阅读说明：本技术 固态纯净物卧式电加热设备双侧侧面收集方法 (Method for collecting solid-state purified matter on two lateral sides of horizontal electric heating equipment ) 是由 黄超斌 成友为 于 2018-12-12 设计创作，主要内容包括：固态纯净物卧式电加热设备双侧侧面收集方法,采用卧式电加热设备,先通过卧式电加热设备对固态纯净物进行加热,使得固态纯净物在卧式电加热设备内加热蒸发升华,再通过热扩散方式使得升华的固态纯净物从卧式电加热设备的双侧侧面运动到收集系统装置内,并在收集系统装置内通过冷凝方式还原成固体固态纯净物,达到从侧面收集升华的固态纯净物的目的。本发明采取卧式电加热设备从侧面收集固态纯净物,有利于电加热设备内的坩埚进出,方便操作,还可以方便实现固态纯净物升华的侧向扩散移动的升华与冷凝收集的分区处理,利用升华后的再次冷凝可以大幅提升固态纯净物的纯度,细化固态纯净物,实现高纯度、高效、细化的固态纯净物收集处理。(A method for collecting solid-state purified objects on the two side surfaces of horizontal electric heating equipment adopts the horizontal electric heating equipment, firstly heats the solid-state purified objects through the horizontal electric heating equipment, so that the solid-state purified objects are heated, evaporated and sublimated in the horizontal electric heating equipment, then the sublimated solid-state purified objects move into a collection system device from the two side surfaces of the horizontal electric heating equipment in a thermal diffusion mode, and are reduced into solid-state purified objects in the collection system device in a condensation mode, and the purpose of collecting the sublimated solid-state purified objects from the side surfaces is achieved. The horizontal electric heating equipment is adopted to collect the solid purified substances from the side surface, so that the crucible in the electric heating equipment can be conveniently fed in and out, the operation is convenient, the sublimation and condensation collection partition treatment of lateral diffusion movement of the solid purified substances can be conveniently realized, the purity of the solid purified substances can be greatly improved by utilizing the secondary condensation after sublimation, the solid purified substances are refined, and the high-purity, high-efficiency and refined solid purified substance collection treatment is realized.)

固态纯净物卧式电加热设备双侧侧面收集方法

技术领域

本发明涉及到物质熔炼和收集方法，尤其是指各种固态纯净物（如硅、镁、钒等）提纯或细化的收集方法，该种固态纯净物（如硅、镁、钒等）熔炼货哦细化的收集方法可以有效提高固态纯净物的收集效率及程度；属于固态纯净物熔炼的收集技术领域。

背景技术：

我国的单质硅生产已由来已久，随着国家能源政策的收紧和节能减排的开展，以及对新能源的提倡，单质硅冶炼已经成为初级的产品和工艺，很多国内新兴的能源企业建设了单质硅，多晶硅，单晶硅，太阳能电池等一系列的循环产业链条，未来几年势必会影响我国整个能源领域的发展和新能源的应用。

现在的单质硅冶炼工艺及流程都是通过立式的单质硅熔炼炉进行加工的，单质硅熔炼炉即单质硅中频熔炼炉，是将高纯石墨坩埚垂直放入单质硅中频熔炼炉内，利用磁场对高纯石墨坩埚感应加热到1650-1750度，由高纯石墨坩埚作为发热体对单质硅加热、熔化来进行单质硅冶炼。但是现在的单质硅熔炼炉普遍都是采用立式的，而采用立式单质硅熔炼炉来收集单质硅，需要从炉顶放入和取出，存在效率不高，操作复杂等不足，很有必要对此加以研究。

