專利名稱：從硅片切割廢砂漿中回收硅粉的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種對太陽能行業(yè)、電子行業(yè)中硅片切割或磨削加工所產(chǎn)生的切割廢砂漿進行綜合回收利用的技術，具體是一種從硅片切割廢砂漿中回收硅粉的方法。
背景技術：
在太陽能行業(yè)、電子行業(yè)中，硅片需要進行切割操作，而切割操作中需要使用硬度高、粒度小且粒徑分布集中的碳化硅微粉作為主要切削介質。為使碳化硅微粉在切削過程中分散均勻，同時及時帶走切削過程中產(chǎn)生的巨大的摩擦熱，通常需先將碳化微粉按照一定比例加入到以聚乙二醇(PEG)為主要原料合成的水溶性硅片切割液中，并充分分散，配制成均勻穩(wěn)定的切割砂漿后，用于硅片切割。所述切割液的主要作用是使砂漿具有良好的流動性，使碳化硅顆粒能夠在切割體系中均勻分散，在鋼線的高速運動中以均勻平穩(wěn)的切割力場作用于硅棒表面，同時及時帶走切割熱和破碎顆粒，保證硅片的表面質量。由于破碎碳化硅顆粒和鋸下的硅顆粒不斷混入切割體系，加上切割過程產(chǎn)生的切割熱導致切割液本身的質變，切割液在使用數(shù)次后必須更換。更換下來的切割廢砂漿一般包括切割液(包含聚乙二醇、乙二醇、乙二醇單甲醚、 表面活性劑、滲透劑及粘度調節(jié)劑)，碳化硅微粉，多晶硅微粉(或單晶硅微粉)，以及鋸線碎屑等雜質。其中的主要成分為45 50%的聚乙二醇溶液，45%左右的碳化硅，以及5 10%左右的從硅棒上鋸下的多晶硅粉(或單晶硅粉)。如何在回收聚乙二醇、碳化硅同時把硅粉從廢砂漿中分離出來，并進一步用于制造硅片的原料，對于硅片加工行業(yè)來說具有十分重要的現(xiàn)實意義和經(jīng)濟價值。在中國專利CN101130237中公開了一種通過對廢砂漿固液分離、有機溶劑浮選、 氣體浮選、磁力分選為主要工藝手段的分離方法。在中國專利CN101879481A中公開了一種通過對廢砂漿固液分離、干燥、電選、熔化提純?yōu)橹饕に囀侄蔚姆蛛x方法。在中國專利 CN101792142A中公開了一種通過對廢砂漿固液分離、有機溶劑浮選、助溶劑制團塊、高溫定向凝固成硅錠為主要工藝手段的分離方法。在中國專利CN101671022A中公開了一種通過對廢砂漿干燥、無機鹽溶液沉淀、酸洗、高溫熔鑄為主要工藝手段的分離方法。在中國專利 CN101792141A中公開了一種通過對廢砂漿添加鹽酸洗滌、添加阿拉伯膠沉淀、電泳分離為主要工藝手段的分離方法。在中國專利CN101683981A中公開了一種通過對廢砂漿固液分離、強氧化劑反應、稀王水清洗、單晶爐熔煉為主要工藝手段的分離方法。上述的各種方法各有特色，各有利弊。其中，CN101130237方法獲得的硅粉純度較低。CN101879481A、CN101792142A、CN101671022A、CN101683981A 等方法都需要昂貴的熔煉設備和專業(yè)技術配合，回收成本較高。CN101792141A方法不能兼顧廢砂漿中其他成分如聚乙二醇和碳化硅的回收利用
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服目前切割廢砂漿回收行業(yè)中存在的固液分離困難、回收得到的各種產(chǎn)品純度不高、綜合回收率較低、回收過程顧此失彼等普遍問題，提供一種從硅片切割廢砂漿中回收硅粉(多晶硅或單晶硅)的方法，該方法在從硅片切割廢砂漿中回收聚乙二醇和碳化硅的同時，實現(xiàn)了多晶硅或單晶硅的回收，提高了太陽能制造行業(yè)中的資源可再生利用程度，達到了清潔生產(chǎn)要求。按照本發(fā)明提供的技術方案一種從硅片切割廢砂漿中回收硅粉的方法，其特征在于包括如下步驟
