一种硅液造粒成型系统及方法与流程

本发明涉及硅渣的重复利用加工领域，具体涉及一种硅液造粒成型系统。

背景技术：

硅渣一般是指原矿提炼之后的剩余部分，还含有一定量的硅。硅渣分很多种，工业硅渣，太阳能硅渣，半导体硅渣等等。硅渣可以用来回炉重新结晶、提纯、现在硅料紧缺，价格不菲。硅锰渣也叫硅锰冶炼渣，是冶炼硅锰合金时排放的一种工业废渣，其结构疏松，外观常为浅绿色的颗粒，由一些形状不规则的多孔非晶质颗粒组成。硅锰渣性脆易碎，通过破碎机可以将大块的硅锰渣破碎成小块，然后进入细碎机将粗碎后的物料进一步粉碎，确保进入料仓的物料能够达到单体解离的程度，然后通过振动给料机和皮带输送机均匀的将物料给入梯形跳汰机进行分选。破碎的主要目的在于打破连生体结构，跳汰的主要目的在于从硅锰渣中回收硅锰合金。硅锰渣和硅锰合金存在较大的比重差，通过跳汰机的重选作用可以将金属和废渣分离，获得纯净的合金和废渣，最后可以通过脱水筛的脱水作用分别将精矿和尾矿进行脱水。

目前的硅渣处理，大部分还是依靠人工选取的方式，在一定的粉碎条件下，通过人工选取的方式来选择纯度较高的硅块，这样做的优点是成本较低，但是效率非常差，而且硅渣的利用率也很低；而采用梯形跳汰机进行分选的方式，选出来的硅纯度低，成本也高，硅渣的利用率也很低。

硅在熔炼以后成为硅液，也叫硅水，其熔点1414℃，一般工艺中，硅熔炼的温度会达到1700℃，在硅液熔炼后，会将硅液倒入冷水池中形成硅丸或者硅块，这些单质硅作为工业硅的原料进行保存但是现有技术中，硅液的倾倒过程中很容易发生爆炸事件，为了防止爆炸，一般都采用延长倾倒时间的方式来防 止爆炸，当倾倒一定的硅液以后，需要停止倾倒，待硅块自然冷却后，再对硅块进行打捞，这样的方式效率低下且浪费严重。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种硅液造粒成型系统，解决现有技术中硅液的成型时间长、硅块冷却效率低下、设备停运行时间长的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种硅液造粒成型系统，包括硅液中转装置，在硅液中转装置下方设置有冷却系统、以及与冷却系统相匹配的提升系统，其中，硅液中转装置包括一个筒状的容器本体、以及与容器本体相匹配的容器底，在容器本体内设置有一层内衬，容器底与容器本体形成可拆卸结构，在容器底上至少设置有一个通孔、以及与通孔连通的可拆卸的导流管。本发明是一种新的硅水成型系统，包括三个部分：硅液中转装置、冷却系统、以及提升系统，硅液中转装置将熔炼以后的硅液进行中转并移动至冷却系统上方，将硅液按照设定的流量进行均匀地放入冷却系统中，凝固形成硅丸，然后利用提升系统将成型的硅丸提取出来，具体的讲，硅液中转装置包括一个筒状的容器本体，容器本体的下部配置有一个可以拆卸的容器底，在容器底设置有一个或者多个通孔，在通孔处安装可以拆卸的导流管，容器本体内侧设置有一层内衬，由于硅液的熔炼温度高达1700℃，为了避免容器本体收到损坏，通过在容器内侧设置一层内衬保护好容器本体，通过在容器底设置通孔，并安装导流管，使得硅液可以从导流管有序地注入到冷却池，如此避免了硅液倾倒时，方向、速度均不易控制的问题，使得硅水的流动方向受到限制，同时，落入冷却池的硅水由于导流孔的直径是固定的，因此可以使得硅水形成球形结构，且直径均匀，解决了现有技术中因倾倒导致的硅块成型不规则、大小不一致的问题，由于容器底和导流管为可拆卸的结构， 作为易损件，通过设置为可拆卸的容器底和导流管结构，可以快速的拆卸安装更换新的容器底和导流管，不影响生产。

