一種用于超細(xì)硅粉和碳化硅分離的裝置及其分離方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于切割廢液處理設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種用于超細(xì)硅粉和碳化硅分離的裝置及其分離方法。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能電池片普遍采用切割技術(shù)生產(chǎn)，所使用的切割液通常是由聚乙二醇和1200目左右的碳化硅顆粒按照一定比例配制而成，切割液在切割硅棒的過(guò)程中不可避免的會(huì)與切削下來(lái)的硅粉混在一起，形成大量的切割廢液，而且切割液中部分碳化硅顆粒會(huì)因切割作用而出現(xiàn)破損，使得部分碳化硅的目數(shù)增大，因此，切割廢液無(wú)法直接重復(fù)利用。切割廢液中含有很多資源，比如碳化硅、硅粉等等，碳化硅具有硬度高、膨脹系數(shù)小、性脆、導(dǎo)熱性好等特點(diǎn)，而硅粉摻入混凝土中能使其具有高強(qiáng)、抗沖磨、耐久等優(yōu)異性能，如果直接排放掉，不僅造成浪費(fèi)資源，同時(shí)還會(huì)污染環(huán)境，因此，如何有效地分離提取回收超細(xì)硅粉和碳化硅具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
[0003]中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CN 102786053A公開(kāi)了一種避免資源浪費(fèi)的用于分離碳化娃與娃粉的裝置，包括支架，所述支架上設(shè)置有用于融化碳化硅與硅粉的熔煉設(shè)備，所述支架上還固定有石英坩禍，所述石英坩禍底部設(shè)置有加熱裝置。利用該裝置可以實(shí)現(xiàn)碳化硅與硅粉的分離，避免資源的浪費(fèi)，但是處理能力較小，難以滿足工業(yè)生產(chǎn)的大批量處理需求，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用前景不足。
[0004]中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CN 102351196A公開(kāi)了一種回收娃粉和碳化娃粉的超聲波分離裝置，包括由均壓進(jìn)水筒和下、中、上三個(gè)超聲波換能椎形筒體及溢流筒構(gòu)成的分離塔；該裝置能獲得高純度硅粉。但由于該裝置設(shè)置級(jí)數(shù)較多，分離耗時(shí)較長(zhǎng)，降低了分離效率。
[0005]因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定，提高分離效率并保證分離效果的一種用于超細(xì)硅粉和碳化硅分離的裝置及其分離方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定，提高分離效率并保證分離效果的一種用于超細(xì)硅粉和碳化硅分離的裝置及其分離方法。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的之一提供一種用于超細(xì)硅粉和碳化硅分離的裝置，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
[0008]—種用于超細(xì)硅粉和碳化硅分離的裝置及其分離方法，該裝置包括如下組成部分:
[0009]攪拌系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括攪拌桶、穿設(shè)在攪拌桶中的旋轉(zhuǎn)軸以及驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)，所述旋轉(zhuǎn)軸上固設(shè)有葉輪組；
[0010]分離系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括分離桶，以及固設(shè)在分離桶上方的超聲波發(fā)射器；所述分離桶上還設(shè)有收集機(jī)構(gòu)；
[0011 ] 由PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)；
[0012]所述攪拌系統(tǒng)、分離系統(tǒng)均與PLC電連接；其中，所述攪拌桶底部連通有底流管，漿料流經(jīng)底流管通過(guò)渣漿栗栗送入分離桶中。
[0013]優(yōu)選的，所述收集機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在分離桶上側(cè)的碳化硅收集段以及設(shè)置在分離桶下端開(kāi)口處的硅粉收集段；
[0014]所述底流管上設(shè)有第一電控球閥，所述分離桶上端面設(shè)有用于監(jiān)控液位的液位計(jì)，所述第一電控球閥、液位計(jì)、渣漿栗均與PLC相連，構(gòu)成當(dāng)液位到達(dá)上限時(shí)第一電控球閥關(guān)閉、渣漿栗停止工作的配合。