(1)、切割廢砂漿的固液分離在可連續(xù)運行的分離設備中，將切割廢砂漿進行固液分離，得到固體沉淀物和含硅液體兩部分，固體沉淀物留作回收制造碳化硅的原料，回用于切割生產(chǎn)線，含硅液體轉入下一步驟繼續(xù)處理；
(2)、含硅液體的精密分離在可連續(xù)運行的分離設備中，進一步將步驟(1)中獲得的含硅液體進行精密分離，得到聚乙二醇和多晶硅/單晶硅濕粉兩部分，其中的多晶硅/單晶硅濕粉轉入下一步驟繼續(xù)處理；其中的聚乙二醇按照公開號CN101565649A的專利文件中的方法回收，得到純度為99. 5%的聚乙二醇成品，然后回用于切割生產(chǎn)線；
(3)、液態(tài)浮選將多晶硅/單晶硅濕粉轉移至懸浮罐內(nèi)，然后加入預先配制好的浮選液，攪拌混合均勻，靜置廣4小時后得到富含硅粉的含硅懸浮液和富含碳化硅的沉淀物，含硅懸浮液轉入下一步驟繼續(xù)處理；
(4)、精密過濾將含硅懸浮液泵入精密過濾器進行過濾，以去除其中存在的大顆粒硅及非硅雜質，經(jīng)過精密過濾后的含硅懸浮液轉入下一步驟繼續(xù)處理；
(5)、膜分離將經(jīng)過精密過濾后的含硅懸浮液泵入膜分離系統(tǒng)中，根據(jù)工藝要求，選用合適分子量的過濾膜，進行膜分離操作，含硅懸浮液中大于過濾膜分子量的多晶硅/單晶硅物質不能通過過濾膜，被膜分離系統(tǒng)截留濃縮，截留濃縮下來的濕態(tài)硅粉轉入下一步驟繼續(xù)處理；含硅懸浮液中小于過濾膜分子量的物質(包括懸浮液、以及懸浮液中的金屬離子和超微小顆粒)才能通過膜分離系統(tǒng)，將通過膜分離系統(tǒng)的物質收集起來，重新用于配制步驟(3)中的浮選液；
(6)、酸洗將濕態(tài)硅粉轉移到清洗容器內(nèi)，向濕態(tài)硅粉中加入預先配制好的酸洗液進行酸洗，以去除切割高溫作用形成的氧化硅層；酸洗時間為H4小時，酸洗后的硅粉采用純水漂洗至PH中性，漂洗后的硅粉經(jīng)沉淀操作、離心分離或壓濾操作后成為半干硅粉，然后轉入下一步驟繼續(xù)處理；
(7)、真空干燥由于硅粉在一般加溫干燥過程中容易被再次氧化，所以本發(fā)明采用真空干燥設備對半干硅粉進行干燥處理，得到純度在99. 5^99. 9%的硅粉。作為本發(fā)明的進一步改進，所述的可連續(xù)運行的分離設備為立式離心分離機、臥式離心分離機、沉降分離器或水力分離器。作為本發(fā)明的進一步改進，在進行切割廢砂漿的固液分離時，所述切割廢砂漿的黏度需要調節(jié)至5(Tl50CpS。所述切割廢砂漿的黏度調節(jié)方法為將切割廢砂漿加溫至 3(T120°C，或/和在切割廢砂漿中加入1(Γ100%體積比的稀釋劑；所述的稀釋劑為低分子量
聚乙二醇或水。作為本發(fā)明的進一步改進，所述切割廢砂漿的固液分離采用離心分離方式，離心力為1200g 2000g ；所述含硅液體的精密分離采用離心分離方式，離心力為1750g 3100g。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述浮選液的密度介于多晶硅/單晶硅密度與碳化硅密度之間，浮選液的密度為2. 6(T3. 10g/cm3 ；懸浮罐攪拌轉速為60飛00轉/分；按重量配比計，所述浮選液的用量為多晶硅/單晶硅濕粉量的2飛倍。所述液態(tài)浮選在懸浮罐中進行，懸浮罐采用高分子材料或鋼結構襯膠制造，徑高比優(yōu)選為1:2 4。液態(tài)浮選的原理如下通過配制一種含有不同有機溶劑的浮選液，使浮選液的比重介于多晶硅/單晶硅和碳化硅及鋸線碎屑的比重之間，加入多晶硅/單晶硅濕粉， 在懸浮罐內(nèi)利用機械攪拌充分混合，靜置一段時間后，即可實現(xiàn)不同比重物質的懸浮和沉淀。