Molino de corte.

Molino de corte (10) para triturar material de silicio acicular policristalino fracturado que contiene partículas quepresentan una relación de aspecto A1 con 5< A1 ≤

30 y/o fractura de oblea de Si formada de partículas en forma deplaquetas,

caracterizado por que

el molino de corte (10) presenta un espacio interior (11) revestido con silicio, carburo de tungsteno y/o materialsintético, por que el molino de corte presenta un cuerpo de rotación (30) configurado como columna de bordesmúltiples que del lado del espacio interior del molino de corte está revestido con silicio o presenta silicio y por queextendidas de manera paralela a los bordes longitudinales del cuerpo de rotación están dispuestas cuchillas (46, 48) dispuestas en el área de giro del cuerpo de rotación en el espacio interior del molino de corte que se pueden ajustarcon respecto al cuerpo de rotación.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E09159453.

Solicitante: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FORDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V..

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: HANSASTRASSE 27C 80686 MUNCHEN ALEMANIA.

Inventor/es: VON CAMPE, HILMAR, DR., SCHWIRTLICH, INGO, DR., Seidl,Albrecht,Dr, BUSS,WERNER.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B02C18/14 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B02 TRITURACION, REDUCCION A POLVO O DESINTEGRACION; TRATAMIENTO PREPARATORIO DE LOS GRANOS PARA LA MOLIENDA.B02C TRITURACION, REDUCCION A POLVO O DISGREGACION EN GENERAL; MOLIENDA DE GRANOS (obtención de polvo metálico por trituración, trabajo con muela o molido B22F 9/04). › B02C 18/00 Disgregación por medio de cuchillos u otros elementos cortantes o desgarrantes que transforman el material en fragmentos (corte B26D ); Tajadoras o aparatos similares que utilizan tornillos o análogos (máquinas de uso doméstico no previstas en otro lugar A47J 43/04; máquinas de usos múltiples para preparar alimentos A47J 44/00). › en el interior de recipientes horizontales.
  • B02C18/16 B02C 18/00 […] › Partes constitutivas.
  • B02C18/18 B02C 18/00 […] › Cuchillos; Su montaje.
  • C01B33/037 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C01 QUIMICA INORGANICA.C01B ELEMENTOS NO METALICOS; SUS COMPUESTOS (procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para la preparación de elementos o de compuestos inorgánicos excepto anhídrido carbónico C12P 3/00; producción de elementos no metálicos o de compuestos inorgánicos por electrólisis o electroforesis C25B). › C01B 33/00 Silicio; Sus compuestos (C01B 21/00, C01B 23/00 tienen prioridad; persilicatos C01B 15/14; carburos C01B 31/36). › Purificación (por fusión de zona C30B 13/00).

PDF original: ES-2441117_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Molino de corte La invención se refiere a un molino de corte para triturar, en particular, material de silicio policristalino fracturado en forma acicular que contiene partículas que presentan una relación de aspecto A1 con 5 < A1 ≤ 30, y/o una fractura de oblea de Si que consta de partículas en forma de plaquetas.

Para la fabricación de cristales de silicio se usan por lo general grandes piezas residuales tales como piezas de fractura o restos de fracturas (trozos) de la fabricación de poli-Si, piezas de extremos aserrados de cristales de zona Czochralski o zona de flotación, regiones marginales de bloques desechados y material fracturado en forma esférica o en forma de astillas.

Se requiere un granulado de Si fino en la técnica de fundición de moldes de Si para rellenar los huecos y espacios 15 vacíos durante el llenado de crisoles, a fin de lograr elevadas tasas de llenado.

En la técnica de producción de Czochralski (CZ) se usan trozos de Zi (piezas grandes con un diámetro de algunos centímetros) para la carga. Para la recarga se usa también, en ocasiones, un material de forma esférica con tamaños de partículas de 0, 2 a 5 mm. Tales partículas se fabrican, por lo general, en un procedimiento de separación de lecho fluidizado. Con este material de tamaño aproximadamente milimétrico se logra una graduación esencialmente más fina de la carga.

También en el procedimiento de crecimiento de alimentación de película de borde definido (EFG, por las siglas en inglés de Edge defined Film-fed Growth) en el que se sacan discos de Si en forma de tubos poligonales directamente de la fundición, se usa un granulado con tamaños de partículas en escala milimétrica, puesto que debido al volumen del crisol se requiere una carga más fina. Según el estado de la técnica, actualmente se usa casi exclusivamente material de forma esférica.

