進入21世紀，全球各國為了應對日益嚴重的能源和環(huán)境問題，大力發(fā)展可再生能源，其中太陽能被認為是可再生能源中^具發(fā)展前景的。而太陽能光伏發(fā)電裝置主要是太陽能電池，其中以晶體硅為主要原料制作的太陽能電池占所有太陽能電池原料的95%以上，今后也依然是太陽能電池的主流材料，因此太陽能級多晶硅是光伏產業(yè)鏈可持續(xù)發(fā)展的重要基石，光伏產業(yè)的高速發(fā)展使得晶體硅的需求量迅速增加。
      晶體硅太陽能電池的制備流程包括原料的制備、硅片的制備、電池片的制備等，其中硅片的制備就是利用多線切割機金剛線切割硅錠的過程。隨著金剛線切割技術不斷發(fā)展，金剛石線鋸從用于硅錠切方逐步用于硅片的切割，目前在日本部分企業(yè)已經采用該技術用于硅片的切割， 國內也有不少企業(yè)在進行硅片切割實驗，估計將來會較大規(guī)模使用。但使用金剛石線鋸切割硅片所產生的廢漿料仍然含有40%以上的硅粉，這部分硅粉如不能回收利用，則無法有效降低硅片的生產成本。因此，從廢漿料中回收多晶硅必然有很重要的現(xiàn)實意義，從金剛石線鋸切割硅片廢料漿中回收和制備高純硅粉具有很強的緊迫性。

金剛線切割廢料漿處理方法
      目前，國內普遍采用的渣漿處理方法有直接水解法和干燥水解法，近年來也相繼出現(xiàn)新的萃取法和精餾法，但均未工業(yè)化。
      直接水解法首先將需要處理的液體送入渣漿收集槽，然后用氮氣將液體壓出，送入渣漿淋洗塔并用10%NaOH堿液進行洗滌，此時廢液中的氯硅烷與NaOH和水發(fā)生反應而被轉化成無害的物質。隨著多晶硅生產工藝的發(fā)展和設備的大型化，生產規(guī)模越來越大，由于直接水解法消耗水量大，已逐漸不再適用。
      干燥水解法首先將含固量20%的渣漿加入干燥機，利用間接加熱分離出氯硅烷并冷凝回收，使渣漿含固量達到80%左右，然后進入堿液水解槽中進行水解反應。目前，新建的多晶硅廠均采用干燥水解法處理渣漿，該方法可回收部分氯硅烷，減少水解量，從而降低水的消耗量和廢氣排放量。

金剛線切割廢料漿干燥水解工藝
      干燥水解法的工藝流程為: 首先將收集到的料漿連續(xù)、小流量地送入干燥機，干燥機采用低壓蒸汽夾套，將氯硅烷從料漿中蒸發(fā)出來；然后通過干燥機過濾器捕集排氣中的固體；將含有大量氯硅烷的蒸汽送入回收氯硅烷冷凝器被水冷卻冷凝，冷凝液收集在氯硅烷收集槽，然后循環(huán)至三氯氫硅合成工序；不凝性氣體送至工藝放空氣洗滌器；^后料漿在干燥機中濃縮(^大含固量約80%)，經過螺旋給料機計量排入水解槽在10%(wt)石灰水中水解干燥機使用低壓蒸汽將料漿蒸發(fā)是為了防止重組分氯硅烷和金屬氯化物蒸發(fā)，需要注意的是蒸汽溫度應不高于 135℃ 少量的金屬氯化物保留在回收的液體中，被泵送到急冷塔以回收四氯化硅并去除金屬氯化物。

切割廢料漿制備高純硅粉干燥機的選擇
      干燥機是渣漿處理工序的核心設備，其安全可靠性決定了工序的運行穩(wěn)定性。渣漿處理工序中有兩種干燥方式: 間歇操作的耙式干燥機和連續(xù)操作的真空圓盤干燥機。
      1、耙式干燥機
      耙式干燥機是一釜一釜的干燥，屬于間歇操作，過程不連續(xù)，約每90min就要重復進行加料和卸料的過程，操作頻繁，導致工人勞動強度大；且渣漿中的揮發(fā)分屬于易燃易爆易腐蝕氣體，影響人身安全。
      耙式干燥機是利用有限的容積先一次盛裝渣漿，再利用蒸汽間接加熱，使渣漿中的揮發(fā)分蒸發(fā)。由于耙式干燥機容積有限，因此處理量不能提高。就渣漿干燥來說，3條生產線需要6臺耙式干燥機。
      耙式干燥機烘干一批物料干燥約3～4h，初始熱效率在80%左右，而隨著漿料干燥時間的推進干燥熱效率呈明顯下降趨勢。工業(yè)應用中發(fā)現(xiàn)，渣漿一次性進入干燥機會導致物料干燥在時間分布上極不均勻，干燥機內部壓力波動，長時間運行時軸端密封存在隱患;渣漿完全干燥后的氯硅烷蒸汽會夾帶大量粉塵，后續(xù)冷凝器的前部過濾器將頻繁堵塞，嚴重影響裝置的連續(xù)運行；蒸發(fā)后的粉料一次性進入后續(xù)水解罐會導致水解罐工作負荷驟然變大，且粉料進入水解罐時罐內水汽易竄入干燥機內部。