[0015]進(jìn)一步的，所述碳化硅收集段包括由下及上依次順連的帶齒條管道、步進(jìn)電機(jī)、軟管、吸漿栗與上層電磁流量計(jì)，所述步進(jìn)電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)帶齒條管道逐步進(jìn)入分離桶中液面、進(jìn)而配合吸漿栗收集上層漿料；
[0016]所述硅粉收集段包括設(shè)在分離桶底部開(kāi)口處的下層流出管，下層流出管上設(shè)置有第二電控球閥，所述第二電控球閥下游處還設(shè)有下層電磁流量計(jì)。
[0017]進(jìn)一步的，所述帶齒條管道的下側(cè)、靠近分離桶上端開(kāi)口處設(shè)有接近開(kāi)關(guān)；所述接近開(kāi)關(guān)與PLC電連接。
[0018]進(jìn)一步的，所述步進(jìn)電機(jī)、吸漿栗、上層電磁流量計(jì)均與PLC電連接；所述第二電控球閥、下層電磁流量計(jì)均與PLC電連接。
[0019]進(jìn)一步的，所述分離桶設(shè)為透明材質(zhì)，分離桶側(cè)邊還設(shè)置有檢測(cè)漿料分離程度的光感機(jī)構(gòu)，所述光感機(jī)構(gòu)與PLC電連接。
[0020]進(jìn)一步的，所述光感機(jī)構(gòu)包括朝向分離桶的線性光源以及豎直方向上均勻布設(shè)在線性光源與分離桶之間的線性掃描相機(jī)。
[0021]進(jìn)一步的，所述線性掃描相機(jī)對(duì)線性光源照射區(qū)域進(jìn)行拍攝，并自動(dòng)處理分析分尚桶內(nèi)各位置灰度值；
[0022]其中，具體處理分析過(guò)程如下:線性掃描相機(jī)拍攝分離桶內(nèi)漿料的實(shí)時(shí)情況，系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別拍攝圖像各像素點(diǎn)的灰度值，在圖像上，按坐標(biāo)取一列豎直方向的像素點(diǎn)，分析其灰度值，并計(jì)算每相鄰兩點(diǎn)之間的灰度值差，然后比較所有差值，取最大差值所在的兩點(diǎn)坐標(biāo)為上下兩層漿料的分界線；所述線性掃描相機(jī)與PLC電連接。
[0023]本發(fā)明還提供了上述一種用于超細(xì)硅粉和碳化硅分離裝置的分離方法，具體步驟如下:
[0024]S1、首先，不斷攪拌攪拌桶內(nèi)的漿料，使碳化硅和硅粉充分混合，然后打開(kāi)第一電控球閥，漿料通過(guò)底流管進(jìn)入渣漿栗栗送進(jìn)入分離桶中；此時(shí)，液位計(jì)監(jiān)控液位，當(dāng)液位到達(dá)上限時(shí)，PLC控制第一電控球閥關(guān)閉，渣漿栗停止工作；
[0025]S2、超聲波發(fā)生器持續(xù)不斷工作，使?jié){料中微細(xì)顆粒充分分散，線性掃描相機(jī)拍攝分離桶內(nèi)漿料的實(shí)時(shí)情況，系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別拍攝圖像各像素點(diǎn)的灰度值；在圖像上，按坐標(biāo)取一列豎直方向的像素點(diǎn)，分析其灰度值，并計(jì)算每相鄰兩點(diǎn)之間的灰度值差，然后比較所有差值，取最大差值所在的兩點(diǎn)坐標(biāo)為上下兩層漿料的分界線，并將分界線所在位置分別向上、下側(cè)擴(kuò)展15?25cm作為安全閥值傳送至PLC，稱(chēng)為上安全閥值和下安全閥值；
[0026]S3、PLC控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)帶齒條管道向下移動(dòng)，當(dāng)帶齒條管道經(jīng)過(guò)接近開(kāi)關(guān)時(shí)PLC開(kāi)始計(jì)算步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，使帶齒條管道口到達(dá)分界線上安全閥值位置；啟動(dòng)吸漿栗，將上層漿料吸出，上層電磁流量計(jì)監(jiān)測(cè)到流量在設(shè)定時(shí)間內(nèi)無(wú)變化時(shí)，關(guān)閉吸漿栗；
[0027]S4、打開(kāi)第二電控球閥，下層漿料從下層流出管中流出，下層電磁流量計(jì)監(jiān)測(cè)到流量達(dá)到下安全閥值所對(duì)應(yīng)的流量時(shí)，關(guān)閉第二電控球閥，并打開(kāi)第一電控球閥，重復(fù)進(jìn)行下一循環(huán)；上層漿料過(guò)濾后得到碳化硅，下層漿料經(jīng)過(guò)過(guò)濾后得到硅粉，將上、下層過(guò)濾后的濾液再次進(jìn)入攪拌桶重復(fù)循環(huán)使用，直至得到最終的濾餅。
[0028]進(jìn)一步的，所述娃粉和碳化娃的粒度小于5微米。
[0029]本發(fā)明的有益效果在于:
[0030]I)、本發(fā)明通過(guò)將攪拌桶內(nèi)漿料中的碳化硅和硅粉充分混合，再栗送入分離桶中，在超聲波發(fā)生器的作用下漿料中微細(xì)顆粒充分松散，使得線性掃描相機(jī)掃描到發(fā)生分層的分界線，漿料中分散在非極性溶劑中的硅粉處在分離桶的上層，而分散在極性溶劑中的碳化硅處在分離桶的下層，故通過(guò)上層的碳化硅收集段和下層的硅粉收集段即可實(shí)現(xiàn)對(duì)超細(xì)硅粉和碳化硅的分離。
