Comprehensive Analysis of Silicon powder Production Process and Equipment

シリコン粉末は結晶石英、溶融石英などから作られ、研削精密分級、不純物除去などの工程を経て製造されます。粒子の形態により、角状シリカ粉末と球状シリカ粉末に分けられます。

角型シリコン粉末の製造プロセスと装置

角型シリコン粉末は不規則な形状で、ほとんどが角張っています。その製造原料は主に鉱脈石英、珪岩、溶融石英です。結晶シリコン粉末と溶融シリコン粉末に分けられます。

角型シリコン粉末の主な生産設備には、ボールミル, 分類器、ミキサーとコーティング機製造工程には乾式粉砕と湿式粉砕が含まれます。

乾式プロセス生産技術と設備

シリアルナンバー	プロセス	プロセスコンテンツ	主な装備
1	材料	配合に従って石英砂、溶融石英砂などの材料を加えます。	——
2	不純物除去	独自に設計した除鉄装置により、強力な磁気を利用して原料中の磁気的に引き寄せられた金属異物を除去し、より純度の高い原料を得ることができます。	鉄除去剤
3	乾式粉砕	空気を分散媒体として使用し、ミル用のアルミナ研磨ボールなどの研磨媒体の特定の比率と量を決定し、材料を連続的または断続的に追加して材料を微粉末に粉砕します。	ボールミル
4	精密分類	気流分類技術を使用して、製品の粒度分布を制御し、特定のニーズを満たします。	分類器
5	混合と配合	異なる粒子サイズの製品を混合して、特定の粒子サイズ分布を持つ製品を取得します。	ミキサー
6	表面改質	特定の表面改質剤を選択し、表面改質剤の量、改質温度、添加時間、処理時間などのパラメータを制御することで、製品粒子の表面に一定量の表面改質剤をコーティングします。	修飾子
7	製品パッケージ	製品は袋の中で計量され、袋は密封される	自動包装装置

ball mill for superfine powders — 超微粉末用ボールミル

シリコン微粉末原料をボールミルまたは振動ミル粉砕用。この粉砕工程は、原料を連続的に投入・排出する連続式と、一定量の原料をバッチ式に投入し、一定時間連続的に粉砕する連続式があります。排出時には、微粉分級機によって粒度が制御されます。粗粒は粉砕機に戻され、再粉砕されるか最終製品となり、微細粒は製品となります。乾式粉砕では、粉砕機に投入される原料の水分含有量を厳密に管理する必要があります。製品がそれ以上乾燥しないためです。

湿式プロセス生産技術と設備

一定重量のシリコン微粉末原料をボールミルに投入し、適量の水を加え、運転濃度は65%～80%の範囲で調整します。数時間連続粉砕した後、スラリーを排出します。その後、フィルタープレスで脱水するか、原料バレル内で自然沈降させてウェットケーキを形成します。ウェットケーキは粉砕・分散され、中空軸撹拌乾燥機に均一に投入されます。乾燥後、最終製品が得られます。

球状シリコン粉末の製造プロセスと装置

球状シリコン微粉末とは、個々の粒子が球状である粉末材料を指します。主成分は非晶質シリカです。製造原料は主に角型シリコン微粉末です。主な製造方法には、火炎溶融法、プラズマ加熱炉法、化学合成法、加水分解法などがあります。

各種球状シリコン粉末の製造方法の比較

物理的方法	プロセスフロー	特徴
炎球状化法	シリコン微粉末をガス酸素によって生成された高温場に送り込みます。高温で溶融し、冷却して球状にすることで、高純度の球状シリコン微粉末を形成します。	工業化された大規模生産を容易に実現
高温溶融噴霧法	高純度石英を2100～2500℃で溶融し、石英液とする。噴霧・冷却後、球状シリコン微粉末を得る。	球状率と非晶質率はともに100%に近い。しかしそれは難しい
プラズマ法	プラズマの高温領域を利用して二酸化ケイ素粉末を溶融します。液体の表面張力により球状の液滴が形成され、急速冷却プロセス中に球状の粒子が形成されます。	高エネルギー、高速熱伝達、高速冷却、結果として得られる製品の形態は制御可能、高純度、凝集なし

高周波プラズマ溶融法による球状シリコン微粉末の製造原理とプロセスは、火炎溶融法と類似しています。違いは、熱源としてプラズマ発生器を用いることです。温度範囲は適度で、制御が安定しており、出力も高いため、より高い真球度が得られるため、製造に適した方法です。

加水分解法では、液体SiCl₄を一定速度で脱イオン水に添加し、様々な分散剤を添加します。石英棒を用いて水溶性生成物を急速に撹拌します。加水分解生成物は熟成、洗浄、ろ過されます。その後、恒温槽で100℃～200℃で恒量になるまで乾燥させます。乾燥後、生成物は高温焼結炉に移され、様々な温度で脱水および相転移が行われます。最終生成物は粉砕およびふるい分けされ、所望の粒径を有する高純度球状シリコン微粉末が得られます。