所述容器底向下凹陷形成弧形结构；在所述的容器本体与内衬之间还设置有一层保温层；所述保温层的下端与容器本体之间间隔形成空腔结构，在该空腔内安装有密封环。通过将容器本体的底部设置成向下凹陷的弧形结构，可以对硅液进行引导，避免硅液在容器本体底部堆积形成固体，有效防止了爆炸；设置保温层，可以有效的对容器本体进行保护，防止其在高温下损坏；将容器底拆除以后，容器本体、保温层、内衬之间在拆卸处形成阶梯状结构，而容器底的外侧端面也呈阶梯状结构，在配合以后，容器底的外部壳体与容器本体连接形成整体，容器底上的内衬与容器本体内侧的内衬连接形成整体结构，保温层与容器底之间形成一个空腔，在该空腔内安装有一个密封环，通过将容器本体、保温层、内衬的端面设置成阶梯状，同时在空腔内安装一个密封环，可以使得容器本体和容器底的连接更加紧密，保证了其在连接过程中的密闭性，有效地起到了防漏的问题。

所述的容器本体外侧设置有多个挂齿，在容器底上设置有与挂齿相匹配的挂钩，容器本体与容器底通过挂齿与挂钩的配合连接。通过设置相互匹配的挂钩和挂齿，可以通过旋转容器底，将容器底与容器本体分离或者连接成整体；优选的情况下，可以将挂齿或挂钩的接触面设置成斜面，通过斜面的配合作用对密封环进行压紧固定，从而完成密封动作。

所述的冷却系统包括圆柱状的冷却池本体，在冷却池本体的内侧至少设置有多个喷嘴，喷嘴分成一个或者多个组，每个组分别安装在冷却池不同深度处，每一组的喷嘴均匀分布在同一深度的圆周上，且喷射的水流沿圆形的切向方向进入冷却池本体内。现有的冷却池规格不同，也没有固定的形状，一般采用长 方体形式的冷却池，由于冷却池需要经过一段时间的散热冷却，因此其使用效率低下，单位体积的冷却池内硅块的重量较小，为了提高其使用效率，申请人对冷却池的结构做了详细的研究，首先将冷却池的深度加大，增加硅块与水的相对运动行程，从而增加换热的效率，但是深度的加大会造成成本的无限增加，安全性能也极大的降低，为了解决这个问题，申请人发现：将落入到冷却水里面的硅块的运行途径从垂直的运动变为螺旋的运动，可以有效增加其形成，因此，通过在冷却池本体的侧壁上设置多组喷嘴，喷嘴组分布在不同深度的位置，每组喷嘴都包含一个或一个以上的喷嘴，喷嘴的喷射方向分布成沿冷却池圆周的切向方向，且向内侧喷射，如此，一组喷嘴可以将局部的冷却水带动，在冷却池内形成转动，硅液落入后，会在水流的旋转运动带动下，形成螺旋式的运动，如此大大增加了硅块的形成，达到了充分换热冷却的目的，多组的喷嘴可以保持在不同的位置都形成旋转运动，形成均匀的流动场。

还包括一个循环池，喷嘴通过管道与循环池连通，在管道上还设置有循环泵，在所述冷却池本体的顶部设置有一个溢流堰，溢流堰通过沟渠连接至循环池。进一步讲，通过设置一个循环池，可以使得冷却池的冷水供应充足，且经过循环池的循环，可以减少冷水的使用量，大大降低了水的消耗量，环保又经济。

所述的提升系统包括一个提升井，提升井通过一个通道与冷却池本体连通，在冷却池本体内设置有一个向通道倾斜的导向板，在提升井底部、提升井上方的转轮，在两个转轮之间安装有传动链条，在传动链条上安装有收集斗。在冷却池本体的底部设置一个导向板，导向板倾斜放置，其最低位置与连通通道对接，硅丸在冷却后落入到冷却池的底部，在导向板的作用下向连通通道汇集，并最终通过连通通道进入到提升体统，通过提升系统提升出提升井，实现对硅 丸的收集提取，两个转轮作为定滑轮带动传动链条，可以使得传动链条的运行受到牵引，在驱动机构的驱动作用下，传动链条在两个转轮之间做往复的转动，带动其上的收集斗将硅丸提升，并在最高处进行翻转，将硅丸倒出然后从新进入到待装的状态，从而重复使用，在硅丸不断的形成过程中，源源不断地将硅丸打捞输送，可以形成不断的生产过程，解决了现有技术中暂停打捞的问题，提高了生产效率。

