كيف يتم إنتاج مسحوق السيليكون الصناعي إلى سيليكون عالي النقاء؟ استخدام مطحنة ريموند في عملية التصنيع

مقدمة

إن إنتاج السيليكون عالي النقاء من مسحوق السيليكون الصناعي يعد عملية حيوية في صناعات أشباه الموصلات والطاقة الشمسية. يتميز السيليكون الصناعي عادةً بنقاوة تتراوح بين 98% و99%， ويمر بعدة خطوات تنقية لتحقيق النقاء الفائق المطلوب للتطبيقات الإلكترونية (99.9999% أو أعلى). إحدى الخطوات الرئيسية في هذه العملية هي طحن وبلورة مواد السيليكون للوصول إلى التوزيع المطلوب لأحجام الجزيئات، مما يسهل عمليات التنقية الكيميائية اللاحقة. تستكشف هذه المقالة عملية تحويل مسحوق السيليكون الصناعي إلى سيليكون عالي النقاء، وتسلط الضوء على دور المعدات المتقدمة للطحن، مثل آلات ريموند (Raymond Mills)، في تحسين هذه العملية.

من السيليكون الصناعي إلى السيليكون عالي النقاء

يتم إنتاج السيليكون الصناعي عن طريق تقليل ثاني أكسيد السيليكون (SiO₂) مع الكربون في فرن بقوس كهربائي. السيليكون الناتج يتمتع بنقاوة تبلغ حوالي 98-99%، ويحتوي على شوائب مثل الحديد والألومنيوم والكالسيوم ومعادن أخرى. ولتحقيق النقاوة العالية المطلوبة لأشباه الموصلات والخلايا الشمسية، يجب تنقية السيليكون الصناعي إضافيًا. أكثر الطرق شيوعًا هو عملية سيمنس (Siemens process)، والتي تتضمن تحويل السيليكون إلى ثلاثي كلورو السيلان (SiHCl₃)، ثم تنقيته عن طريق التقطير، ومن ثم ترسيب السيليكون عالي النقاوة باستخدام طريقة الترسيب بالبخار الكيميائي (Chemical Vapor Deposition – CVD).

ومع ذلك، قبل هذه العمليات الكيميائية، فإن الإعداد الفيزيائي لمسحوق السيليكون ضروري للغاية. يجب طحن السيليكون إلى دقة معينة لزيادة مساحة سطحه، مما يعزز كفاءة التفاعلات التي تليه. يجب أن تكون عملية الطحن دقيقة لتجنب التلوث وضمان توحيد حجم الجزيئات.

دور عملية الطحن في تنقية السيليكون

طحن السيليكون الصناعي إلى مسحوق ناعم يعد خطوة حاسمة تؤثر بشكل مباشر على كفاءة عملية التنقية. يجب أن يكون للمسحوق حجم جزيئات موحد لضمان تساوي معدلات التفاعل أثناء المعالجة الكيميائية. الطرق التقليدية للطحن، مثل الطحن بالكرات، يمكن أن تسبب دخول ملوثات وغالبًا ما تكون غير فعالة. تقنيات الطحن المتقدمة، مثل طواحن ريموند (Raymond Mills)، توفر حلًا أكثر كفاءة وخاليًا من الملوثات.

تم تصميم آلات رايموند ميلز، وخاصة النسخ الحديثة مثل آلة SCM Ultrafine Mill وآلة MTW Series Trapezium Mill، لمعالجة المواد الصلبة والماصة للصدأ مثل السيليكون. توفر هذه الآلات تحكمًا دقيقًا في توزيع أحجام الجزيئات، وهو أمر ضروري لتحسين خطوات التنقية الكيميائية التالية.

تطبيق مطحنة ريموند في إنتاج مسحوق السيليكون

تُستخدم آلات رايموند ميلز على نطاق واسع في معالجة السيليكون الصناعي بسبب قدرتها على إنتاج مساحيق ناعمة وموحدة مع التلوث الناتج عن عملية المعالجة محدودًا إلى أدنى حد. تعمل هذه الآلات عن طريق طحن المواد بين بكرات وحلقة دوارة، ثم يتم تصنيف المواد المطحونة لضمان جمع الجزيئات ذات الحجم المطلوب فقط.

بالنسبة لإنتاج مسحوق السيليكون، فإن المتطلبات الرئيسية هي:

• كفاءة عالية في الطحن للتعامل مع الطبيعة الصلبة والمذابذبة للسيليكون.
• تصنيف دقيق لتحقيق توزيع حجم الجسيمات المستهدف (عادة ما يكون بين 325 و2500 شبكة).
• انخفاض مستوى التلوث لتجنب إدخال شوائب قد تؤثر على نقاء المنتج النهائي.
• كفاءة الطاقة لتقليل التكاليف التشغيلية.