通过专利检索没发现有与本发明相同技术的专利文献报道，与本发明有一定关系的专利主要有以下几个：

1、专利号为CN201810323986.4，名称为“一种纳米亚微米球形硅粉的生产方法”，申请人为：天水佳吉化工有限公司的发明专利，该专利公开了一种纳米亚微米硅粉的生产方法。纳米球形硅大量用于高能量密度锂离子电池硅碳负极材料，提高锂离子电池能量比，为解决目前纳米硅粉生产方法单产效率低，成本高，品质低，特别是高能量密度锂离子电池硅碳负极材料中硅材料的纳米化问题，提供一种新型高温气化物理生产方法。该方法选用多晶硅、单晶硅或金属硅粉为原料，经电力加热-激光复合加热，高温气化，硅蒸气高温生长，冷却、收集，得到纳米级或亚微米级的球形硅粉。采用该工艺可生产出高纯度，高品质纳米硅粉，粒径在纳米级(5nm～100nm)，亚微米级(0.1μm～1.0μm)，粒度可精准控制。

2、专利号为CN200710196562，名称为“特别用于金属硅/二氧化硅的真空纯化炉及纯化方法”，申请人为：晶湛（南昌）科技有限公司的发明专利，该专利公开了一种用于金属硅/二氧化硅的真空纯化炉，包括用于盛装金属硅/二氧化硅的并具有外壁的坩锅、以及加热坩锅且至少包括用于控制坩锅温度的温控系统的加热系统，真空纯化炉能被抽真空并能填充有惰性气体或氧气，其特征是，温控系统包括布置在外壁的至少一部分上的多个加热件以及与多个加热件连接的计算机系统，多个加热件沿坩锅的一个方向被分成若干组，计算机系统按照以下方式控制每组加热件，对于在该方向上位于最前方的第一组加热件和坩锅内熔液的、对应于第一组加热件的第一区域来说，第一组加热件在第一区域的冷却凝固过程中继续加热第一区域的周边部分。该专利还涉及利用上述真空纯化炉纯化金属硅/二氧化硅的方法。

3、专利号为CN201621413960.1， 名称为“一种改进的中频感应加热设备”，申请人为：上海杉杉科技有限公司的实用新型专利，该专利公开了一种改进的中频感应加热设备，其特征在于，所述的真空炉壳体的中心轴线与真空炉壳体的安装地面的夹角为1～10°；位于石墨坩埚的中心轴线下部的石墨坩埚的至少开口端侧设有石墨挡板；在石墨坩埚的开口端的端面上罩设有收集器，所述的收集器呈圆台筒形，且与石墨坩埚连接处的收集器的开口端的直径大于收集器的尾端的直径。

4、专利号为CN201620391918.8， 名称为“一种制备高纯度纳米三氧化钼的装置”，申请人为：湖北中澳纳米材料技术有限公司的实用新型专利，该专利公开了一种制备高纯度纳米三氧化钼的装置，包括喂料口，喂料口的底部与送料绞龙相连通，送料绞龙的出口伸入升华炉内部，升华炉的底部设置有排料口，升华炉的上侧与三氧化钼蒸汽通道相连通，三氧化钼蒸汽通道上设置有分散剂喷嘴，三氧化钼蒸汽通道的出口与回收器相连通，回收器的底部设置有成品收集桶，其特征在于：升华炉的炉壁上依次设置有氮化硅内胆层、石墨加垫层和高温保温层，高温保温层的外壁上安装有中频感应加热铜管。

通过对上述这些专利的仔细分析，这些专利虽然都涉及到硅或其它纯净物的收集加工方法或装置，也提出了一些改进技术方案，但通过仔细分析，所提出的这些专利都还是采取立式的方法来作业的，即便专利号为CN201621413960.1， 名称为“一种改进的中频感应加热设备”提出了一种类似侧卧的氧化亚硅收集装置，但也是向上倾斜的固定系统装置，所以有关固态纯净物如何简化提纯收集方法，仍有待进一步加以研究。

发明内容

本发明的目的在于针对现有各种固态纯净物或其它固态物质都是采用立式电加热炉来进行收集，存在操作不方便，作业效率低的不足，提出一种更为简便，作业效率更高的固态纯净物的收集方法，该固态纯净物的收集方法可以有效提高固态纯净物的收集效率，提高作业稳定性，且操作更加简便。

