硅片切割廢砂漿制造復(fù)合硅碳球的方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽(yáng)能、電子行業(yè)硅片切割加工過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品---廢砂漿的回收利用技術(shù)，尤其是涉及一種硅片切割廢砂漿制造復(fù)合硅碳球的方法，本發(fā)明還涉及該復(fù)合硅碳球在煉鋼時(shí)作為復(fù)合脫氧劑的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]在太陽(yáng)能及電子行業(yè)中，工業(yè)切割硅棒時(shí)會(huì)排放出大量含有聚乙二醇、碳化硅和多晶硅粉的廢砂漿，廢砂漿中以多晶硅的價(jià)值最大。按理論計(jì)算，切割時(shí)會(huì)有44%的多晶硅被切磨成高純硅粉進(jìn)入切割液中，而實(shí)際加工中多晶硅會(huì)以高達(dá)50~52%的比例以硅粉的形式損失掉，造成了極大的浪費(fèi)。
[0003]從目前研究人員對(duì)硅片切割廢砂漿的回收利用情況來(lái)看，多是對(duì)廢砂漿中的聚乙二醇和碳化硅進(jìn)行的回收，其效果較為理想，已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化處理，但是對(duì)廢砂漿中的高純硅的回收利用卻并不理想。為提高廢砂漿中高純硅的回收利用，相關(guān)科研院所和企業(yè)的研究人員也投入了很大的財(cái)力物力相繼進(jìn)行了探索和研究，雖然取得了一定的效果，但至今為止并未見(jiàn)到工業(yè)化利用的報(bào)道。
[0004]太陽(yáng)能級(jí)多晶硅是通過(guò)極高的能耗和高昂的成本制得的，如果能將硅片切割時(shí)廢棄的砂漿中的多晶硅加以回收并綜合利用，不僅能大大減少環(huán)境污染，提高資源利用率，還將產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種硅片切割廢砂漿制造復(fù)合硅碳球的方法，本發(fā)明還提供該復(fù)合硅碳球在煉鋼時(shí)作為復(fù)合脫氧劑的應(yīng)用。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可采取下述技術(shù)方案:
本發(fā)明所述的硅片切割廢砂漿制造復(fù)合硅碳球的方法包括下述步驟:
第一步，將硅片切割時(shí)產(chǎn)生的廢砂漿進(jìn)行回收，按常規(guī)方法將其中的聚乙二醇提取出來(lái)另用，得到含有碳化硅和硅粉的漿料；
第二步，將第一步的漿料制成濾餅，晾曬至水分小于10%后，破碎成粒度小于3_的顆粒料，經(jīng)化學(xué)分析確定其中的總硅含量后分類庫(kù)存待用；
第三步，稱取粘合劑和潤(rùn)濕劑，與第二步制成的顆粒料混合后制成粒徑小于50mm的還料，入爐烘焙，待其水分小于2%時(shí)冷卻出爐，得到復(fù)合硅碳球成品；
第四步，烘焙好的復(fù)合硅碳球成品篩去不合格的顆粒后送檢并包裝入庫(kù)，成品復(fù)合硅碳球的理化指標(biāo)為:TSl = 30-70%, Tc= 10-25%, S 彡 0.1%，Η20 ( 2%。
[0007]本發(fā)明所用的粘合劑包括有機(jī)粘合劑和無(wú)機(jī)粘合劑，其中有機(jī)粘合劑包括糊精、淀粉、羧甲基纖維素或聚乙烯醇等，無(wú)機(jī)粘合劑包括鋁酸鹽水泥、硅酸鹽水泥或硅酸鈉等。
[0008]本發(fā)明所用的潤(rùn)濕劑包括水以及糊精、聚乙烯醇、氫氧化鈉或羧甲基纖維素的水溶液。