Junto con este material de forma esférica también existen partículas formadas de manera irregular de tamaño correspondiente que se pueden fabricar por fracturado a partir de silicio policristalino macizo. El material presenta un porcentaje de aproximadamente 0, 1 % a 10 % (valor medio de 1 %) debido al procedimiento de fabricación (crecimiento pirolítico a partir de la fase gaseosa en una vara) de una estructura marcadamente alargada con una elevada relación de aspecto (longitud: dimensión mínima; a continuación se usa de manera simplificada la relación longitud : ancho) . La sustancia se puede reconocer en que el material contiene agujas con una relación de aspecto (longitud : ancho) mucho mayor que 1 y también aparecen partículas con una relación de aspecto de 10 a 30. Estas últimas se pueden tamizar solamente con dificultad. Sin embargo, la estructura alargada es de desventaja durante el transporte por líneas de pequeña sección transversal o aquellas que tienen dobleces y esquinas.

El documento DE-A-38 11 091 divulga una trituración de baja contaminación de silicio con herramientas cuyas superficies que entran en contacto con silicio están hechas de silicio o materiales duros.

El documento EP-A-0 539 097 se refiere a una herramienta de impacto revestida con material sintético con baja impureza para la fractura de silicio.

Por el documento US-A-3 604 489 se conoce un molino de trituración para plantas tales como, por ejemplo, tabaco, que incluye cuchillas ajustables. Las cuchillas pueden incluir metales duros de silicio.

La presente invención tiene como objetivo mejorar un molino de corte de la clase mencionada inicialmente de manera que los materiales iniciales se trituran en la cantidad requerida para obtener una relación deseada de aspecto. En particular, se debe garantizar que durante la trituración no se produce una contaminación del material.

Para lograr el objetivo, la invención contempla esencialmente que el molino de corte presenta un espacio interior revestido con silicio, carburo de tungsteno y/o material sintético, que el molino de corte presenta un cuerpo de rotación configurado como columna con bordes múltiples que está revestido del lado del espacio interior del molino 55 de corte con silicio o presenta silicio y que extendidas de manera paralela a los bordes longitudinales del cuerpo de rotación están dispuestas cuchillas dispuestas en el área de giro del cuerpo de rotación extendidas en el espacio interior del molino de corte que se pueden ajustar con respecto al cuerpo de rotación.

El molino de corte es apropiado, en particular, para triturar material de silicio policristalino fracturado con partículas por lo menos parcialmente aciculares (material I) que presentan una relación de aspecto A1 con 5 < A1 ≤ 30, en donde el material I se tritura de manera que las partículas trituradas (material II) presentan esencialmente una relación de aspecto AII < 3, o una fractura de trozo de Si que consta de partículas en forma de plaquetas que se trituran de manera que las partículas trituradas (material III) presentan esencialmente una relación de aspecto AIII con AIII < 3. El material I puede ser silicio obtenido a partir de una fase gaseosa o una fundición. Por lo tanto, el

molino de corte de acuerdo con la invención es apropiado preferentemente para triturar granulado relativamente plano y acicular hasta dimensiones de 1 cm a 3 cm, es decir, para el material I y II.

De manera independiente de esto, se realiza una trituración en la medida en que se pueda realizar una reutilización posterior. A través de esta forma de realizar el procedimiento de trituración se evita que se produzca mucho polvo de silicio o una acumulación de polvo de silicio en el producto. Un polvo de silicio correspondiente se produciría, en particular, en procesos de molienda, de modo que durante el proceso de trituración se debe evitar la frotación y la molienda. En contraste, durante el corte y el fracturado la producción de polvo es reducida.

Aparte de esto, con el molino de corte debería lograrse una reducción de los tamaños de granos de los materiales iniciales, de manera que estos últimos presentan en su extensión más prolongada dimensiones máximas de 10 mm, preferentemente 5 mm.