为了达到这一目的，本发明提供了一种固态纯净物卧式电加热设备双侧侧面收集方法，采用卧式电加热设备，先通过卧式电加热设备对固态纯净物进行加热，使得固态纯净物在卧式电加热设备内加热蒸发升华，再通过热扩散方式使得升华的固态纯净物从卧式电加热设备的双侧侧面运动到收集系统装置内，并在收集系统装置内通过冷凝方式还原成固体固态纯净物，达到从侧面收集升华的固态纯净物的目的。

进一步地，所述的通过卧式电加热设备对固态纯净物进行加热是在卧式电加热设备设置石墨坩埚，将固态纯净物原料放入石墨坩埚内，通过电加热使得放入石墨坩埚内的固态纯净物加热到所确定的固态纯净物升华温度，使得固态纯净物在石墨坩埚内气化升华。

进一步地，所述的固态纯净物在石墨坩埚内气化升华是在真空环境下进行的，通过真空系统使得卧式电加热设备中，石墨坩埚内的固态纯净物原料处于真空状态，帮助固态纯净物原料在卧式电加热设备加热时气化升华。

进一步地，所述的真空状态是将卧式电加热设备与收集系统装置封闭起来，使得卧式电加热设备与收集系统装置的内腔处于密闭状态，并在卧式电加热设备或收集系统装置的外壳上连接抽真空系统，通过抽真空系统维持卧式电加热设备与收集系统装置的内腔处于真空状态。

进一步地，所述的通过热扩散方式使得升华的固态纯净物从卧式电加热设备的双侧侧面运动到收集系统装置内是将卧式电加热设备与收集系统装置设置成两个不同温度的区域，其中收集系统装置设置内的温度低于卧式电加热设备内的温度；在固态纯净物在石墨坩埚内气化升华后，利用卧式电加热设备与收集装置之间的温度差，使得气体固态纯净物由卧式电加热设备的双侧侧面流动扩散到温度低的收集装置内，并在进入收集装置顺速冷凝还原成固体粉末颗粒。

进一步地，所述的通过热扩散方式使得升华的固态纯净物从卧式电加热设备的双侧侧面运动到收集系统装置内是从卧式电加热设备的坩埚内升华的固态纯净物原料在升华后，从坩埚中以气态方式逸出，通过坩埚的上空往卧式电加热设备的双侧侧向流动，进入设置在卧式电加热设备侧面的收集装置内。

进一步地，所述的从侧面收集升华的固态纯净物是在卧式电加热设备的双侧侧面连接收集装置，待气化升华后的气化固态纯净物流入收集系统装置后，迅速通过冷凝的方式使得气体固态纯净物再次变为固体，从而达到侧面收集升华的固态纯净物的目的。

进一步地，所述的在收集系统装置内通过冷凝方式还原成固体固态纯净物是在卧式电加热设备的电加热腔体端部侧面入口处设置与电加热腔体的截面形状相配的收集系统装置，收集系统装置的内腔体与卧式电加热设备的电加热腔体相通，并让收集系统装置内的温度维持在固态纯净物升华温度以下，使得收集系统装置的内腔体的温度与卧式电加热设备的电加热腔体的温度形成温度差；当固态纯净物在坩埚内被电加热升华以后，将根据扩散原理，由高温往低温去进行扩散，从卧式电加热设备的电加热腔体的上空流入到收集系统装置的内腔体内，且由于控制收集系统装置的内腔体的温度低于固态纯净物升华的温度，当升华后的气化固态纯净物流入收集系统装置的内腔体时，将被还原成固态物质，并落入在收集系统装置的内腔体内，达到侧面收集的目的。

