專利名稱：一種硅的回收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種回收方法，特別是一種硅的回收方法。
背景技術(shù)：
目前硅片已廣泛應(yīng)用于太陽能工業(yè)及電子產(chǎn)業(yè)，而硅片的制作通常是對(duì)硅晶棒進(jìn)行切割獲得。其中，硅晶棒切割通常是以切割工具伴隨使用切削油(例如聚乙二醇，PEG)對(duì)硅晶棒進(jìn)行切割而產(chǎn)生含硅砂漿，使得該含硅砂漿中通常包含有碳化硅、硅、切削油以及切削工具的切削損失等成分。若直接將含硅砂漿丟棄，不僅造成環(huán)境污染，亦將造成原料材料的浪費(fèi)。因此，目前已有相關(guān)單位投入研發(fā)含硅砂漿中碳化硅及硅的回收相關(guān)技術(shù)。目前已知硅的回收方法，通常是先在含硅砂漿中加入大量分離助劑(例如水或有機(jī)溶劑等)來稀釋含硅砂漿，再用多級(jí)過濾對(duì)含硅砂漿進(jìn)行過濾，使液態(tài)的切削油及水與固態(tài)的碳化硅及硅分離。過濾后獲得的固態(tài)碳化硅及硅通?？衫孟铝袔追N方式進(jìn)行分罔1.高溫分離由于碳化硅的熔點(diǎn)為2545°C，硅之熔點(diǎn)為1412°C，因此可利用二者熔點(diǎn)不同的特性，用電爐進(jìn)行高溫分離，將碳化硅與硅分離。然而，此法不但耗能大，污染嚴(yán)重，又受限于中國臺(tái)灣法規(guī)限制，因此較不可行。2.重液分離重液分離是將該碳化硅與硅置入比重介于碳化硅與硅的比重之間的有機(jī)溶劑(如溴仿)中，再進(jìn)行高速離心，如此，比重低于有機(jī)溶劑的硅將浮于液面，而比重高于有機(jī)溶劑的碳化硅將沉淀于有機(jī)溶劑中，使碳化硅與硅進(jìn)行分離，進(jìn)而獲得可回收再利用之硅。然而，此法由于有機(jī)溶劑的添加，該有機(jī)溶劑的毒性將會(huì)造成環(huán)境污染問題，而該有機(jī)溶劑的低閃火點(diǎn)亦容易造成制程上的危險(xiǎn)性；再且，高速離心的設(shè)備價(jià)格昂貴，亦將造成回收成本增加的缺點(diǎn)。3.泡沫浮選此法是通過將界面活性劑加到碳化硅與硅中，界面活性劑形成泡沫，由于該界面活性劑對(duì)碳化硅的親和性較高，因此會(huì)將碳化硅吸附于上層，而硅將會(huì)沉淀至下層，如此，便可將碳化硅與硅進(jìn)行分離。然而，該界面活性劑與有機(jī)溶劑相同具有毒性及低閃火點(diǎn)的缺點(diǎn)，將造成此法具有環(huán)境污染及制程上危險(xiǎn)性的缺點(diǎn)?；谏鲜鲈颍斜匾M(jìn)一步改良上述硅的回收方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種硅的回收方法，以低耗能的方式獲得不同態(tài)樣的含硅產(chǎn)物；以避免使用有機(jī)溶劑分離硅；以避免使用高速離心方式分尚娃。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下1. 一種硅的回收方法之一，是對(duì)含硅砂漿中硅的回收方法，含硅砂漿含有碳化硅、硅、雜質(zhì)及分散液；回收其中硅的方法步驟如下1)過濾將包含碳化硅、硅、雜質(zhì)及分散液的含硅砂漿過濾，得到初步濾除分散液含雜質(zhì)的碳化硅/硅混合物；2)殘液去除對(duì)初步濾除分散液含雜質(zhì)的碳化硅/硅混合物進(jìn)行加熱，溫度> 250°C，使殘留的分散液揮發(fā)，獲得含雜質(zhì)的碳化硅/硅混合物；3)酸洗除雜質(zhì)將含雜質(zhì)的碳化硅/硅混合物浸置于酸性溶液或包含有助劑的酸性溶液中，通過酸性溶液溶解碳化硅/硅混合物中的雜質(zhì)，再過濾去除溶有雜質(zhì)的酸性溶液，獲得初步去除雜質(zhì)的碳化硅/硅混合物；4)攪拌將去除雜質(zhì)的碳化硅/硅混合物加入pH2. 