臥式螺帶干燥機用于多晶硅渣漿的干燥過程研究

劉佳　賈坤　潘琳

摘要：為了更好地為多晶硅的生產服務，我們對臥式螺帶干燥機用于多晶硅渣漿的干燥過程進行研究，在分析研究臥式螺帶干燥機結構特點以及多晶硅相關知識的基礎上，對多晶硅渣漿的干燥過程進行探討研究。

關鍵詞：臥式螺帶干燥機；多晶硅渣漿；干燥過程

多晶硅是電子產業和太陽能產業的基礎性材料，是硅產業中非常重要的中間型產品，對我國的國民經濟發展有著非常重要的作用。目前，我國的多晶硅產業發展較快，在國際上也占到了一定的優勢；但是，隨之而來的是眾多的多晶硅生產技術問題、環境問題等，尤其是在多晶硅渣漿的處理上存在重大紕漏，對此本文對多晶硅渣漿的干燥過程進行著重研究。

1 多晶硅渣漿的處理方法概述

相關調查研究表明，目前我國對于多晶硅渣漿的處理方式多采用堿水解、干燥、萃取等方式進行處理。水解法是將其內部的液體部分壓出，汽化后用酸溶液洗滌、鹽溶液中和的處理方式，該法可實現廢液的完全處理，但只能減少多晶硅渣漿的排放量且成本較高；干燥法是利用干燥機對其進行加熱，回收氯硅烷的過程，該法可以有效的減輕固體物的危險性，但固體物的進一步處理存在難度；相比之下，萃取法減輕了多晶硅渣漿的后續處理程序，但是此法沒有得到廣發應用，因此其效果無法進一步評估。

2 多晶硅的干燥及其干燥設備

干燥是指利用熱能將固體或液態材料中的液體蒸發掉，從而獲得固體產品的過程。多晶硅的干燥分為三個基本環節：第一，使得材料中的水分受熱變為氣態并蒸發；第二，蒸發出的蒸汽經物體內部向介質移動；第三，水分在材料內部向外部轉移。

干燥設備是指用于干燥相關材料的干燥機器。干燥設備因干燥材料的不同分類廣泛，雖然其總體目的一致，但沒有一個合理有效的分類方式，在具體的干燥過程中只能根據實際情況進行分析。在本次研究中，我們使用臥式螺帶干燥機對多晶硅渣漿進行干燥。

3 臥式螺帶干燥機對多晶硅渣漿的干燥流程

3.1 多晶硅渣漿的進料

在見習操作結束之后，利用攪拌器將儲藏在儲存罐內的多晶硅渣漿進行攪拌，本環節需要注意的是控制好進料量，并留取一定量的渣漿進行后續的測量需要。

3.2 多晶硅渣漿的干燥

啟動臥式螺帶干燥機，待機器正常工作后打開飽和蒸汽口，根據進料的質量設定臥式螺帶干燥機的工作時間以及干燥過程中所需要達到的溫度。

3.3 后續產物的處理和處理結果的分析

在干燥結束后，測量多晶硅渣的質量和密度，與理論計算結果進行比對分析，找出潛在的干燥過程中面臨的問題。對殘存的固體渣物質目前沒有合理有效的處理方式，雖然其經過干燥后危險程度較高，但是它的后續處理也是一項亟待解決的重要問題。

3.4 多晶硅渣漿的干燥流程示意圖

4 臥式螺帶干燥機對多晶硅渣漿的干燥時需要注意的問題

4.1 干燥過程中的傳熱機制

在攪拌過程中，容器內的物料不斷軸向運動，其傳熱面積不斷增加，提高了傳熱的效率；在干燥機器工作過程中，多晶硅渣漿的粘稠度會隨著液體成份的不斷蒸發而不斷加大，此時渣漿很容易附著在機器內壁上，降低了傳熱過程的進行，面對此項問題，我們可以采用雙螺帶的攪拌器對多晶硅渣漿進行攪拌。

4.2 干燥過程中的傳熱計算方法

假設干燥過程所需要的熱量為Q1，干燥機器在特定時間內所能提供的熱量為Q2，如果后者大于前者，才能保證干燥過程的順利進行。如若時間是特定的，那么傳熱量的計算方法為：Q總=KA△tm，其中K表示傳熱系數，A表示傳熱面積，△tm表示平均溫差。

4.3 多晶硅渣漿的處理方向

眾所周知，我們處理多晶硅渣漿的最終目的是實現資源的合理利用和最終渣漿的安全性。我們對其進行干燥處理就是為了處理掉渣漿內部的氯硅烷，同時為進一步回收利用渣漿中的有效物質提供準備。

5 小結

通過本研究，我們對多晶硅以及干燥設備進行了深度的探討，并就臥式螺帶干燥機用于多晶硅渣漿的干燥過程進行了研究分析，提出了多晶硅渣漿干燥過程中仍需要改進和注意的幾個問題，為多晶硅渣漿的進一步有效處理提供了必要的依據和技術支持。