شركتناطاحون SCM فائق الدقةهذا الطراز من الآلات مثالي بشكل خاص لهذا الغرض. حيث يتميز بدقة في الإنتاج تتراوح بين 325 و2500 شبكة (D97 ≤5μm)، وسعة تتراوح بين 0.5 و25 طن في الساعة، مما يلبي المتطلبات الصارمة لإنتاج مسحوق السيليكون. يضمن نظام التصنيف عالي الدقة في الطحن توحيد حجم الجزيئات، بينما يقلل التصميم المتين من الاستهلاك والتلوث.

خيار ممتاز آخر هو…طاحونة المتوازي الأضلاع من سلسلة MTWيوفر هذا الطاحون دقة في النتائج تتراوح بين 30 و325 شبكة، وسعة تصل إلى 3 إلى 45 طنًا في الساعة. تضمن التصميم المتقدم للطاحون، الذي يشمل شفرات مقاومة للتآكل وقنوات هواء محسنة، عملية طحن فعالة وخالية من التلوث. كما يوفر نظام نقل الحركة بالتروس المخروطية كفاءة عالية في نقل الحركة، مما يقلل من استهلاك الطاقة.

المزايا التقنية لمعدات الطحن الخاصة بنا

تم تصميم مطاحننا بعدة ميزات رئيسية تجعلها مثالية لإنتاج مسحوق السيليكون:

• كفاءة عالية وتوفير في الطاقةعلى سبيل المثال، يوفر مطحن SCM Ultrafine طاقة استيعابية أكبر بمقدار الضعف مقارنة بمطاحن النفاثات، مع تقليل استهلاك الطاقة بنسبة 30%. يتم تحقيق ذلك من خلال أنظمة تحكم ذكية تقوم تلقائيًا بالتعديل للحفاظ على دقة موحدة للمنتج.
• تصنيف دقيقيضمن جهاز التصنيف بالتوربين الرأسي الموجود في مطحنة SCM Ultrafine Mill قطع دقيقة لحجم الجسيمات، بحيث لا يختلط أي مسحوق خشن مع المنتج النهائي.
• المتانة والاستقرارالمواد الخاصة المستخدمة في الأسطوانات وحلقات الطحن تزيد من عمر خدمتها، كما أن تجويف الطحن بدون محامل يضمن تشغيلًا مستقرًا.
• حماية البيئةمجمعات الغبار ذات نظام النبض تتجاوز المعايير الدولية، وتصميمات العزل الصوتي تحافظ على مستويات الضوضاء أقل من 75 ديسيبل.

دراسة حالة: خط إنتاج مسحوق السيليكون

في خط إنتاج مسحوق السيليكون النموذجي، يتم أولاً سحق كتل السيليكون الصناعي إلى حجم أصغر باستخدام كسارة فكية أو مطحنة مطرقية. ثم يتم تغذية المواد المسحوقة إلى مطحنة رايموند للطحن الدقيق. يتم جمع المسحوق الناتج بواسطة جهاز فصل الدوامات وجامع الغبار النبضي، مما يضمن معدلات استرداد عالية وانبعاثات غبار منخفضة للغاية.

لإنتاج السيليكون عالي النقاء، يتم معالجة المسحوق المطحون بشكل أكبر من خلال طرق كيميائية. تساهم تجانسية المسحوق الناتج عن مطاحننا في تحسين كفاءة هذه العمليات الكيميائية، مما يؤدي إلى زيادة الإنتاجية وتحقيق منتجات نهائية أكثر نقاءً.

الخلاصة

إنتاج السيليكون عالي النقاء من مسحوق السيليكون الصناعي يتطلب معدات طحن دقيقة وفعالة للغاية. تلعب آلات الطحن من نوع “ريموند ميل” (Raymond Mills)، مثل آلة SCM Ultrafine Mill وآلة MTW Series Trapezium Mill الخاصة بنا، دورًا حيويًا في هذه العملية من خلال توفير مسحوق سيليكون ناعم ومتجانس وخالٍ من التلوث. تتميز هذه الآلات بمواصفات متقدمة، مثل الكفاءة العالية والتصنيف الدقيق والصداقة للبيئة، مما يجعلها الخيار المثالي لمحطات معالجة السيليكون الحديثة. من خلال الاستثمار في تقنيات الطحن الخاصة بنا، يمكن للشركات تحسين عمليات تنقية السيليكون والحصول على منتجات ذات جودة أعلى بتكاليف تشغيل أقل.