一种铟珠的制备筛分收集装置及制备筛分收集方法与流程

1.本发明属于铟珠制备技术领域，具体涉及一种铟珠的制备筛分收集装置及制备筛分收集方法。


背景技术：

2.铟是一种低熔点高沸点的金属，具有较好的延展性、光渗透性、导电性和耐腐蚀性，被广泛应用于太阳能光伏、平面液晶显示、国防军事、航空航天、光电通讯产业等科技领域。随着新能源、光电产业等高新技术的发展，对铟原料的质量和生产效率提出了更高的要求。
3.铟珠主要应用于化合物半导体、高纯合金及半导体材料的掺杂剂等领域。目前一般采用的铟珠生产方式为将铟原料熔化后，在重力的作用下滴入冷却液，冷却成型后形成铟珠颗粒。但这种方式生产的铟珠存在诸多缺点，如生产出来的铟珠颗粒大小不均匀、铟珠圆度不够留有尾尖、熔融铟落入冷却液引入杂质导致铟珠纯度不够等问题。同时现有的铟珠生产方法是间断性的，生产铟珠的效率较低，难以满足现有的工业需求。
4.因此，需要一种制备筛分收集装置以制备球形度好和粒度均匀的铟珠并进行高效筛分收集。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种铟珠的制备筛分收集装置。该装置通过设置铟加热腔和第一加热组件用于对铟原料进行充分加热熔化，通过在加热腔壳体底部设置有带阀门的铟漏口控制熔融铟原料逐滴进入铟珠成型腔，在铟珠成型腔中对滴落的熔融铟进行冷却成型，并且通过铟珠成型腔，将成型的铟珠导入铟珠收集腔，进行筛分收集，得到不同粒径的铟珠，实现匀速连续制备铟珠，解决铟原料珠生产中存在的生产效率低下、铟珠粒径不均匀、球形度不够、金属氧化现象严重以及铟珠生产后难以分离等问题，可以在生产过程中对不同粒径大小的铟珠进行筛分，避免筛分工作带来的产品污染和效率低下的问题。
6.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种铟珠的制备筛分收集装置，其特征在于，该装置包括铟加热腔，所述铟加热腔包括加热腔壳体，所述加热腔壳体外部设置第一加热组件，所述加热腔壳体底部设置有带阀门的铟漏口，所述铟漏口下方设置有铟珠成型腔，所述铟珠成型腔为一段与铟珠收集腔连通的成型腔壳体，所述铟珠收集腔包括空心圆桶壳体和在空心圆桶壳体中设置的筛分组件，所述筛分组件包括提拉杆，所述提拉杆上从上至下依次设置有汇集漏斗、筛分栅网和铟珠收集篮。
7.上述的一种铟珠的制备筛分收集装置，其特征在于，所述加热腔壳体顶部设置铟加料口，所述铟加料口上设置有密封盖板，所述加热腔壳体上设置有气压调节口，所述气压调节口连接有真空组件。
8.上述的一种铟珠的制备筛分收集装置，其特征在于，所述成型腔壳体的内径大于
铟漏口的底部孔径，所述铟珠成型腔上靠近加热腔壳体一侧安装有第二加热组件，所述铟珠成型腔靠近铟珠收集腔一侧安装有冷却组件。
9.上述的一种铟珠的制备筛分收集装置，其特征在于，所述提拉杆上安装有震动器，所述汇集漏斗和筛分栅网与提拉杆活动连接，所述汇集漏斗的水平高度低于铟珠成型腔，所述筛分栅网为伞骨架结构，所述铟珠收集篮为若干个同心的不同直径的圆盘，所述圆盘底部为网状结构，所述网状结构的网眼直径小于铟珠的粒径。
10.上述的一种铟珠的制备筛分收集装置，其特征在于，所述铟珠成型腔和铟珠收集腔中设置有冷却液。
11.另外，本发明提供了一种铟珠制备筛分收集的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将铟珠成型腔和铟珠收集腔中添加冷却液，然后将铟加热腔中加入铟原料，得到铟珠制备筛分收集装置；步骤二、将步骤一中得到的铟珠制备筛分收集装置中的第一加热组件、第二加热组件和冷却组件打开，在铟加热腔中得到熔融铟原料；步骤三、将步骤二中具有熔融铟原料的铟加热腔的带阀门的铟漏口打开，使熔融铟原料逐滴进入铟珠成形腔的冷却液中，得到铟珠；步骤四、步骤三中得到的铟珠随重力作用进入汇集漏斗，然后通过筛分栅网筛分，最终落入铟珠收集篮，在铟珠收集篮中得到经过筛分的不同粒径的铟珠。
