硅晶片切割用碳化硅是太陽(yáng)能電池硅晶片生產(chǎn)中的重要消耗性物料。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)線切割用碳化硅的生產(chǎn)工藝多為球磨或者雷蒙磨粉碎（也有少部分企業(yè)使用氣流磨），經(jīng)過(guò)酸洗除鐵后用溢流法分級(jí)。該工藝生產(chǎn)自動(dòng)化程度低，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，酸洗會(huì)產(chǎn)生污染。

針對(duì)這些問(wèn)題，國(guó)內(nèi)某些知名企業(yè)從國(guó)外引進(jìn)了新型的線切割用碳化硅干法工藝生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線的核心設(shè)備是高壓輥磨機(jī)和在線式粒度控制系統(tǒng)。該生產(chǎn)線生產(chǎn)出的碳化硅粉體顆粒多棱且具有鋒利的棱角，具有高效的切割效率。且由于擁有在線粒度控制系統(tǒng)，生產(chǎn)的粉體粒度分布均勻且質(zhì)量穩(wěn)定。這種自動(dòng)化程度極高的生產(chǎn)工藝，極大的改善了老的半自動(dòng)生產(chǎn)線對(duì)技術(shù)工人的依賴性，基本排除生產(chǎn)工藝流程中的人為主觀因素，大幅降低了人力資源投入同時(shí)提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

一、高壓輥磨機(jī)

高壓輥磨機(jī)工作原理為對(duì)輥碾壓方式。由一對(duì)相向同步轉(zhuǎn)動(dòng)的擠壓輥組成，其中一個(gè)為動(dòng)輥，一個(gè)為靜輥。已經(jīng)經(jīng)過(guò)破碎處理的初始物料從兩輥上方給料口進(jìn)入輥磨，通過(guò)碾壓輥轉(zhuǎn)動(dòng)帶入輥間，物料受到高壓擠壓作用后，變成密實(shí)的料餅從磨機(jī)下方送出。

高壓輥磨機(jī)的結(jié)構(gòu)主要由機(jī)架、壓輥、軸承、驅(qū)動(dòng)裝置、喂料裝置、液壓、潤(rùn)滑和控制等系統(tǒng)組成。電機(jī)通過(guò)萬(wàn)向聯(lián)軸器、減速機(jī)與安裝在機(jī)架水平滑輥上的輥?zhàn)酉到y(tǒng)(軸承和安裝在軸承上的輥?zhàn)?/span>)連接。擠壓力的形成是通過(guò)兩個(gè)直徑相等、轉(zhuǎn)速相同且相向旋轉(zhuǎn)的輥?zhàn)訅毫臀锪献灾貕毫?gòu)成的。兩個(gè)壓輥，一個(gè)為定輥，一個(gè)為可以前后小幅度水平移動(dòng)的動(dòng)輥。壓力則通過(guò)高壓油缸加載到動(dòng)輥兩端的軸承座上。

高壓輥磨機(jī)的粉碎過(guò)程大致可以分為3個(gè)階段：

1、加速區(qū):最上端A區(qū)域?yàn)榧铀賲^(qū)，物料在這個(gè)區(qū)域受到了顆粒自身的重量、顆粒與顆粒之間的摩擦力和顆粒與擠壓輥之間的摩擦力，使得物料加速下降，逐漸加速到或者接近于擠壓輥的輥面速度。大部分較大的顆粒先被粉碎，并重新排列，顆粒間被細(xì)粒填充。

2、壓縮區(qū):中間B區(qū)域?yàn)閴嚎s區(qū)，在擠壓輥軸平面的傾角區(qū)域，壓縮區(qū)內(nèi)的物料受到較高的擠壓力，每個(gè)顆粒都受到周邊顆粒的擠壓，擠壓力在該區(qū)域達(dá)到峰值。

3、釋放區(qū):最下端C區(qū)域，在擠壓力達(dá)到峰值以后，迅速下降為0并進(jìn)入該區(qū)域。壓縮區(qū)和釋放區(qū)存在一個(gè)臨界擠壓角。

二、Insitec在線粒度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

英國(guó)馬爾文公司出品的Insitec在線粒度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用激光衍射粒度分析技術(shù)，能夠?qū)ιa(chǎn)線上的氣固或者液固兩相流中的固相顆粒進(jìn)行24小時(shí)的連續(xù)粒度分布測(cè)試，并將測(cè)試數(shù)據(jù)反饋給控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)粉體生產(chǎn)線的粉體產(chǎn)品進(jìn)行粒度分布實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制。這一先進(jìn)技術(shù)被認(rèn)為是粉體工業(yè)粒度控制的新思路。

Insitec在線粒度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括如下幾個(gè)部分：現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)主機(jī)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、電腦和軟件控制柜。Insitec在線粒度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)0.25秒到30秒鐘一次的數(shù)據(jù)采集頻率。在穩(wěn)定狀態(tài)下，數(shù)據(jù)通過(guò)PLC連續(xù)輸出到中控系統(tǒng)。系統(tǒng)利用控制軟件做出智能判定，然后對(duì)分級(jí)機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)細(xì)微調(diào)整。這樣就減少了粉體產(chǎn)品的粒度波動(dòng)，使得粉體質(zhì)量更加穩(wěn)定；同時(shí)該系統(tǒng)也可以減少生產(chǎn)過(guò)程中的過(guò)粉磨現(xiàn)象，降低了原料損耗及能耗。

小結(jié)：碳化硅干法生產(chǎn)工藝，使用高壓輥磨機(jī)用于碳化硅粉碎，其原理完全不同于傳統(tǒng)粉碎工藝，粉碎效率有了大幅提高。滾壓粉碎工藝大幅降低了粉體產(chǎn)品的鐵含量，避免了高成本高污染的酸洗工藝環(huán)節(jié)。在線粒度控制系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了粉體的粒度實(shí)時(shí)控制和自動(dòng)調(diào)整，真正實(shí)現(xiàn)了碳化硅粉體的自動(dòng)化生產(chǎn)，且生產(chǎn)出的碳化硅顆粒粒型優(yōu)于傳統(tǒng)粉碎工藝，提升了產(chǎn)品品質(zhì)。

(粉體圈 作者：梧桐)