进一步地，所述的收集系统装置为与电加热腔体的截面形状相配的口杯状，大于在卧式电加热设备的电加热腔体端口尺寸，把卧式电加热设备的电加热腔体罩在在收集系统装置的端口内，使得卧式电加热设备的电加热腔体端口与收集系统装置的端口形成间隙，通过调整卧式电加热设备的电加热腔体端口与收集系统装置的间隙大小，以及端口之间的距离，来调整控制收集系统装置内部腔体的温度，保证收集系统装置的内腔体的温度低于固态纯净物升华的温度。

进一步地，所述的收集系统装置与卧式电加热设备的电加热腔体的端口为可移动结构配合，在收集过程中，收集系统装置内的收集罩与卧式电加热设备的电加热腔体的端口相配合，通过调整两个端口之间的距离，形成冷凝过渡区域，当升华的固态纯净物经过冷凝过渡区域时冷却形成固体粉末；收集完毕后，收集系统装置将移动开，使得卧式电加热设备的电加热腔体的端口形成敞口，便于操作人员取出或放入卧式电加热设备的坩埚。

本发明的优点在于：

本发明采取卧式电加热设备从侧面收集固态纯净物，有利于电加热设备内的坩埚进出，方便操作，还可以方便实现固态纯净物升华的侧向扩散移动的升华与冷凝收集的分区处理，利用升华后的再次冷凝可以大幅提升固态纯净物的纯度，细化固态纯净物，实现高纯度、高效、细化的固态纯净物收集处理。有着如下一些优点：

1、采用卧式侧面收集，有利于电加热设备内的坩埚进出，方便操作；

2、从侧面收集固态纯净物，可以有效利用升华固态纯净物的侧向移动实现升华与冷凝收集的分区处理；达到高效收集的目的

3、通过侧向收集固态纯净物，利用升华后的冷凝可以大幅提升固态纯净物的纯度，实现高纯度的固态纯净物回收。

附图说明

图1是本发明的一个实施例总体结构示意图；

图2是图1的俯视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来进一步阐述本发明。

实施例一

通过附图1和2可以看出，本发明涉及一种固态纯净物电加热设备双侧侧面卧式收集装置，为一种固态纯净物电加热设备双侧侧面卧式收集装置，为卧式电加热侧面收集系统，包括卧式电加热设备201、卧式收集装置202、移动装置203，卧式电加热设备201的侧面为两端开口，在每一个开口端分别连接一个可移动的卧式收集装置202，卧式收集装置202与卧式电加热设备侧向连接在一起，卧式收集装置202安装在移动装置203上，卧式收集装置202通过移动实现与卧式电加热设备201的连接或分离。

进一步地，所述的卧式电加热设备201为卧式电阻加热炉，在卧式电阻加热炉内设有炉膛204，炉膛204内设有坩埚205，待收集的固态纯净物原料放在坩埚中。

进一步地，所述的卧式电加热设备201旁边设有真空系统206，真空系统206保持卧式电加热设备处于真空环境下进行工作，真空系统206通过管道207与卧式电加热设备201连接。

进一步地，所述的卧式收集装置202包括一个收集罩208，收集罩208安装在一个可移动的收集罩外壳209内，通过收集罩外壳209的移动使得收集罩208与卧式电加热设备201的侧面端口接近或离开。

进一步地，所述的通过收集罩外壳209的移动使得收集罩208与卧式电加热设备201的侧面端口210接近或离开是收集罩208在物料收集前是与卧式电加热设备201的侧面端口210分离的，以便操作人员将物料放入电加热设备的坩埚205内，或从卧式电加热设备201内将坩埚205取出，倒掉坩埚内的残渣；当坩埚205内装好物料进行收集时，必须将收集罩208通过收集罩外壳209的移动使得收集罩208靠近卧式电加热设备201的侧面端口210上，以便让在石墨坩埚内气化升华的固态纯净物从电加热设备腔体的端部侧面引入到卧式收集装置202的入口，并在入口出通过冷凝使得升华的固态纯净物再次变成固体，落入卧式收集装置202内，达到收集固态纯净物质的目的。