富含硅粉的物質因為比重輕而懸浮于上層，富含碳化硅的物質因為比重重而沉淀于浮選罐底部。作為本發(fā)明的進一步改進，所述浮選液由聚乙二醇加適量的無機鹽組成，或由三溴甲烷酒精溶液或二溴甲烷酒精溶液中的一種或一種以上混合而成。所述無機鹽包括但不僅限于氯化鈉、氯化鉀、氯化鈣之中的一種或幾種。作為本發(fā)明的進一步改進，所述精密過濾器為袋式過濾器或濾芯式過濾器；過濾的形式可以為濾渣收集式或濾渣自排放式，過濾介質可采用有機或無機濾材制成；過濾精度范圍是廣50um;在精密過濾時，可選用單套過濾器或多套不同精度的過濾器進行串聯(lián)后分級過濾。進行精密過濾的目的是去除被加工液體中可能存在的大顆粒硅及非硅雜質，包括廢砂漿在收集、儲運等環(huán)節(jié)可能混入的比重輕于或接近于多晶硅/單晶硅的雜質(如線鋸設備擦洗布掉下的碎片纖維、包裝容器碎屑等)。去除這些雜質可以保證后道工序設備的運行安全，也能提高硅粉純度。作為本發(fā)明的進一步改進，所述膜分離系統(tǒng)中的過濾膜以卷式膜、板式膜、中空纖維膜或陶瓷膜為核心介質；過濾膜的材質可以是有機膜或無機膜；過濾膜的分子量為 10000 5000000麗，過濾操作溫度為5 95°C，過濾操作時壓力為0. 20 1. 50 MPa0膜分離的目的在于簡化硅濃縮工藝、減少后道工藝步驟中酸的耗用量、保證懸浮液回收利用、提高終端產(chǎn)品純度。作為本發(fā)明的進一步改進，所述酸洗液是鹽酸、硫酸、氫氟酸中的一種或一種以上的混合物，酸洗液的濃度是59T25% (w/w)，溫度是5 65°C。作為本發(fā)明的進一步改進，所述真空干燥設備可以為錐式真空干燥設備、 箱式真空干燥設備等；進一步地，當采用雙錐式真空干燥設備時，干燥設備真空度應為-0. 08 -0. 096 MPa0本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，優(yōu)點在于
1、適用性強本發(fā)明以切割廢砂漿回收的大生產(chǎn)工藝為研究起點，所述的工藝和設備要求，可與國內(nèi)外現(xiàn)有的從切割廢砂漿中回收聚乙二醇和碳化硅的主流技術的前道工藝和前道設備兼容。只要對部分工藝和設備進行調整和補充，就可在回收聚乙二醇和碳化硅的同時，實現(xiàn)回收多晶硅/單晶硅的回收利用，使以往被全部浪費掉的硅原料變廢為寶，大幅提升了資源利用率。2、本發(fā)明的方法回收得到的硅料純度可以達到99. 5%以上，只要再經(jīng)過熔煉處理，就可以回用于硅片制造，回用方便。3、傳統(tǒng)的碳化硅回收工藝需要花費大量的堿材料去反應混雜在碳化硅原料中的硅粉，本發(fā)明可以省卻大部分堿耗，減少了原料消耗。傳統(tǒng)的碳化硅回收工藝存在大量酸堿廢水排放和治理問題，而本發(fā)明將硅料回收利用，大大減少了廢水排放量，減少了污染物產(chǎn)
Hjfio


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施例方式下面結合具體附圖和實施例對本發(fā)明做進一步描述。實施例1
在用江蘇科理德再生科技有限公司進行硅粉回收試驗。該公司以前只回收聚乙二醇和碳化硅，切割廢砂漿中的硅粉全部丟棄。將本發(fā)明所述的方法與該公司以往的生產(chǎn)工藝相結合，調整了前道生產(chǎn)工藝，把一次固液分離工藝調整為二次分離；同時新增或改造了部分關鍵設備及其輔助設備，包括精密過濾器、膜分離設備、浮選罐、真空干燥設備等，建成了 600L/小時的硅粉回收試驗生產(chǎn)線。試驗的工藝流程圖如圖1所示，具體情況如下
