[发明专利]5G基站用高纯低辐射球形硅微粉的制备工艺及设备

说明书

本发明公开了一种5G基站用高纯低辐射球形硅微粉的制备工艺及设备，其通过酸洗手段有效地将硅微粉中的铀分离出来，且分离后的铀能够被吸附提纯单元高效吸附，使超细硅微粉中铀(U)元素总含量降低至1×10supgt;‑9/supgt;以下。此外，模块化设计的吸附提纯单元通过其内的SiOsubgt;2/subgt;气凝胶在吸附完成后可以方便快速地从系统中分离，以重新涂敷SiOsubgt;2/subgt;气凝胶或者更换不同型号的吸附提纯单元；因而能够实现循环使用和规模化放大。

技术领域

本发明涉及硅微粉加工制造技术领域，特别是一种5G基站用高纯低辐射球形硅微粉的制备工艺及设备。

背景技术

球形硅微粉凭借其优异的流动性和低热膨胀系数等优点被广泛应用于集成电路封装中，随着大规模和超大规模集成电路封装技术的发展，为了避免半导体器件中产生软误差，获得放射性元素尤其是铀(U)含量(质量分数)小于1×10^-9的高纯低放射性球形硅微粉成为近年来研究的热点。目前生产高纯低放射性球形硅微粉的方法主要有两种。一种是通过物理法如高温熔融喷射法、火焰熔融法和等离子体法对天然高纯石英或高纯硅微粉进行球形化并冷却后获得产品。此方法流程简单，但是对天然石英要求较高，工业化生产时会受矿源条件限制，难以可持续生产制备。另一种是采用化学法如微乳液法、溶胶-凝胶法等，通过对高纯有机硅烷或水玻璃进行乳化、浓缩、造粒，获得高纯的硅微粉后，再进行焙烧和球形化过程以获得高纯低放射性球形硅微粉。此方法制备的产品纯度高但工艺流程复杂，且样品往往存在表面不光滑、松装密度低、流动性不足和填充度低等缺点而影响其使用性能，致使无法实现工业化生产。

研究表明：铀元素通常以四价和六价的状态存在，而四价铀元素又易被氧化成六价，六价铀的铀酰离子极易溶解和迁移且离子半径大，进而易被吸附。为了吸附去除铀元素，目前研究者除了使用无机酸水洗硅微粉的方法外，也对Fe₃O₄@SiO₂复合纳米粒子、氧化石墨烯/二氧化硅复合材料(GOS)以及SBA-15棒等功能材料对水溶液中铀元素的吸附分离进行了研究，结果表明，介孔功能材料对水溶液中的铀元素具有较高的吸附能力且30min内基本可达到吸附饱和。然而，这些介孔功能材料自身的纯度、结构和循环使用效果等，又成为了限制硅微粉提纯进而限制其工业化应用的难题。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于现有技术中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明其中的一个目的是提供一种5G基站用高纯低辐射球形硅微粉的制备系统，其包括：混合搅拌单元，其包括容纳机构和延伸至所述容纳机构内部的搅拌机构，所述容纳机构的下端具有出水接头，所述容纳机构的上端进水接头；循环动力单元，其包括进水端和出水端；吸附提纯单元，其两端分别为进液口和出液口，且其内部具有若干轴向通透的流通通道，各个所述流通通道的内部均设置有吸附层；以及，输送单元，其包括连接在所述出水接头与所述进水端之间的第一管路、连接在所述出水端与所述进液口之间的第二管路，以及连接在所述出液口与所述进水接头之间的第三管路。

作为本发明所述5G基站用高纯低辐射球形硅微粉的制备系统的一种优选方案，其中：所述混合搅拌单元采用搅拌罐；所述循环动力单元采用循环水泵。

作为本发明所述5G基站用高纯低辐射球形硅微粉的制备系统的一种优选方案，其中：所述吸附提纯单元包括可拆卸连接的第一连接体和第二连接体；所述第一连接体包括反应段以及一体成型于所述反应段外端的第一端盖，所述反应段的内部沿周向均布有若干流通通道，所述第一端盖的中心处设置有通透的进液口；所述第二连接体包括与所述反应段连接的连接段以及一体成型于所述连接段外端的第二端盖，所述第二端盖的中心处设置有通透的出液口。