5 14的水介質(zhì)中，進(jìn)行攪拌，待碳化硅/硅混合物沉淀后過濾，得到沉淀的碳化硅/硅混合物及懸浮有硅的液態(tài)介質(zhì)；5)純化將懸浮有硅的液態(tài)介質(zhì)過濾，濾除液態(tài)介質(zhì)，得到硅粉。上述幻純化步驟中，進(jìn)行電磁強(qiáng)磁選去除包覆有磁性顆粒的硅粉，取出獲得純化后的硅。2. —種硅的回收方法之二，是對(duì)含硅砂漿中硅的回收方法，含硅砂漿含有碳化硅、 硅、雜質(zhì)及分散液；回收其中硅的方法步驟如下1)過濾將包含碳化硅、硅、雜質(zhì)及分散液的含硅砂漿過濾，得到初步濾除分散液含雜質(zhì)的碳化硅/硅混合物；2)殘液去除對(duì)初步濾除分散液含雜質(zhì)的碳化硅/硅混合物進(jìn)行加熱，溫度> 250°C，使殘留的分散液揮發(fā)，獲得含雜質(zhì)的碳化硅/硅混合物；3)酸洗除雜質(zhì)將含雜質(zhì)的碳化硅/硅混合物浸置于酸性溶液或包含有助劑的酸性溶液中，通過酸性溶液溶解碳化硅/硅混合物中的雜質(zhì)，再過濾去除溶有雜質(zhì)的酸性溶液，獲得初步去除雜質(zhì)的碳化硅/硅混合物；4)固液分離將去除雜質(zhì)的碳化硅/硅混合物置于堿性溶液中，堿性溶液溶解碳化硅/硅混合物中的硅，得到碳化硅沉淀和溶有硅的堿性溶液，分離后得到溶有硅的堿性溶液；5)硅再制將溶有硅的堿性溶液通入二氧化碳，或進(jìn)行酸化沉淀，使溶有硅的堿性溶液中的硅因酸化沉淀而形成硅膠，過濾獲得硅膠；經(jīng)焙燒得到二氧化硅。上述硅的回收方法之二中的4)固液分離步驟中堿性溶液是氫氧化鈉、氨水、氫氧化鉀或其混合物的水溶液。上述硅的回收方法之二中的幻硅再制步驟中獲得硅膠后，另以氯化銨或氯化鈉電解質(zhì)水溶液清洗該硅膠后，再進(jìn)行過濾取出該硅膠并進(jìn)行焙燒，獲得二氧化硅。
上述硅的回收方法之一或硅的回收方法之二中的幻酸洗除雜質(zhì)步驟中的酸性溶液，是鹽酸、硝酸、硫酸、氫氟酸或其混合物；所述的助劑是雙氧水。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較的有益效果是1.本發(fā)明硅的回收方法，通過攪拌步驟進(jìn)行攪拌，利用碳化硅及硅的顆粒尺寸及比重差異使二者進(jìn)行初步分離，因此無須使用如高速離心機(jī)等昂貴設(shè)備，因此可降低回收成本，懸浮于該液態(tài)介質(zhì)中的硅可再純化使用，減少物料損耗。2.本發(fā)明硅的回收方法，在固液分離步驟及硅再制步驟將所獲得在溶有硅的堿性溶液，經(jīng)酸化可獲得硅膠，或者再進(jìn)行過濾培燒便可獲得二氧化硅回收使用。因此，本發(fā)明硅的回收方法可得不同樣態(tài)的含硅產(chǎn)物，包含有硅粉、硅膠及二氧化硅，達(dá)到提升整體回收率及減少物料浪費(fèi)的功效。3.本發(fā)明硅的回收方法，能避免使用有機(jī)溶劑分離硅減少環(huán)境污染且降低制程中的危險(xiǎn)。


圖1是本發(fā)明一種硅的回收方法之一的流程示意圖。圖中過濾步驟S11、殘液去除步驟S12、酸洗除雜質(zhì)S13、攪拌步驟S14、純化步驟 S15。圖2是本發(fā)明一種硅的回收方法之二的流程示意圖。圖中過濾步驟S21、殘液去除步驟S22、酸洗除雜質(zhì)步驟S23、固液分離步驟S24、 硅再制步驟S25。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合本發(fā)明的較佳實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明。實(shí)施例1本發(fā)明硅的回收方法之一如圖1所示，本發(fā)明硅的回收方法之一包含過濾步驟S11、殘液去除步驟S12、酸洗除雜質(zhì)S13、攪拌步驟S14及純化步驟S15。1.過濾步驟Sll將包含碳化硅、硅、雜質(zhì)及分散液的含硅砂漿過濾，得到初步濾除分散液的碳化硅