用于試驗的切割廢砂漿的主要成分為按重量百分比計，45%的聚乙二醇溶液，46%的碳化硅，8%的單晶硅粉，其余為雜質。取2000kg的切割廢砂漿，以連續(xù)加料的方式注入離心分離機中，將切割廢砂漿進行固液分離，離心力為1550g ；得到1050kg的固體沉淀物(內(nèi)含約15%液體成分)和950kg 的含硅液體，固體沉淀物留作回收制造碳化硅的原料，回用于切割生產(chǎn)線，含硅液體轉入下一步驟繼續(xù)處理。將950kg的含硅液體通過離心分離機進一步精密分離，離心力為2700g ；得到 760kg的聚乙二醇和195kg的單晶硅濕粉，其中的單晶硅濕粉轉入下一步驟繼續(xù)處理；其中的聚乙二醇按照公開號CN101565649A的專利文件中的方法回收，得到純度為99. 5%的聚乙二醇成品，然后回用于切割生產(chǎn)線。將195 kg單晶硅濕粉全部轉移至懸浮罐內(nèi)，然后加入450kg的浮選液，攪拌混合均勻，攪拌轉速為240轉/分，攪拌時間為90min ；靜置3小時后得到430 kg富含硅粉的含硅懸浮液和60 kg富含碳化硅的沉淀物。所述浮選液由聚乙二醇加無機鹽組成，其密度為 2. 73 g/cm3。將430kg的含硅懸浮液用泵全部泵入袋式過濾器進行過濾，過濾介質采用聚丙烯 (PP)濾材制成，過濾精度是5um ；通過精密過濾去除其中存在的大顆粒硅及非硅雜質，經(jīng)過精密過濾后的含硅懸浮液有420kg，轉入下一步驟繼續(xù)處理；
將經(jīng)過精密過濾后的420kg的含硅懸浮液泵入膜分離系統(tǒng)中，選用分子量為3000000 MW的過濾膜，在溫度為35°C，壓力為0.85 MI^a的條件下進行膜分離操作，獲得220 kg的濕態(tài)硅粉；含硅懸浮液中的通過膜分離系統(tǒng)的物質收集起來，重新用于配制浮選液；
將220kg的濕態(tài)硅粉轉移到清洗容器內(nèi)，向濕態(tài)硅粉中加入預先配制好的220 kg的酸洗液，酸洗12小時，以去除切割高溫作用形成的氧化硅層；所述酸洗液采用鹽酸，其濃度是 12. 5% (w/w)，溫度是30°C ；酸洗后的硅粉采用純水漂洗至PH中性，漂洗后的硅粉經(jīng)沉淀操
7作、離心分離或壓濾操作后成為半干硅粉，然后轉入下一步驟繼續(xù)處理；
由于硅粉在一般加溫干燥過程中容易被再次氧化，所以需要采用真空干燥設備對半干硅粉進行干燥處理。本實施例采用雙錐回轉式真空干燥機對185kg的半干硅粉進行干燥處理，真空度為-0. 082MPa，干燥獲得純度為99. 52%的硅粉共120kg。在上述試驗中，從試驗線回收的聚乙二醇和碳化硅產(chǎn)品質量，符合并略好于按原工藝生產(chǎn)所獲得的產(chǎn)品，且聚乙二醇和碳化硅回收率未見下降。回收得到的單晶硅粉，經(jīng)檢測純度達到99. 52%，已經(jīng)被常州某單晶硅棒制造公司作為原料試用。實施例2
從鎮(zhèn)江大成新能源公司的在線回收系統(tǒng)所廢棄的含硅廢渣中回收多晶硅粉試驗。試驗的工藝流程圖如圖1所示，具體情況如下
用于試驗的含硅廢渣的主要成分為按重量百分比計，24%的聚乙二醇溶液，16%的碳化硅，57. 6%的多晶硅粉，其余為雜質。取500kg的含硅廢渣，向其中加入200kg的回收切割液(取自江蘇科理德再生科技有限公司)和200kg的純水作為稀釋劑，充分混合后形成切割廢砂漿，切割廢砂漿以連續(xù)加料的方式注入離心分離機中，進行固液分離，離心力為1200g;得到IOOkg的固體沉淀物(內(nèi)含約20%液體成分)和800kg的含硅液體，固體沉淀物大部分為碳化硅碎片和微小顆粒，留作回收制造碳化硅磨料的原料，含硅液體轉入下一步驟繼續(xù)處理。