A fin de garantizar que durante el triturado no se produce una contaminación descontrolada del material reciclado – esto último puede ocurrir por el desgaste de las paredes interiores de la herramienta de trituración tal como el molino de corte – está previsto que por lo menos las paredes interiores del molino de corte estén revestidas con un material de silicio o un compuesto de cerámica estable y resistente a los arañazos tal como SiC, SiN, WC (macizo) . También es posible aplicar capas durante el procedimiento de pulverización térmica, pulverización de plasma, vacío, etc. Sin embargo, se prefieren paredes macizas con un espesor entre 0, 5 mm y 50 mm, preferentemente entre 5 mm y 10 mm de silicio puro o SiC o Si3N4 sinterizado o macizo depositado por CVD. Los revestimientos pueden ser aplicados sobre las paredes interiores con un agente de fijación apropiado como un adhesivo y garantizan que durante un desgaste, solamente el material del revestimiento de la pared se mezcla con el material a ser triturado y a ser reciclado, pero no las impurezas metálicas del cuerpo del molino de corte propiamente dicho.

De acuerdo con una propuesta alternativa está previsto que la pared esté revestida con un material sintético resistente a la abrasión tal como Vulkollan® (marca de fábrica registrada de Bayer AG para un elastómero de alto rendimiento, Teflon® (marca de fábrica registrada de DuPont para polpetrafluoreteno, Halar® (marca registrada de Solvay S.A. para un fluoropolímero y/o polioximetilo.

Para evitar impurezas del material reciclado está previsto adicionalmente que el material inicial triturado sea descargado desde el molino de corte evitando el paso habitual por un tamiz tal como una chapa perforada.

Por lo tanto, se evitan contaminaciones que se presentan de acuerdo con el estado de la técnica porque el tamaño del material triturado se determina a través de las perforaciones de una chapa perforada o tamiz, por medio del cual se descarga el material desde el molino de corte. La chapa o el tamiz correspondiente se somete a un desgaste, puesto que las partículas de Si trituradas llevan a un desgaste continuo de la chapa perforada o el tamiz y los revestimientos protectores contra desgaste aplicados sobre el mismo.

El porcentaje de las partículas de una extensión máxima deseada (longitud del material II o diagonal del material III) depende del número de revoluciones de la cuchilla de corte o de rotor (fig. 6) . Para este propósito se operan molinos de corte correspondientes con altas velocidades que se desvían de la operación... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Molino de corte (10) para triturar material de silicio acicular policristalino fracturado que contiene partículas que presentan una relación de aspecto A1 con 5 < A1 ∀ 30 y/o fractura de oblea de Si formada de partículas en forma de 5 plaquetas,

caracterizado por que el molino de corte (10) presenta un espacio interior (11) revestido con silicio, carburo de tungsteno y/o material sintético, por que el molino de corte presenta un cuerpo de rotación (30) configurado como columna de bordes múltiples que del lado del espacio interior del molino de corte está revestido con silicio o presenta silicio y por que extendidas de manera paralela a los bordes longitudinales del cuerpo de rotación están dispuestas cuchillas (46, 48) dispuestas en el área de giro del cuerpo de rotación en el espacio interior del molino de corte que se pueden ajustar con respecto al cuerpo de rotación.

2. Molino de corte de acuerdo con la reivindicación 1,

caracterizado por que las cuchillas (46, 48) están hechas de carburo de tungsteno, carburo de silicio o metal duro infiltrado con silicio o contienen el mismo.

3. Molino de corte de acuerdo con la reivindicación 1 o 2,

caracterizado por que en las superficies externas del cuerpo de rotación (30) están dispuestos listones de corte (38, 40, 42) de carburo de tungsteno macizo.

4. Molino de corte de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 1 a 3,

caracterizado por que los listones de corte (38, 40, 42) parten desde bordes longitudinales del cuerpo de rotación (30) .

5. Molino de corte de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 1 a 4,

caracterizado por que el molino de corte (10) presenta una salida de material libre sin tamiz.

6. Molino de corte de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado por que por lo menos la pared interna del molino de corte (10) presenta una capa de Si, SiC, SiN y/o WC macizo. 35

7. Molino de corte de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado por que las paredes del molino de corte (10) son paredes macizas con un grosor de 0, 5 mm a 50 mm, preferentemente de 5 mm a 10 mm de silicio puro o SiC o Si3N4 o WC sinterizado o macizo depositado por CVD.

8. Molino de corte de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado por que la pared del molino de corte (10) está revestida con material sintético resistente a la abrasión tal como polioximetileno.


 

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