/硅混合物。更詳細(xì)地說，含硅的含硅砂漿是切削硅晶棒的切削廢液，因此含硅砂漿包含有碳化硅、硅及分散液的成分，分散液是一般常用的切削液體，例如聚乙二醇(PEG)等切削液， 含硅砂漿中甚至可能包含有其它雜質(zhì)，例如切削工具所產(chǎn)生的碎屑，通常為鐵屑或者其它金屬的碎屑等雜質(zhì)。本實(shí)施例是對(duì)該含硅砂漿進(jìn)行過濾，例如可選擇以納濾機(jī)或薄膜過濾器對(duì)該含硅砂漿進(jìn)行過濾，將分散液初步濾除，而獲得包含有碳化硅及硅成分的初步濾除分散液的碳化硅/硅混合物。由于此過濾步驟Sll僅對(duì)液態(tài)的分散液及固態(tài)的碳化硅及硅成分進(jìn)行初步的固液分離，因此，無須額外添加分離助劑(例如水)，不但可降低回收成本， 亦使得濾除的分散液可直接回收使用，無須擔(dān)心因分離助劑的添加而造成變質(zhì)的問題。2.殘液去除步驟S12和3.酸洗除雜質(zhì)S13
對(duì)初步去除雜質(zhì)的碳化硅/硅混合物進(jìn)行加熱，溫度> 250°C，使殘留的分散液揮發(fā)，獲得碳化硅/硅混合物。將此碳化硅/硅混合物置于酸性溶液中(例如鹽酸、硝酸、硫酸、氫氟酸或其混合物等)，進(jìn)一步溶解其中的雜質(zhì)，濾除溶有雜質(zhì)的酸性溶液，獲得去除雜質(zhì)的碳化硅/硅混合物。其中，酸性溶液中較佳是另包含有助劑，例如雙氧水等助劑，以提高酸性溶液對(duì)雜質(zhì)的溶解效率。舉例來說，本實(shí)施例選擇濃度為3M之硫酸并加入濃度為 Iwt %之雙氧水作為酸性溶液溶解雜質(zhì)。更詳細(xì)地說，過濾步驟Sll僅初步進(jìn)行固液分離，因此進(jìn)一步對(duì)碳化硅/硅混合物加熱至殘留的分散液揮發(fā)而去除。舉例而言，本實(shí)施例系選擇將該硅泥置于裂解爐內(nèi)以 2500C以上溫度進(jìn)行蒸餾加熱，而使碳化硅/硅混合物中殘存的分散液揮發(fā)至裂解爐上方， 而在該裂解爐上方所收集到的氣態(tài)分散液可利用沸點(diǎn)之差異冷凝回收使用。加熱后便可獲得碳化硅/硅混合物，將此碳化硅/硅混合物置于酸性溶液中，進(jìn)一步溶解其中的雜質(zhì)，濾除溶有雜質(zhì)的酸性溶液，獲得去除雜質(zhì)的碳化硅/硅混合物。4.攪拌步驟S14將去除雜質(zhì)的碳化硅/硅混合物加入pH2. 5 14的水介質(zhì)中，進(jìn)行攪拌，待碳化硅/硅混合物沉殿后，得到沉淀的碳化硅/硅混合物及懸浮有硅的液態(tài)介質(zhì)。更詳細(xì)地說，將去除雜質(zhì)的碳化硅/硅混合物置于液態(tài)介質(zhì)中進(jìn)行攪拌后靜置， 例如，本實(shí)施例系選擇將該碳化硅/硅混合物置放于PH2. 5 14之水中，且攪拌器選擇以 100 3000rpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌后，待碳化硅/硅混合物沉淀得沉淀的碳化硅/硅混合物及懸浮有硅的液態(tài)介質(zhì)。4.純化步驟S15將懸浮有硅的液態(tài)介質(zhì)過濾，濾除液態(tài)介質(zhì)，得到硅粉；將硅粉加到酸性溶液中， 進(jìn)一步溶解硅粉中的雜質(zhì)，再濾除酸性溶液后得到純化后的硅粉。更詳細(xì)地說，大部分的硅會(huì)懸浮于該液態(tài)介質(zhì)中，濾除該液態(tài)介質(zhì)后，便可獲得硅。例如，以薄膜過濾器將該液態(tài)介質(zhì)濾除后，便獲得硅粉供回收使用。其中，該硅粉較佳是再以酸性溶液清洗，例如本實(shí)施例系以20wt%之硫酸溶液進(jìn)行清洗，用該酸性溶液進(jìn)一步去除該硅中的雜質(zhì)(例如鐵屑)，由于可能有部分具磁性雜質(zhì)被硅粉包覆而無法被該酸性溶液溶解，因此較佳系另進(jìn)行電磁強(qiáng)磁選，以通過強(qiáng)磁力磁吸該酸性溶液無法溶解的雜質(zhì)，例如本實(shí)施例系選擇以2T(Fesla)強(qiáng)度的強(qiáng)磁場磁吸該酸性溶液無法溶解的雜質(zhì)，以提升該硅粉中雜質(zhì)的去除效果，便可獲得高純度的硅。至此，便完成本發(fā)明硅的回收方法之