將800kg的含硅液體通過離心分離機進一步精密分離，離心力為ISOOg ；得到 440kg的含水聚乙二醇和360kg的多晶硅濕粉，其中的多晶硅濕粉轉入下一步驟繼續(xù)處理； 其中的聚乙二醇按照公開號CN101565649A的專利文件中的方法回收，得到純度為99. 5%的聚乙二醇成品，然后回用于切割生產(chǎn)線。將360 kg多晶硅濕粉全部轉移至懸浮罐內(nèi)，然后加入900kg的浮選液，攪拌混合均勻，攪拌轉速為60轉/分，攪拌時間為ISOmin ；靜置4小時后得到1200 kg富含硅粉的含硅懸浮液和60 kg富含碳化硅的沉淀物。所述浮選液由三溴甲烷酒精溶液組成，其密度為 2. 90 g/cm3。將1200kg的含硅懸浮液用泵全部泵入袋式過濾器進行過濾，過濾介質采用聚丙烯(PP)濾材制成，過濾精度是50um ；通過精密過濾去除其中存在的大顆粒硅及非硅雜質， 經(jīng)過精密過濾后的含硅懸浮液有1150kg，轉入下一步驟繼續(xù)處理；
將經(jīng)過精密過濾后的1150kg的含硅懸浮液泵入膜分離系統(tǒng)中，選用分子量為10000 MW的過濾膜，在溫度為5°C，壓力為1.50 MPa的條件下進行膜分離操作，獲得600 kg的濕態(tài)硅粉；含硅懸浮液中的通過膜分離系統(tǒng)的物質收集起來，重新用于配制浮選液；
將600kg的濕態(tài)硅粉轉移到清洗容器內(nèi)，向濕態(tài)硅粉中加入預先配制好的600 kg的酸洗液，酸洗1小時，以去除切割高溫作用形成的氧化硅層；所述酸洗液采用鹽酸和氫氟酸混合而成，其總濃度是5% (w/w)，溫度是65°C;酸洗后的硅粉采用純水漂洗至PH中性，漂洗后的硅粉經(jīng)沉淀操作、離心分離或壓濾操作后成為半干硅粉300kg，然后轉入下一步驟繼續(xù)處理；
由于硅粉在一般加溫干燥過程中容易被再次氧化，所以需要采用真空干燥設備對半干硅粉進行干燥處理。本實施例采用雙錐回轉式真空干燥機對300kg的半干硅粉分批進行干燥處理，真空度為-0. 085MPa，干燥獲得純度為99. 63%的硅粉共225kg。
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實施例3
在賽普(無錫)膜科技發(fā)展有限公司所屬中試車間進行的硅粉回收試驗。為了系統(tǒng)研究硅片切割廢砂漿的綜合利用技術，賽普公司建設了中試車間。中試車間的規(guī)模為IOOkg/小時廢砂漿處理能力，兼有廢砂漿離線和在線回收系統(tǒng)功能特點。采用本發(fā)明所述的方法，公司從河北豐強公司獲取了 200kg已經(jīng)放置多年并準備廢棄的廢砂漿進行硅粉回收試驗，以探索本發(fā)明工藝是否適合于陳年庫存廢砂漿的回收利用。試驗的具體情況如下
用于試驗的切割廢砂漿的主要成分為按重量百分比計，43%的聚乙二醇溶液，45%的碳化硅，5%的多晶硅粉、5. 5%的水，其余為雜質。該批廢砂漿由于放置時間超過三年，砂漿中碳化硅和硅粉已經(jīng)嚴重沉淀和板結于容器底部；加上容器口密封不好導致聚乙二醇吸濕，水分高于正常廢砂漿許多。因此，實驗前使用實驗室配置的懸臂式可變速攪拌器對砂漿進行了 26個小時的攪拌，消除了沉淀并混合良好。將200kg混合好的切割廢砂漿加入中試規(guī)模250型離心分離機中，使切割廢砂漿固液分離，調整離心力至1800g，離心時間為1. 5小時；得到IlOkg的固體沉淀物(內(nèi)含約 20%左右的液體成分)和90kg的含硅液體，固體沉淀物經(jīng)檢測碳化硅含量大于95%，含硅液體則轉入下一步驟繼續(xù)處理。