[0009]本發(fā)明制造的復(fù)合硅碳球在煉鋼時(shí)作為復(fù)合脫氧劑的應(yīng)用。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于制造工藝簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)了硅片切割加工過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品一廢砂漿中所含資源的綜合利用，大大減少了環(huán)境污染，產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。同時(shí)本發(fā)明制成的復(fù)合硅碳球可根據(jù)煉鋼時(shí)的實(shí)際需求作為復(fù)合脫氧劑加入其中，從而取代原來(lái)脫氧合金化使用的硅鐵和部分硅鐵及增碳劑，以及精煉爐使用的電石、硅鐵粉、碳化硅、硅碳粉等，大大降低了煉鋼成本。
[0011]本發(fā)明制得的復(fù)合硅碳球的脫氧機(jī)理為:
由于復(fù)合硅碳球中的碳化硅和硅粉均為冶金行業(yè)煉鋼用脫氧劑，在鋼水或鋼水表面的渣層中有氧(包括02和FeO)存在時(shí)，有下述反應(yīng)進(jìn)行:
SiC+3Fe0=3Fe+ Si02+C0SiC+3/2 02= Si02+C0Si+2Fe0=2Fe+ Si02Si+02 = Si02
從以上反應(yīng)式可以看出，碳化硅和硅都能與鋼水及渣層中的游離氧和FeO反應(yīng)，有效的降低了鋼水中的氧含量，在煉鋼溫度范圍內(nèi)，上述反應(yīng)均可以進(jìn)行，且均為放熱反應(yīng)，熱量被鋼水吸收，從而達(dá)到給鋼水提溫的目的，故本發(fā)明的復(fù)合硅碳球還可作為鋼水提溫劑。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做更加詳細(xì)的說(shuō)明。
[0013]實(shí)施例1
回收硅片切割時(shí)產(chǎn)生的廢砂漿，將其中含有的聚乙二醇提取出來(lái)(提取出的聚乙二醇可重復(fù)使用)，剩余的漿料制成濾餅，晾曬至水分小于10%后，破碎成粒度小于3_的顆粒料，化學(xué)分析確定顆粒料中的總硅含量為T(mén)Sl =61%，總碳含量為T(mén)c= 20% ;按顆粒料總量的4%稱取粘合劑羧甲基纖維素，與上述顆粒料一起送入輪碾混料機(jī)中充分混合，加水適量混合為成型料，采用對(duì)輥壓球機(jī)中制成粒徑小于50mm的球坯，入烘干爐，升溫至120~150°C進(jìn)行烘焙，當(dāng)球坯水分小于2%時(shí)，冷卻出爐，出爐溫度為40~60°C，得到TSl =58%，Tc=19%，S ^ 0.1%，H20 ( 2%，余量包含二氧化硅等雜質(zhì)的復(fù)合硅碳球成品。
[0014]該復(fù)合硅碳球作為爐外精煉脫氧劑使用，噸鋼成本為2.05元，與原工藝使用的硅鐵粉的噸鋼成本4.15元相比，每噸降低煉鋼成本2.10元。
[0015]實(shí)施例2
采用與實(shí)施例1基本相同的工藝，化學(xué)分析確定破碎成粒度小于3_的顆粒料的總娃含量為T(mén)Sl =56%，總碳含量為T(mén)c= 18%，粘合劑采用有機(jī)粘合劑糊精，添加量為總顆粒料的4%，得到TSl =53%，Tc=17%，S彡0.1%，H20彡2%，余量包含二氧化硅等雜質(zhì)的復(fù)合硅碳球成品Ο
[0016]該復(fù)合硅碳球在某鋼廠轉(zhuǎn)爐冶煉HRB400鋼種時(shí)作為脫氧合金化與增碳劑配合使用，噸鋼成本為14.85元，與原工藝使用硅鐵+增碳劑的噸鋼成本16.70元相比，每噸降低煉鋼成本1.85元。
[0017]該復(fù)合硅碳球作為某鋼廠轉(zhuǎn)爐冶煉HRB400鋼種脫氧合金化與C50和SiC20預(yù)脫氧增碳劑配合使用時(shí)，噸鋼成本為13.95元，與原工藝使用硅鐵+增碳劑的噸鋼成本16.70元相比，每噸降低煉鋼成本2.75元。
[0018]實(shí)施例3
采用與實(shí)施例1基本相同的工藝，化學(xué)分析確定破碎成粒度小于3_的顆粒料的總娃含量為T(mén)Sl =42%，總碳含量為T(mén)c= 14%，其中粘合劑采用無(wú)機(jī)粘結(jié)劑硅酸鹽水泥，添加量為總顆粒料的8%，烘焙時(shí)升溫至200~300°C進(jìn)行干燥，得到TSl =38%，Tc=12%，S彡0.1%，H20彡2%，余量包含二氧化硅等雜質(zhì)的復(fù)合硅碳球成品。