12.上述的方法，其特征在于，步骤一中所述冷却液为去离子水、甘油、二甘醇、乙二醇碳酸酯、n-甲基吡咯烷酮、乙二醇、丙二醇中的一种或两种以上。
13.上述的方法，其特征在于，步骤二中所述第一加热组件的加热温度大于铟的熔点，所述第二加热组件的加热温度小于第一加热组件的加热温度大于冷却组件的冷却温度，所述冷却组件的冷却温度大于冷却液的凝固温度。本发明通过控制第一加热组件的加热温度确保铟原料加热为熔融铟原料，通过控制第二加热组件的加热温度和控制冷却装置的温度，使铟珠成型腔内的冷却液形成温度梯度，使得下落的熔融铟珠由于表面张力的作用，缓慢凝固成标准球形铟珠，避免下落的熔融铟凝固过快，所成铟珠带有尾尖的不足，进而保证了铟珠的球形度，通过控制冷却温度大于冷却液的凝固温度防止冷却液凝固。
14.本发明与现有技术相比具有以下优点：1、本发明通过设置铟加热腔和第一加热组件用于对铟原料进行充分加热熔化，通过在加热腔壳体底部设置有带阀门的铟漏口控制熔融铟原料逐滴进入铟珠成型腔，在铟珠成型腔中对滴落的熔融铟进行冷却成型，并且通过铟珠成型腔，将成型的铟珠导入铟珠收集腔，进行筛分收集，得到不同粒径的铟珠，实现匀速连续制备铟珠，解决铟原料珠生产中存在的生产效率低下、铟珠粒径不均匀、球形度不够、金属氧化现象严重以及铟珠生产后难以分离等问题，可以在生产过程中对不同粒径大小的铟珠进行筛分，避免筛分工作带来的产品污染和效率低下的问题。
15.2、本发明通过设计铟珠成型腔并设置第二加热组件和冷却组件，有效获得热-冷温度梯度变化区间，解决传统工艺中铟珠冷却成型过程中接触低温冷却液导致冷却速度过快、接触冷模具等因素导致的铟珠尺寸大小不一、球形度不够以及铟珠带尾尖等现象。
16.3、本发明通过控制铟加热腔内的气压和铟漏口的大小控制熔融铟滴落流量和速
度，有效解决了传统工艺中难以实现的铟珠尺寸大小不一的问题，筛分系统可实现成型铟珠的尺寸筛分工作。
17.4、本发明采用自动化收集输送成型铟珠，有效避免了成型铟珠的氧化以及污染等问题，并方便铟珠成型后收集取出；本发明的进料口顶端设有盖板，有利于保持加热腔内密封性，保持腔内压力稳定，便于调节腔内压力；本发明提拉杆可连接自动升降装置，可实现自动化筛分铟珠，节省人工成本。
18.下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
附图说明
19.图1是本发明铟珠的制备筛分收集装置的结构图。
20.图2是本发明铟珠的制备筛分收集装置中提拉杆、汇集漏斗、筛分栅网和铟珠收集篮的连接关系示意图。
21.附图标记说明：1—铟加热腔；1-1—加热腔壳体；1-2—第一加热组件；1-3—铟漏口；1-4—铟加料口；1-5—密封盖板；1-6—气压调节口；2—铟珠成型腔；2-1—成型腔壳体；2-2—第二加热组件；2-3—冷却组件；3—铟珠收集腔；3-1—空心圆桶壳体；3-2—提拉杆；3-3—汇集漏斗；3-4—筛分栅网；3-5—铟珠收集篮；3-6—圆盘；4—冷却液。
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具体实施方式
22.本发明的一种铟珠的制备筛分收集装置通过实施例1进行详细描述。
23.实施例1本实施例的铟珠的制备筛分收集装置包括铟加热腔1，所述铟加热腔1包括加热腔壳体1-1，所述加热腔壳体1-1外部设置第一加热组件1-2，所述加热腔壳体1-1底部设置有带阀门的铟漏口1-3，所述铟漏口1-3下方设置有铟珠成型腔2，所述铟珠成型腔2为一段与铟珠收集腔3连通的成型腔壳体2-1，所述铟珠收集腔3包括空心圆桶壳体3-1和在空心圆桶壳体3-1中设置的筛分组件，所述筛分组件包括提拉杆3-2，所述提拉杆3-2上从上至下依次设置有汇集漏斗3-3、筛分栅网3-4和铟珠收集篮3-5。