[0031]本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定，同時(shí)上層碳化硅收集段和下層硅粉收集段經(jīng)過(guò)濾后的濾液可以重復(fù)循環(huán)使用，保證了分離效果和資源的最大化利用。
[0032]2)、本發(fā)明通過(guò)PLC作為控制系統(tǒng)，及時(shí)分析攪拌系統(tǒng)和分離系統(tǒng)中的各項(xiàng)運(yùn)作狀況，并反饋出相應(yīng)的操作指令，使整個(gè)循環(huán)分離過(guò)程中節(jié)省了大量的人力物力，極大地提高了分離的效率。
[0033]3)、本發(fā)明分界線的界定是通過(guò)線性掃描相機(jī)拍攝分離桶內(nèi)漿料的實(shí)時(shí)情況，系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別拍攝圖像各像素點(diǎn)的灰度值；在圖像上，按坐標(biāo)取一列豎直方向的像素點(diǎn)，分析其灰度值，并計(jì)算每相鄰兩點(diǎn)之間的灰度值差，然后比較所有差值，取最大差值所在的兩點(diǎn)坐標(biāo)為上下兩層漿料的分界線，并將分界線所在位置分別向上、下側(cè)擴(kuò)展15?25cm作為安全閥值，稱(chēng)為上安全閥值和下安全閥值；將安全閥值傳送至PLC，接著PLC控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)帶齒條管道向下移動(dòng)，當(dāng)帶齒條管道經(jīng)過(guò)接近開(kāi)關(guān)時(shí)PLC開(kāi)始計(jì)算步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，使帶齒條管道口到達(dá)分界線上安全閥值位置，啟動(dòng)吸漿栗，將上層漿料吸出；
[0034]這種上安全閥值和下安全閥值的設(shè)置使得分界線中碳化硅與硅粉溶為一體的漿料不至吸入分離好的上、下層漿料，進(jìn)一步保證了分離的效果。
[0035]4)、本發(fā)明中的分離裝置和分離方法對(duì)各粒級(jí)范圍的硅粉和碳化硅均可獲得優(yōu)良的分離效果，需要指出的是，本發(fā)明尤其適用于粒度小于5微米的超細(xì)粒級(jí)范圍的硅粉和碳化硅的分離。
【附圖說(shuō)明】
[0036]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖中標(biāo)注符號(hào)的含義如下:
[0038]1-攪拌系統(tǒng)10-攪拌桶11-旋轉(zhuǎn)軸12-電機(jī)13-葉輪組
[0039]14-底流管140-第一電控球閥15-渣漿栗2_分離系統(tǒng)
[0040]20-分離桶21-超聲波發(fā)射器22-收集機(jī)構(gòu)220-帶齒條管道
[0041]221-步進(jìn)電機(jī)222-軟管223-吸漿栗224-上層電磁流量計(jì)
[0042]225-接近開(kāi)關(guān)226-液位計(jì)227-下層流出管228-第二電控球閥
[0043]229-下層電磁流量計(jì)23-光感機(jī)構(gòu)230-線性光源231-線性掃描相機(jī)
[0044]3-輸楽管道a-分界線b-上安全閥值c_下安全閥值
【具體實(shí)施方式】
[0045]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0046]實(shí)施例1、一種用于超細(xì)硅粉和碳化硅分離的裝置
[0047]如圖1所示，該裝置包括如下組成部分:
[0048]攪拌系統(tǒng)I，該系統(tǒng)包括攪拌桶10、穿設(shè)在攪拌桶10中的旋轉(zhuǎn)軸11、以及驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸11轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)12，所述旋轉(zhuǎn)軸11上固設(shè)有葉輪組13 ;
[0049]分離系統(tǒng)2，該系統(tǒng)包括分離桶20，以及固設(shè)在分離桶20上方的超聲波發(fā)射器21 ;所述分離桶20上還設(shè)有收集機(jī)構(gòu)22 ;
[0050]由PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)；
[0051]所述攪拌系統(tǒng)1、分離系統(tǒng)2均與PLC電連接；其中，所述攪拌桶10底部連通有底流管14，漿料流經(jīng)底流管14通過(guò)渣漿栗15由輸漿管道3栗送入分離桶20中。
[0052]其中，所述收集機(jī)構(gòu)22包括設(shè)置在分離桶20上側(cè)的碳化硅收集段、以及設(shè)置在分離桶20下端開(kāi)口處的硅粉收集段。
[0053]所述碳化硅收集段包括由下及上依次順連的帶齒條管道220、步進(jìn)電機(jī)221、軟管222、吸漿栗223與上層電磁流量計(jì)2