在地面上还安装有与收集斗相匹配的梭槽、以及收集箱。通过设置相匹配的梭槽和收集箱，可以引导硅丸的走向，从而避免硅丸的撞击破碎，提高成品率。所述提升井的深度大于冷却池本体的深度，提升井的顶部通过溢流通道与冷却池本体连通。

一种硅液造粒成型方法，按照以下步骤生产：

(a)将熔炼后的硅液倒入硅液中转装置；

(b)将硅液中转装置移动至冷却池本体上方，并开启截止阀，让硅水呈柱状进入到冷却池本体；

(c)冷却池本体内的冷却水转动，硅水凝固成硅丸，并在冷却水的带动下进行螺旋运动，落到导向板上；

(d)硅丸从导向板移动到收集斗，在转轮的带动下提升出提升井，并聚集到收集箱。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明一种硅液造粒成型系统及方法，在容器内侧设置一层内衬保护好容器本体，通过在容器本体的底部设置通孔，并安装导流管，使得硅液可以从导流管有序地注入到冷却池，如此避免了硅液倾倒时，方向、速度均不易控制的问题，使得硅水的流动方向受到限制，同时，落入冷却池的硅水由于导流孔 的直径是固定的，因此可以使得硅水形成球形结构，且直径均匀，解决了现有技术中因倾倒导致的硅块成型不规则、大小不一致的问题，由于容器底和导流管为可拆卸的结构，作为易损件，通过设置为可拆卸的容器底和导流管结构，可以快速的拆卸安装更换新的容器底和导流管，不影响生产；

2、本发明一种硅液造粒成型系统及方法，将落入到冷却水里面的硅块的运行途径从垂直的运动变为螺旋的运动，可以有效增加其形成，因此，通过在冷却池本体的侧壁上设置多组喷嘴，喷嘴组分布在不同深度的位置，每组喷嘴都包含一个或一个以上的喷嘴，喷嘴的喷射方向分布成沿冷却池圆周的切向方向，且向内侧喷射，如此，一组喷嘴可以将局部的冷却水带动，在冷却池内形成转动，硅液落入后，会在水流的旋转运动带动下，形成螺旋式的运动，如此大大增加了硅块的形成，达到了充分换热冷却的目的，多组的喷嘴可以保持在不同的位置都形成旋转运动，形成均匀的流动场；

3、本发明一种硅液造粒成型系统及方法，在冷却池本体的旁边建设一个提升井，提升井的底部与冷却池本体通过一个连通通道实现连通，在冷却池本体的底部设置一个导向板，导向板倾斜放置，其最低位置与连通通道对接，硅丸在冷却后落入到冷却池的底部，在导向板的作用下向连通通道汇集，并最终通过连通通道进入到提升体统，通过提升系统提升出提升井，实现对硅丸的收集提取，在硅丸不断的形成过程中，源源不断地将硅丸打捞输送，可以形成不断的生产过程，解决了现有技术中暂停打捞的问题，提高了生产效率；

4、本发明一种硅液造粒成型系统及方法，通过设置一个循环池，可以使得冷却池的冷水供应充足，且经过循环池的循环，可以减少冷水的使用量，大大降低了水的消耗量，环保又经济。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明硅液中转装置的结构示意图；