將90kg的含硅液體通過250型離心分離機進一步精密分離，將離心力調整為 3100g，離心機運行40 min ；得到77kg的含水聚乙二醇溶液和13kg的多晶硅濕粉。其中的多晶硅濕粉轉入下一步驟繼續(xù)處理；其中的含水聚乙二醇則按照公開號CN101565649A的專利文件中的方法回收，得到純度為99. 7%的聚乙二醇成品。將13 kg多晶硅濕粉倒入懸浮罐內(nèi)。試驗用懸浮罐由透明有機玻璃制成，可清楚看見懸浮過程。然后加入30kg的浮選液，攪拌混合均勻，攪拌轉速為360轉/分，攪拌時間為ISOmin ；靜置4小時后得到40 kg含硅懸浮液和3 kg富碳化硅的沉淀物。所述浮選液由二溴甲烷和酒精混合而成，密度為2.61 g/cm3。將40kg的含硅懸浮液用泵全部泵入濾芯式過濾器過濾，過濾介質采用聚偏氟乙烯(PVDF)濾材制成，過濾精度是Ium ；通過精密過濾去除其中存在的大顆粒硅及非硅雜質， 經(jīng)過精密過濾后的含硅懸浮液38 kg，轉入下一步驟繼續(xù)處理；
將經(jīng)過精密過濾后的38kg的含硅懸浮液泵入膜分離系統(tǒng)中，選用分子量為500000 MW 的過濾膜，在溫度為95°C，壓力為0.20 MI^a的條件下進行膜分離操作，獲得12 kg的濕態(tài)硅粉；含硅懸浮液中的可以通過膜分離系統(tǒng)的物質共^kg,收集后可再用于配制浮選液；
將12kg的濕態(tài)硅粉轉移到清洗容器內(nèi)，在濕態(tài)硅粉中加入預先配制好的12kg的酸洗液，酸洗M小時，去除硅粉外的氧化硅覆蓋層；所述酸洗液采用鹽酸和氫氟酸混合而成，其濃度是25% (w/w)，溫度是5°C ；酸洗后的硅粉用純水漂洗至PH6. 7，漂洗后的硅粉經(jīng)自然沉淀移除上清液后成為半干硅粉，然后轉入下一步驟繼續(xù)處理；
為防止硅粉在干燥過程中被再次氧化，采用真空干燥箱對半干硅粉進行干燥處理。真空干燥箱對IOkg的半干硅粉進行干燥處理，干燥獲得純度為99. 5%的多晶硅粉共7. 5kgo在上述試驗中可以看出，即使是庫存時間過長，品質較差的廢砂漿，只要系統(tǒng)按照本發(fā)明方法進行回收利用，照樣能變廢為寶。
權利要求
1.一種從硅片切割廢砂漿中回收硅粉的方法，其特征在于包括如下步驟(1)、切割廢砂漿的固液分離在可連續(xù)運行的分離設備中，將切割廢砂漿進行固液分離，得到固體沉淀物和含硅液體兩部分，固體沉淀物留作回收制造碳化硅的原料，含硅液體轉入下一步驟繼續(xù)處理；(2)、含硅液體的精密分離在可連續(xù)運行的分離設備中，進一步將步驟(1)中獲得的含硅液體進行精密分離，得到聚乙二醇和多晶硅/單晶硅濕粉兩部分，其中的多晶硅/單晶硅濕粉轉入下一步驟繼續(xù)處理；(3)、液態(tài)浮選將多晶硅/單晶硅濕粉轉移至懸浮罐內(nèi)，然后加入預先配制好的浮選液，攪拌混合均勻，靜置廣4小時后得到富含硅粉的含硅懸浮液和富含碳化硅的沉淀物，含硅懸浮液轉入下一步驟繼續(xù)處理；(4)、精密過濾將含硅懸浮液泵入精密過濾器進行過濾，以去除其中存在的大顆粒硅及非硅雜質，經(jīng)過精密過濾后的含硅懸浮液轉入下一步驟繼續(xù)處理；(5)、膜分離將經(jīng)過精密過濾后的含硅懸浮液泵入膜分離系統(tǒng)中，根據(jù)工藝要求，選用合適分子量的過濾膜，進行膜分離操作，含硅懸浮液中大于過濾膜分子量的多晶硅/單晶硅物質被膜分離系統(tǒng)截留濃縮，截留濃縮下來的濕態(tài)硅粉轉入下一步驟繼續(xù)處理；將含硅懸浮液中通過膜分離系統(tǒng)的物質收集起來，重新用于配制步驟(3)中的浮選液；(6)、酸洗將濕態(tài)硅粉轉移到清洗容器內(nèi)，向濕態(tài)硅粉中加入預先配制好的酸洗液進行酸洗，以去除切割高溫作用形成的氧化硅層；酸洗時間為H4小時，酸洗后的硅粉采用純水漂洗至PH中性，漂洗后的硅粉經(jīng)沉淀操作、離心分離或壓濾操作后成為半干硅粉，然后轉入下一步驟繼續(xù)處理；(7)、真空干燥采用真空干燥設備對半干硅粉進行干燥處理，得到純度在99.5^99. 9% 的硅粉。