ο實(shí)施例2本發(fā)明硅的回收方法之二如圖2所示，本發(fā)明硅的回收方法之二包含過濾步驟S21、殘液去除步驟S22、酸洗除雜質(zhì)步驟S23、固液分離步驟SM及硅再制步驟S25。1.過濾步驟S21與實(shí)施例1所述的過濾步驟Sll相同。2.殘液去除步驟S22與實(shí)施例1所述的殘液去除步驟S12相同。3.酸洗除雜質(zhì)步驟S23與實(shí)施例1所述的酸洗除雜質(zhì)步驟S13相。4.固液分離步驟S23將去除雜質(zhì)的碳化硅/硅混合物置于堿性溶液中，堿性溶液溶解碳化硅/硅混合物中的硅，得到溶有硅的堿性溶液；更詳細(xì)地說，由于該碳化硅/硅混合物中仍含有碳化硅的成分，因此，本實(shí)施例是將該碳化硅/硅混合物置于堿性溶液〔例如氫氧化鈉(NaOH)、氨水(NH4OH)、氫氧化鉀(KOH) 堿性溶液或其混合物〕中，通過堿性溶液將碳化硅/硅混合物中的硅成分溶出，使硅與碳化硅分離。例如本實(shí)施例是以濃度為2M氫氧化鈉水溶液作為堿性溶液，使得碳化硅/硅混合物中的硅成分將會(huì)溶解于氫氧化鈉溶液中而形成硅酸鈉溶液。5.硅再制步驟S24將溶有硅的堿性溶液通入二氧化碳，或進(jìn)行酸化沉淀，使溶有硅的堿性溶液中的硅因酸化沉淀而形成硅膠，分離出硅膠，將硅膠經(jīng)焙燒，獲得二氧化硅。其中另以氯化銨或氯化鈉電解質(zhì)水溶液清洗該硅膠后，再進(jìn)行過濾取出該硅膠并進(jìn)行培燒，以獲得二氧化硅。更詳細(xì)地說，透過對(duì)該溶有硅的堿性溶液進(jìn)行酸化，可產(chǎn)生沉淀而獲得硅膠。舉例說明，本實(shí)施例是通過在溶有硅的堿性溶液中通入二氧化碳，或者加入如前述的酸性溶液， 以使該堿性溶液中的硅因酸化而沉淀形成硅膠，將硅膠分離后焙燒，獲得二氧化硅；或者， 再進(jìn)一步以至少一種電解質(zhì)(例如氯化銨或氯化鈉等電解質(zhì))的水溶液對(duì)硅膠進(jìn)行水洗， 以避免該酸性溶液殘留，并將硅膠經(jīng)過濾取出后再以300°C之溫度進(jìn)行培燒2小時(shí)，便可獲得二氧化硅。至此，便完成本發(fā)明硅的回收方法之二。雖然本發(fā)明已利用上述較佳實(shí)施例揭示，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技藝者在不脫離本發(fā)明之精神和范圍之內(nèi)，相對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行各種更動(dòng)與修改仍屬本發(fā)明所保護(hù)之技術(shù)范疇。
權(quán)利要求
1.一種硅的回收方法，其特征在于，是對(duì)含硅砂漿中硅的回收方法，含硅砂漿含有碳化硅、硅、雜質(zhì)及分散液；回收其中硅的方法步驟如下1)過濾將包含碳化硅、硅、雜質(zhì)及分散液的含硅砂漿過濾，得到初步濾除分散液含雜質(zhì)的碳化硅/硅混合物；2)殘液去除對(duì)初步濾除分散液含雜質(zhì)的碳化硅/硅混合物進(jìn)行加熱，溫度> 250°C，使殘留的分散液揮發(fā)，獲得含雜質(zhì)的碳化硅/硅混合物；3)酸洗除雜質(zhì)將含雜質(zhì)的碳化硅/硅混合物浸置于酸性溶液或包含有助劑的酸性溶液中，通過酸性溶液溶解碳化硅/硅混合物中的雜質(zhì)，再過濾去除溶有雜質(zhì)的酸性溶液，獲得初步去除雜質(zhì)的碳化硅/硅混合物；4)攪拌將去除雜質(zhì)的碳化硅/硅混合物加入PH2. 5 14的水介質(zhì)中，進(jìn)行攪拌，待碳化硅/ 硅混合物沉淀后過濾，得到沉淀的碳化硅/硅混合物及懸浮有硅的液態(tài)介質(zhì)；5)純化將懸浮有硅的液態(tài)介質(zhì)過濾，濾除液態(tài)介質(zhì)，得到硅粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅的回收方法，其特征在于，所述幻純化步驟中，進(jìn)行電磁強(qiáng)磁選去除包覆有磁性顆粒之硅粉，取出獲得純化后的硅。