24.需要说明的是，通过设置铟加热腔1和第一加热组件1-2用于对铟原料进行充分加热熔化，通过在加热腔壳体1-1底部设置有带阀门的铟漏口1-3控制熔融铟原料逐滴进入铟珠成型腔2，其中铟漏口1-3为上大下小的锥形漏口，并通过调节铟漏口1-3的大小控制熔融铟原料的滴落流速，防止下落铟料过多导致的铟珠粘连，通过铟珠成型腔2中对滴落的熔融铟进行冷却成型，形成不同粒径的铟珠，并且通过成型腔壳体2-1将成型的铟珠导入铟珠收集腔3，进行筛分收集，通过设置提拉杆3-2用于安装汇集漏斗3-3和筛分栅网3-4，并且提拉杆3-2连接铟珠收集篮3-5，在铟珠收集篮3-5收集铟珠后通过提拉杆3-2提升出铟珠收集腔3，通过汇集漏斗3-3将在铟珠成型腔2成型后的铟珠收集并沿提拉杆3-2落入筛分栅网3-4，铟珠在筛分栅网3-4上筛分后落入铟珠收集篮3-5进行收集。
25.需要说明的是，汇集漏斗3-3上部的直径与空心圆桶壳体3-1的内径相等，保证全部铟珠的有效汇集，所述汇集漏斗3-3下部设置有合适尺寸的出口，便于铟珠通过，有效的避免了在漏斗出口处堵塞，筛分栅网3-4下部的直径与空心圆桶壳体3-1的内径相等，保证全部铟珠的有效筛分，铟珠收集篮3-5的直径与空心圆桶壳体3-1的内径相等，保证全部铟珠的有效筛分和收集，避免铟珠掉落造成的浪费。
26.需要说明的是，铟珠成型腔2与铟珠收集腔3的上部平齐，所述铟珠成型腔2连接在铟珠收集腔3的中部。通过铟珠成型腔2与铟珠收集腔3的上部平齐，满足将铟珠成型腔2与铟珠收集腔3同时充满冷却液4，通过铟珠成型腔2连接在铟珠收集腔3的中部，为筛分组件的筛分留有操作空间。
27.本实施例中，加热腔壳体1-1顶部设置铟加料口1-4，所述铟加料口1-4上设置有密封盖板1-5，所述加热腔壳体1-1上设置有气压调节口1-6，所述气压调节口1-6连接有真空组件。通过设置铟加料口1-4便于添加铟原料，并且通过设置密封盖板1-5在添加铟原料后保持加热腔壳体1-1的密封，通过在加热腔壳体1-1上部设置气压调节口1-6并连接真空组件，对加热腔壳体1-1内通入保护气体在防止铟原料污染氧化的条件下对加热腔壳体1-1内部加压，根据所需铟珠大小调控气体流速和腔内压力，控制熔融铟的滴落速度，其中真空组件包括带阀门的氩气气瓶和真空泵。
28.本实施例中，成型腔壳体2-1的内径大于铟漏口1-3的底部孔径，所述铟珠成型腔2上靠近加热腔壳体1-1一侧安装有第二加热组件2-2，所述铟珠成型腔2上靠近铟珠收集腔3一侧安装有冷却组件2-3。成型腔壳体2-1整体为空心圆筒形，底部微弯呈弧形，内径远大于铟漏口1-3出口直径，便于承接铟漏口1-3漏出的熔融铟，并提供较大的成型空间，保证熔融铟垂直下落并避免与成型腔内壁接触，破坏铟珠结构，腔内充满冷却液4，以对熔融铟珠进行冷却成型，通过在弯管靠近加热腔壳体1-1一侧安装有第二加热组件2-2，在靠近铟珠收集腔3一侧安装有冷却组件2-3，在铟珠成型腔2盛放冷却液4后，使铟珠成型腔2内的冷却液4形成温度梯度，使得下落的熔融铟珠由于表面张力的作用，缓慢凝固成标准球形铟珠。
29.本实施例中，提拉杆3-2上安装有震动器，所述汇集漏斗3-3和筛分栅网3-4与提拉杆3-2活动连接，所述汇集漏斗3-3的水平高度低于铟珠成型腔2，所述筛分栅网3-4为伞骨架结构，所述铟珠收集篮3-5为若干个同心的不同直径的圆盘3-6，所述圆盘3-6底部为网状结构，所述网状结构的网眼直径小于铟珠的粒径。通过震动器带动提拉杆3-2和提拉杆3-2上的汇集漏斗3-3和筛分栅网3-4震动，便于铟珠快速通过汇集漏斗3-3，并落到筛分栅网3-4上被快速筛分，保证铟珠顺利落入铟珠收集篮3-5内，通过筛分栅网3-4为伞骨架结构，不同粒径大小的铟珠从筛分栅网3-4不同宽度的档杆间隙落入铟珠收集篮3-5内，通过将铟珠收集篮3-5设计为若干个同心的不同直径的圆盘3-6，将铟珠收集篮3-5分隔为多个区域用于承接不同粒径的铟珠，每个圆盘3-6收集一定粒径的铟珠后。