图2为本发明冷却系统和提升系统的结构示意图；

图3为本发明实施例中一组喷嘴的分布示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-冷却池本体，2-喷嘴，3-导向板，4-循环池，5-管道，6-循环泵，7-溢流堰，8-沟渠，9-提升井，10-通道，11-转轮，12-收集斗，13-梭槽，14-收集箱，21-容器本体，22-内衬，23-导流管，24-保温层，25-吊耳，26-截止阀，27-容器底，28-密封环，29-挂齿，30-挂钩。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1至3所示，本发明一种硅液造粒成型系统，包括三个部分：硅液中转装置、冷却系统、以及提升系统，硅液中转装置将熔炼以后的硅液进行中转并移动至冷却系统上方，将硅液按照设定的流量进行均匀地放入冷却系统中，凝固形成硅丸，然后利用提升系统将成型的硅丸提取出来，具体的讲，硅液中转装置包括一个筒状的容器本体21，以及与容器本体21相匹配的容器底27，在容器本体21内设置有一层内衬22，容器底27与容器本体21形成可拆卸结构，在容器底27上至少设置有一个通孔、以及与通孔连通的可拆卸的导流管23，容器本体21的下部封闭形成容器的底部，在底部设置有一个或者多个通孔，在通 孔处安装可以拆卸的导流管23，容器本体21内侧设置有一层内衬22，容器本体21与内衬22之间还设置有一层保温层24，容器本体21、保温层24、内衬22之间在拆卸处形成阶梯状结构，而容器底27的外侧端面也呈阶梯状结构，在配合以后，容器底27的外部壳体与容器本体21连接形成整体，容器底27上的内衬22与容器本体内侧的内衬22连接形成整体结构，保温层24与容器底27之间形成一个空腔，在该空腔内安装有一个密封环28，通过将容器本体21、保温层24、内衬22的端面设置成阶梯状，同时在空腔内安装一个密封环28，可以使得容器本体21和容器底27的连接更加紧密；容器本体21外侧设置有多个挂齿29，在容器底27上设置有与挂齿29相匹配的挂钩30，容器本体21与容器底27通过挂齿29与挂钩30的配合连接；优选的情况下，可以将挂齿29或挂钩30的接触面设置成斜面，通过斜面的配合作用对密封环8进行压紧固定，从而完成密封动作；由于硅液的熔炼温度高达1700℃，为了避免容器本体收到损坏，通过在容器内侧设置一层内衬22保护好容器本体，容器本体21的底部设置成向下凹陷的弧形结构，可以对硅液进行引导，在容器本体21的底部设置通孔，并安装导流管23，使得硅液可以从导流管有序地注入到冷却池，导流管23上设置有截止阀26，可以控制流量和流速，在容器本体21的外侧设置有三个在同一水平位置均匀分布的吊耳25，吊耳25的数量可以适当增加；

冷却系统包括圆柱状的冷却池本体1、循环池4，冷却池本体1与循环池4均采用挖掘方式在地面形成，并砌筑其侧壁形成完整结构，循环池4的底部通过管道5连接至循环泵6，循环泵6的输出管道连接至多个喷嘴2，本实施例中，冷却池本体1的直径为4m，深度为16m，喷嘴2一共有12个，12个喷嘴2分成4组，4组喷嘴2分别安放在水深1m、4m、8m、12m的位置，每组喷嘴2均为3个，3个喷嘴均匀分布在圆周上，相邻两层喷嘴采用交错分布的形式，使 得从整体上看，喷嘴2均匀分布在圆柱体的表面，当循环泵6启动后，将循环池4的冷水增压后以一定的速度从喷嘴喷射而出，带动冷却池本体1内的水旋转形成旋转运动，提升井9的深度为18m，冷却池本体1与提升井9之间通过一个通道10连通，在冷却池本体1内设置有一个向通道10倾斜的导向板3，在提升井9底部、提升井9上方的转轮11，在两个转轮11之间安装有传动链条，在传动链条上安装有收集斗12，在驱动机构的驱动作用下，传动链条在两个转轮11之间做往复的转动，带动其上的收集斗12将硅丸提升，并在最高处进行翻转，将硅丸倒出然后从新进入到待装的状态，在地面上还安装有与收集斗12相匹配的梭槽13、以及收集箱14，提升井9的深度大于冷却池本体1的深度，提升井9的顶部通过溢流通道与冷却池本体1连通；冷却池本体1内的冷却水不断补充进入，多余的水需要重新进入到循环池4，在冷却池本体1的顶部设置有一个溢流堰7，溢流堰7通过沟渠8连接至循环池4，实现冷却水的循环利用。

利用本发明的装置进行硅液造粒成型的方法包括以下步骤：

(a)将熔炼后的硅液倒入硅液中转装置；

(b)将硅液中转装置移动至冷却池本体1上方，并开启截止阀26，让硅水呈柱状进入到冷却池本体1；

(c)冷却池本体1内的冷却水转动，硅水凝固成硅丸，并在冷却水的带动下进行螺旋运动，落到导向板3上；

(d)硅丸从导向板3移动到收集斗12，在转轮11的带动下提升出提升井9，并聚集到收集箱14。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何 修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。