      2、真空圓盤干燥機
       真空圓盤干燥機利用蒸汽間接加熱，在渣漿連續(xù)加入過程中使揮發(fā)分連續(xù)蒸發(fā)、連續(xù)出料，提高了旋轉式圓盤干燥機的容積利用率， 大大增加了處理量。而且其工作過程連續(xù)，工人勞動強度較低。就渣漿干燥來說，只需要進行一次加料和卸料過程，操作簡單，安全系數(shù)較高。

      真空圓盤干燥機的體積傳熱系數(shù)、氣固兩相接觸和干燥時間與耙式干燥機幾乎相同，連續(xù)性批量干燥時間一般約10～15min，熱效率穩(wěn)定在80%左右。旋盤干燥機將物料均勻地分散至單位時間上，物料進入干燥機的速率均勻，單位時間進料量較小，干燥機各項運行參數(shù)均較為平穩(wěn)；干燥機干燥后的產品形態(tài)為膏狀物，蒸發(fā)出的為純凈氯硅烷蒸汽，冷凝器前部過濾器堵塞幾率大幅下降；蒸發(fā)后的膏狀物通過螺桿泵連續(xù)、均勻地輸送至后續(xù)水解罐，因干燥后的物料體積和重量顯著降低，分散至單位時間上的物料就更少，因此水解罐工作極為平穩(wěn)，螺桿泵密封性較好水解罐內水汽無法竄入干燥機內部。

高純硅粉專用真空圓盤干燥機  設備結構
      真空圓盤干燥機殼體由設備內壁和外夾套組成，其中夾套設計成蜂窩狀，即在夾套壁面上有規(guī)律地沖出許多翻邊向里的凹形圓孔，翻邊與內壁焊接，以增加強度。干燥機殼體設計為整體結構，在頂部設有人孔和視鏡，既方便觀察和維修，又避免了由于干燥機狹長密封面的泄漏而造成的氧化反應，頂部穹頂結構設計加強了設備整體強度。

      空心熱軸和空心圓盤葉片結構是渣漿旋轉式圓盤干燥機的關鍵部件，旋轉式間接干燥機有兩根空心熱軸，兩軸旋轉方向相反，均向著設備中心線方向，借助葉片上的輔助抄料板，把物料從中心推向壁面，又從壁面將物料向上提升，越過空心熱軸，擠到設備中央。針對磨琢性比較強的物料，需要設置耐磨附件。

高純硅粉專用真空圓盤干燥機  工作原理

      物料通過進料口進入干燥機內，干燥機的蜂窩夾套和兩根空心熱軸內都通入加熱介質，通過夾套器壁和熱軸的熱傳導，濕物料被間接加熱、干燥；干燥機殼體傾斜，從進料到出料整體具有0.5～1.0°的傾角，固態(tài)物料在重力、葉片和抄板料的攪拌下逐漸向出料口移動，^后翻過溢流板從出料口卸出；干燥產生的揮發(fā)分蒸汽從排氣口以微正壓的方式進入后續(xù)處理工段。

      針對金剛線切割廢料漿制備高純硅粉干燥的工藝要求，真空圓盤干燥機是百得干燥開發(fā)設計的新型渣漿旋轉式間接干燥機，連續(xù)進料流量小、停留時間短、傳熱效率高、投資低，適用于粘附性較強的膏狀、糊狀或團狀物料以及易氧化分解、易燃易爆物質的干燥。真空圓盤干燥機能有效控制干燥介質和傳熱介質的消耗量，提高氯硅烷的回收率，同時減少環(huán)境污染，在一定程度上滿足了多晶硅企業(yè)渣漿處理的要求。