3.—種硅的回收方法，其特征在于，是對(duì)含硅砂漿中硅的回收方法，含硅砂漿含有碳化硅、硅、雜質(zhì)及分散液；回收其中硅的方法步驟如下1)過濾將包含碳化硅、硅、雜質(zhì)及分散液的含硅砂漿過濾，得到初步濾除分散液含雜質(zhì)的碳化硅/硅混合物；2)殘液去除對(duì)初步濾除分散液含雜質(zhì)的碳化硅/硅混合物進(jìn)行加熱，溫度> 250°C，使殘留的分散液揮發(fā)，獲得含雜質(zhì)的碳化硅/硅混合物；3)酸洗除雜質(zhì)將含雜質(zhì)的碳化硅/硅混合物浸置于酸性溶液或包含有助劑的酸性溶液中，通過酸性溶液溶解碳化硅/硅混合物中的雜質(zhì)，再過濾去除溶有雜質(zhì)的酸性溶液，獲得初步去除雜質(zhì)的碳化硅/硅混合物；4)固液分離將去除雜質(zhì)的碳化硅/硅混合物置于堿性溶液中，堿性溶液溶解碳化硅/硅混合物中的硅，得到碳化硅沉淀和溶有硅的堿性溶液，分離后得到溶有硅的堿性溶液；5)硅再制將溶有硅的堿性溶液通入二氧化碳，或進(jìn)行酸化沉淀，使溶有硅的堿性溶液中的硅因酸化沉淀而形成硅膠，過濾獲得硅膠；經(jīng)焙燒得到二氧化硅。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的硅的回收方法，其特征在于，所述4)固液分離中堿性溶液是氫氧化鈉、氨水、氫氧化鉀或其混合物的水溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的硅的回收方法，其特征在于，所述幻硅再制獲得硅膠后，另以氯化銨或氯化鈉電解質(zhì)水溶液清洗該硅膠后，再進(jìn)行過濾取出該硅膠并進(jìn)行焙燒，獲得二氧化硅。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求3所述的硅的回收方法，其特征在于，所述3)酸洗除雜質(zhì)步驟中的酸性溶液，是鹽酸、硝酸、硫酸、氫氟酸或其混合物；所述的助劑是雙氧水。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種硅的回收方法，是對(duì)含硅砂漿中硅的回收方法，方法一包含1.過濾步驟獲得硅泥；2.殘液去除步驟獲得一碳化硅/硅混合物；3.攪拌步驟獲得沉淀的碳化硅/硅混合物及懸浮有硅的液態(tài)介質(zhì)；4.純化步驟獲得硅粉。方法二包含如前述該過濾步驟及該殘液去除步驟后進(jìn)行；3.固液分離步驟，獲得溶有硅的堿性溶液；4.硅再制步驟獲得含硅產(chǎn)物。本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)是1.無須使用如高速離心機(jī)等昂貴設(shè)備，因此可降低回收成本；2.可獲得不同樣態(tài)的含硅產(chǎn)物，包含有硅粉、硅膠及二氧化硅，因此達(dá)到提升整體回收率及減少物料浪費(fèi)的功效。3.本發(fā)明硅的回收方法，能避免使用有機(jī)溶劑分離硅減少環(huán)境污染且降低制程中的危險(xiǎn)。
文檔編號(hào)C01B33/02GK102167323SQ20111002139
公開日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月12日
發(fā)明者劉永浩, 孫玉龍, 蔡明哲 申請(qǐng)人:虹京環(huán)保有限公司