[0019]該復(fù)合硅碳球作為某鋼廠120t轉(zhuǎn)爐在鐵水硅含量< 0.8%或倒?fàn)t鋼水溫度偏低時(shí)使用，添加500kg復(fù)合硅碳球可提高溫度35~40°C。每加500kg復(fù)合硅碳球可多加廢鋼4-4.5噸，減少了鐵水和提溫用鐵合金用量，降低了煉鋼成本。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種硅片切割廢砂漿制造復(fù)合硅碳球的方法，其特征在于包括下述步驟: 第一步，將硅片切割時(shí)產(chǎn)生的廢砂漿進(jìn)行回收，按常規(guī)方法將其中的聚乙二醇提取出來(lái)另用，得到含有碳化硅和硅粉的漿料； 第二步，將第一步的漿料制成濾餅，晾曬至水分小于10%后，破碎成粒度小于3_的顆粒料，經(jīng)化學(xué)分析確定其中的總硅含量后分類庫(kù)存待用； 第三步，稱取粘合劑和潤(rùn)濕劑，與第二步制成的顆粒料混合后制成粒徑小于50mm的還料，入爐烘焙，待其水分小于2%時(shí)冷卻出爐，得到復(fù)合硅碳球成品； 第四步，烘焙好的復(fù)合硅碳球成品篩去不合格的顆粒后送檢并包裝入庫(kù)，成品復(fù)合硅碳球的理化指標(biāo)為:TSl = 30-70%, Tc = 10-25%, S 彡 0.1%，Η20 ( 2%。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅片切割廢砂漿制造復(fù)合硅碳球的方法，其特征在于:所述粘合劑包括有機(jī)粘合劑和無(wú)機(jī)粘合劑，其中有機(jī)粘合劑包括糊精、淀粉、羧甲基纖維素或聚乙烯醇，無(wú)機(jī)粘合劑包括鋁酸鹽水泥、硅酸鹽水泥或硅酸鈉。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅片切割廢砂漿制造復(fù)合硅碳球的方法，其特征在于:所述潤(rùn)濕劑包括水以及糊精、聚乙烯醇、氫氧化鈉或羧甲基纖維素的水溶液。4.權(quán)利要求1制造的復(fù)合硅碳球在煉鋼時(shí)作為復(fù)合脫氧劑的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種硅片切割廢砂漿制造復(fù)合硅碳球的方法，首先將硅片切割時(shí)產(chǎn)生的廢砂漿進(jìn)行回收，將聚乙二醇提取出來(lái)另用，剩余的含有碳化硅和硅粉的漿料制成濾餅，晾曬至水分小于10%后，破碎成粒度小于3mm的顆粒料，經(jīng)化學(xué)分析確定其中的總硅含量后分類庫(kù)存待用；稱取粘合劑和潤(rùn)濕劑，與顆粒料混合后制成粒徑小于50mm的坯料，入爐烘焙，待其水分小于2%時(shí)冷卻出爐，得到理化指標(biāo)為：TSi=30~70%，Tc=10~25%，S≤0.1%，H2O≤2%的復(fù)合硅碳球成品。本發(fā)明制造工藝簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)了硅片切割加工過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品-廢砂漿中所含資源的綜合利用，大大減少了環(huán)境污染，產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
【IPC分類】C21C7/06
【公開(kāi)號(hào)】CN105385807
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510663660
【發(fā)明人】池震宇
【申請(qǐng)人】鄭州新達(dá)冶金技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2016年3月9日
【申請(qǐng)日】2015年10月15日