进一步地，所述的收集罩208通过收集罩外壳209的移动到与卧式电加热设备201的侧面端口210接近到达所确定位置后，收集罩外壳209201的开口与卧式电加热设备的坩埚205端口对接，并套在电加热设备坩埚的端口外，使得电加热设备内的升华的固态纯净物往收集罩208内流动。

进一步地，所述的收集罩208是单个或两个，分别从卧式电加热设备201内的坩埚的双侧对接，形成双侧收集系统。

进一步地，所述的收集罩208的移动是通过安装在外的收集罩外壳209移动实现；收集罩208安装在收集罩外壳209内，收集罩外壳209安装在一个移动架211上，移动架211又放置在移动轨道212上；在收集过程中，收集罩外壳与卧式电加热设备的电加热设备腔体的端口相配合，形成封闭腔体，当升华的固态纯净物经过冷凝区时冷却形成固体粉末，收集完毕后，收集罩外壳将移动开，使得卧式电加热设备的电加热设备腔体的端口形成敞口，便于操作人员取出或放入卧式电加热设备的坩埚。

实施例二

实施例二的原理与实施例一是一样的，只是所采用的结构有所不同，如附图1和2所示，一种固态纯净物电加热设备双侧侧面卧式收集装置，为一种固态纯净物电加热设备双侧侧面卧式收集装置，为卧式电加热侧面收集系统，包括卧式电加热设备201、卧式收集装置202、移动装置203，卧式电加热设备201的侧面为两端开口，在每一个开口端分别连接一个可移动的卧式收集装置202，卧式收集装置202与卧式电加热设备侧向连接在一起，卧式收集装置202安装在移动装置203上，卧式收集装置202通过移动实现与卧式电加热设备201的连接或分离。

只是所述的卧式电加热设备201的端头设有冷凝装置211，使得气体固态纯净物在向温度低的卧式收集装置流动时，再次迅速变为固体，冷凝装置设211置在电加热设备腔体内的坩埚端口上，升华的固态纯净物在经过冷凝时，在冷凝的冷凝作用下迅速冷凝成为固体，落入卧式收集装置内。

上述所列实施例，只是结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

通过上述实施例，可以看出本发明还涉及一种固态纯净物卧式电加热设备双侧侧面收集方法，采用卧式电加热设备，先通过卧式电加热设备对固态纯净物进行加热，使得固态纯净物在卧式电加热设备内加热蒸发升华，再通过热扩散方式使得升华的固态纯净物从卧式电加热设备的双侧侧面运动到收集系统装置内，并在收集系统装置内通过冷凝方式还原成固体固态纯净物，达到从侧面收集升华的固态纯净物的目的。

进一步地，所述的通过卧式电加热设备对固态纯净物进行加热是在卧式电加热设备设置石墨坩埚，将固态纯净物原料放入石墨坩埚内，通过电加热使得放入石墨坩埚内的固态纯净物加热到所确定的固态纯净物升华温度，使得固态纯净物在石墨坩埚内气化升华。

进一步地，所述的固态纯净物在石墨坩埚内气化升华是在真空环境下进行的，通过真空系统使得卧式电加热设备中，石墨坩埚内的固态纯净物原料处于真空状态，帮助固态纯净物原料在卧式电加热设备加热时气化升华。

进一步地，所述的真空状态是将卧式电加热设备与收集系统装置封闭起来，使得卧式电加热设备与收集系统装置的内腔处于密闭状态，并在卧式电加热设备或收集系统装置的外壳上连接抽真空系统，通过抽真空系统维持卧式电加热设备与收集系统装置的内腔处于真空状态。

