及所述第二控制装置的出料单元分别相连通；用以直接加热及控制物料温度的极棒，其设于所述第三控制装置的炉体中。
2.如权利要求1所述的电浆熔融处理控制系统，其特征在于，所述第一控制装置、第二控制装置及第三控制装置分别设有排出单元，该排出单元分别与各自对应的炉体相连通。
3.如权利要求1所述的电浆熔融处理控制系统，其特征在于，所述第一控制装置、第二控制装置及第三控制装置分别设有冷凝单元，各该冷凝单元分别与各自对应的炉体相连通。
4.如权利要求3所述的电浆熔融处理控制系统，其特征在于，所述冷凝单元更包括冷凝器、泵、管道及回收袋，其中该管道串接该冷凝器与泵及所述冷凝单元所对应的炉体，而所述回收袋则与所述冷凝器相连通。
5.如权利要求1所述的电浆熔融处理控制系统，其特征在于，各所述进料单元更包括进料管及控制阀。
6.如权利要求1所述的电浆熔融处理控制系统，其特征在于，所述第一控制装置与所述第二控制装置的出料单元更包括出料管及控制阀，且所述第一控制装置的出料管与所述第二控制装置的进料管相连通，所述第二控制装置的出料管与所述第三控制装置的进料管相连通。
7.如权利要求5所述的电浆熔融处理控制系统，其特征在于，所述第一控制装置与第二控制装置及第三控制装置更分别设有加压单元，各该加压单元装设于所对应的各所述进料单元的进料管上。
8.如权利要求1所述的电浆熔融处理控制系统，其特征在于，所述极棒为中空状。
9.如权利要求1所述的电浆熔融处理控制系统，其特征在于，所述绝热层的外缘更包覆有中高周波交流线圈。
10.如权利要求9所述的电浆熔融处理控制系统，其特征在于，所述中高周波交流线圈并内含有用以监控各控制装置的炉体内的浓度与湿度，帮助反馈控制该炉体的加热功率的浓度与湿度的测量装置。
专利摘要本实用新型公开了一种电浆熔融处理控制系统，其包括第一控制装置、第二控制装置及第三控制装置，各控制装置均具有炉体，各炉体的周缘上设有绝热层，于该绝热层的外围则包覆有中高周波交流线圈，另于各炉体中设有两个以上极棒，用以直接加热于炉体中的物料，又，在第一控制装置及第二控制装置上分别设有进料单元及出料单元，该第一控制装置的出料单元与该第二控制装置的进料单元相连通，以便于第一控制装置中的物料导入第二控制装置中，该第三控制装置也具有进料单元，其与该第二控制装置的出料单元相连通，借此连续熔融程序，以提升物料纯度。
文档编号C01B33/037GK202022754SQ20112004288
公开日2011年11月2日 申请日期2011年2月21日 优先权日2011年2月21日
发明者张维廉, 郭春宝 申请人:张维廉, 郭春宝