2.如權利要求1所述的從硅片切割廢砂漿中回收硅粉的方法，其特征在于所述的可連續(xù)運行的分離設備為立式離心分離機、臥式離心分離機、沉降分離器或水力分離器。
3.如權利要求1所述的從硅片切割廢砂漿中回收硅粉的方法，其特征在于在進行切割廢砂漿的固液分離時，所述切割廢砂漿的黏度需要調節(jié)至5(Tl50Cps。
4.如權利要求3所述的從硅片切割廢砂漿中回收硅粉的方法，其特征在于所述切割廢砂漿的黏度調節(jié)方法為將切割廢砂漿加溫至3(T120°C，或/和在切割廢砂漿中加入 1(Γ100%體積比的稀釋劑；所述的稀釋劑為低分子量聚乙二醇或水。
5.如權利要求1所述的從硅片切割廢砂漿中回收硅粉的方法，其特征在于所述切割廢砂漿的固液分離采用離心分離方式，離心力為120(T2000g ；所述含硅液體的精密分離采用離心分離方式，離心力為1750g 3100g。
6.如權利要求1所述的從硅片切割廢砂漿中回收硅粉的方法，其特征在于所述浮選液的密度為2. 6(T3. 10g/cm3 ；懸浮罐攪拌轉速為60飛00轉/分；按重量配比計，所述浮選液的用量為多晶硅/單晶硅濕粉量的2飛倍。
7.如權利要求1所述的從硅片切割廢砂漿中回收硅粉的方法，其特征在于所述浮選液由聚乙二醇加適量的無機鹽組成，或由三溴甲烷酒精溶液或二溴甲烷酒精溶液中的一種或一種以上混合而成。
8.如權利要求1所述的從硅片切割廢砂漿中回收硅粉的方法，其特征在于所述精密過濾器為袋式過濾器或濾芯式過濾器；過濾的形式可以為濾渣收集式或濾渣自排放式，過濾介質可采用有機或無機濾材制成；過濾精度范圍是HOum ；在精密過濾時，可選用單套過濾器或多套不同精度的過濾器進行串聯(lián)后分級過濾。
9.如權利要求1所述的從硅片切割廢砂漿中回收硅粉的方法，其特征在于所述膜分離系統(tǒng)中的過濾膜以卷式膜、板式膜、中空纖維膜或陶瓷膜為核心介質；過濾膜的材質可以是有機膜或無機膜；過濾膜的分子量為1000(T5000000MW，過濾操作溫度為5 95°C，過濾操作時壓力為0. 20 1· 50 MPa0
10.如權利要求1所述的從硅片切割廢砂漿中回收硅粉的方法，其特征在于所述酸洗液是鹽酸、硫酸、氫氟酸中的一種或一種以上的混合物，酸洗液的濃度是59T25%(W/W)，溫度是5 65°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從硅片切割廢砂漿中回收硅粉的方法。其包括切割廢砂漿的固液分離、含硅液體的精密分離、液態(tài)浮選、精密過濾、膜分離、酸洗和真空干燥共七個步驟，得到純度在99.5~99.9%的硅粉。本發(fā)明克服了目前切割廢砂漿回收行業(yè)中存在的固液分離困難、回收得到的各種產(chǎn)品純度不高、綜合回收率較低、回收過程顧此失彼等普遍問題，能夠在從硅片切割廢砂漿中回收聚乙二醇和碳化硅的同時，實現(xiàn)了多晶硅或單晶硅的回收，提高了太陽能制造行業(yè)中的資源可再生利用程度，達到了清潔生產(chǎn)要求。
文檔編號C01B33/02GK102173419SQ20111004761
公開日2011年9月7日 申請日期2011年2月28日 優(yōu)先權日2011年2月28日
發(fā)明者戴永琪, 戴臻寧, 李蕾 申請人:江蘇科理德再生科技有限公司