进一步地，所述的通过热扩散方式使得升华的固态纯净物从卧式电加热设备的双侧侧面运动到收集系统装置内是将卧式电加热设备与收集系统装置设置成两个不同温度的区域，其中收集系统装置设置内的温度低于卧式电加热设备内的温度；在固态纯净物在石墨坩埚内气化升华后，利用卧式电加热设备与收集装置之间的温度差，使得气体固态纯净物由卧式电加热设备的双侧侧面流动扩散到温度低的收集装置内，并在进入收集装置顺速冷凝还原成固体粉末颗粒。

进一步地，所述的通过热扩散方式使得升华的固态纯净物从卧式电加热设备的双侧侧面运动到收集系统装置内是从卧式电加热设备的坩埚内升华的固态纯净物原料在升华后，从坩埚中以气态方式逸出，通过坩埚的上空往卧式电加热设备的双侧侧向流动，进入设置在卧式电加热设备侧面的收集装置内。

进一步地，所述的从侧面收集升华的固态纯净物是在卧式电加热设备的双侧侧面连接收集装置，待气化升华后的气化固态纯净物流入收集系统装置后，迅速通过冷凝的方式使得气体固态纯净物再次变为固体，从而达到侧面收集升华的固态纯净物的目的。

进一步地，所述的在收集系统装置内通过冷凝方式还原成固体固态纯净物是在卧式电加热设备的电加热腔体端部侧面入口处设置与电加热腔体的截面形状相配的收集系统装置，收集系统装置的内腔体与卧式电加热设备的电加热腔体相通，并让收集系统装置内的温度维持在固态纯净物升华温度以下，使得收集系统装置的内腔体的温度与卧式电加热设备的电加热腔体的温度形成温度差；当固态纯净物在坩埚内被电加热升华以后，将根据扩散原理，由高温往低温去进行扩散，从卧式电加热设备的电加热腔体的上空流入到收集系统装置的内腔体内，且由于控制收集系统装置的内腔体的温度低于固态纯净物升华的温度，当升华后的气化固态纯净物流入收集系统装置的内腔体时，将被还原成固态物质，并落入在收集系统装置的内腔体内，达到侧面收集的目的。

进一步地，所述的收集系统装置为与电加热腔体的截面形状相配的口杯状，大于在卧式电加热设备的电加热腔体端口尺寸，把卧式电加热设备的电加热腔体罩在在收集系统装置的端口内，使得卧式电加热设备的电加热腔体端口与收集系统装置的端口形成间隙，通过调整卧式电加热设备的电加热腔体端口与收集系统装置的间隙大小，以及端口之间的距离，来调整控制收集系统装置内部腔体的温度，保证收集系统装置的内腔体的温度低于固态纯净物升华的温度。

进一步地，所述的收集系统装置与卧式电加热设备的电加热腔体的端口为可移动结构配合，在收集过程中，收集系统装置内的收集罩与卧式电加热设备的电加热腔体的端口相配合，通过调整两个端口之间的距离，形成冷凝过渡区域，当升华的固态纯净物经过冷凝过渡区域时冷却形成固体粉末；收集完毕后，收集系统装置将移动开，使得卧式电加热设备的电加热腔体的端口形成敞口，便于操作人员取出或放入卧式电加热设备的坩埚

本发明的优点在于：

本发明采取卧式电加热设备从侧面收集固态纯净物，有利于电加热设备内的坩埚进出，方便操作，还可以方便实现固态纯净物升华的侧向扩散移动的升华与冷凝收集的分区处理，利用升华后的再次冷凝可以大幅提升固态纯净物的纯度，细化固态纯净物，实现高纯度、高效、细化的固态纯净物收集处理。有着如下一些优点：

1、采用卧式侧面收集，有利于电加热设备内的坩埚进出，方便操作；

2、从侧面收集固态纯净物，可以有效利用升华固态纯净物的侧向移动实现升华与冷凝收集的分区处理；达到高效收集的目的

3、通过侧向收集固态纯净物，利用升华后的冷凝可以大幅提升固态纯净物的纯度，实现高纯度的固态纯净物回收。