30.本实施例中，铟珠成型腔2和铟珠收集腔3中设置有冷却液4。通过在铟珠成型腔2中设置冷却液4，将滴落的熔融铟缓慢冷却成型，通过在铟珠收集腔3中设置冷却液4，将生成的铟珠缓慢的落入筛分组件，防止铟珠表面发生划伤，保证了铟珠的质量。
31.本发明的一种铟珠的制备筛分收集方法通过实施例2~实施例4进行详细描述。
32.实施例2本实施例包括以下步骤：
步骤一、将铟珠成型腔2和铟珠收集腔3中添加冷却液4，然后将铟加热腔1中加入铟原料，得到铟珠制备筛分收集装置；所述冷却液4为去离子水和甘油；步骤二、将步骤一中得到的铟珠制备筛分收集装置中的第一加热组件1-2、第二加热组件2-2和冷却组件2-3打开，在铟加热腔1中得到熔融铟原料；所述第一加热组件1-2的加热温度为300℃，所述第二加热组件2-2的加热温度为200℃以上冷却液4沸点以下，所述冷却组件2-3的冷却温度为80℃步骤三、将步骤二中具有熔融铟原料的铟加热腔1的带阀门的铟漏口1-3打开，使熔融铟原料逐滴进入铟珠成形腔的冷却液4中，得到铟珠；步骤四、步骤三中的铟珠随重力作用进入汇集漏斗3-3，然后通过筛分栅网3-4筛分，最终落入铟珠收集篮3-5，在铟珠收集篮3-5中得到经过筛分的不同粒径的铟珠。
33.经检测，本实施例制备的铟珠球形度为0.98，球形度极好，铟珠形状规则，对称性好，无拖尾。
34.实施例3本实施例包括以下步骤：步骤一、将铟珠成型腔2和铟珠收集腔3中添加冷却液4，然后将铟加热腔1中加入铟原料，得到铟珠制备筛分收集装置；所述冷却液4为乙二醇；步骤二、将步骤一中得到的铟珠制备筛分收集装置中的第一加热组件1-2、第二加热组件2-2和冷却组件2-3打开，在铟加热腔1中得到熔融铟原料；所述第一加热组件1-2的加热温度为200℃，所述第二加热组件2-2的加热温度为180℃，所述冷却组件2-3的冷却温度为50℃；步骤三、将步骤二中具有熔融铟原料的铟加热腔1的带阀门的铟漏口1-3打开，使熔融铟原料逐滴进入铟珠成形腔的冷却液4中，得到铟珠；步骤四、步骤三中的铟珠随重力作用进入汇集漏斗3-3，然后通过筛分栅网3-4筛分，最终落入铟珠收集篮3-5，在铟珠收集篮3-5中得到经过筛分的不同粒径的铟珠。
35.经检测，本实施例制备的铟珠球形度为0.97，球形度极好，铟珠形状规则，对称性好，无拖尾。
36.实施例4本实施例包括以下步骤：步骤一、将铟珠成型腔2和铟珠收集腔3中添加冷却液4，然后将铟加热腔1中加入铟原料，得到铟珠制备筛分收集装置；所述冷却液4为去离子水、甘油、二甘醇、乙二醇碳酸酯、n-甲基吡咯烷酮、乙二醇、丙二醇中的一种或两种以上；步骤二、将步骤一中得到的铟珠制备筛分收集装置中的第一加热组件1-2、第二加热组件2-2和冷却组件2-3打开，在铟加热腔1中得到熔融铟原料；所述第一加热组件1-2的加热温度为160℃，所述第二加热组件2-2的加热温度为150℃，所述冷却组件2-3的冷却温度为20℃；步骤三、将步骤二中具有熔融铟原料的铟加热腔1的带阀门的铟漏口1-3打开，使熔融铟原料逐滴进入铟珠成形腔的冷却液4中，得到铟珠；步骤四、步骤三中的铟珠随重力作用进入汇集漏斗3-3，然后通过筛分栅网3-4筛分，最终落入铟珠收集篮3-5，在铟珠收集篮3-5中得到经过筛分的不同粒径的铟珠。
37.经检测，本实施例制备的铟珠球形度为0.95，球形度较好，铟珠形状规则，对称性好，无拖尾。
38.以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。