專利名稱：從金剛石線鋸切割硅片廢料漿中回收多晶硅的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種多晶硅的回收方法，具體涉及ー種從金剛石線鋸切割硅片廢料漿中回收多晶硅的方法。
背景技術(shù)：
目前硅片切割主要采用碳化硅微粉和切割液以及鋼線進(jìn)行切割，從現(xiàn)有的專利文獻(xiàn)來看，多數(shù)方法回收的硅料很難達(dá)到太陽能級多晶硅的要求。主要問題在于碳化硅微粉、切割液以及鋼線引入的各種雜質(zhì)很難去除，特別是極少量超細(xì)的碳化硅微粉去除不掉。隨著金剛石線鋸的制備技術(shù)不斷發(fā)展，金剛石線鋸從用于硅錠切方逐步用于硅片的切割，目前在日本部分企業(yè)已經(jīng)采用該技術(shù)用于硅片的切割，國內(nèi)也有不少企業(yè)在進(jìn)行 硅片切割實(shí)驗(yàn)，估計(jì)將來會較大規(guī)模使用。但使用金剛石線鋸切割硅片所產(chǎn)生的廢漿料仍然含有40%以上的硅粉，這部分硅粉如不能回收利用，則無法有效降低硅片的生產(chǎn)成本。因此，從廢漿料中回收多晶硅必然有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。所以研究如何從金剛石線鋸切割硅片廢料漿中回收多晶硅的方法具有很強(qiáng)的緊迫性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供ー種回收純度高、物質(zhì)能量損耗的從金剛石線鋸切割硅片廢料漿中回收多晶硅的方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
提供ー種包括以下步驟的從金剛石線鋸切割硅片廢料漿中回收多晶硅的方法
(O向待處理的金剛石線鋸切割硅片廢料漿(主要包括金剛石微粉、硅粉、水基切削液、金屬雜質(zhì)等)中加入純水調(diào)節(jié)料漿質(zhì)量百分比濃度為10% 20%，然后置離心分離裝置中進(jìn)行離心分離，去除分離液，壓濾得到硅含量> 90%的固體物料；
(2)按照固體物料混合酸=I1 2的質(zhì)量比向置于反應(yīng)釜中的上述固體物料加入無機(jī)混合酸，調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)速為50 90r/min，反應(yīng)溫度控制為50 70°C，反應(yīng)10 12小時后脫酸，以純水清洗至中性后壓濾，得濾餅；
(3)取上步所得濾餅加純水造漿，調(diào)節(jié)其料漿質(zhì)量百分比濃度為2 5%，再以旋流分級裝置分離出大部分金剛石，壓濾后得到硅含量> 99%的硅料；
(4)將上述硅料均勻分散于比重為2.4 3. 5g/cm3的重液中后，再以離心機(jī)對其進(jìn)行離心分離，取上層硅料用純水反復(fù)清洗去除重液后，壓濾得濾餅；金剛石線鋸切割硅片時采用的是水性冷卻液，不引入有機(jī)物等雜質(zhì)，并且金剛石具有較高的比重，達(dá)到3. 5g/cm3 (硅的密度為2. 34 g/cm3,碳化娃為3. I 3. 2 g/cm3),易于通過重液方式進(jìn)行娃和金剛石的分離。(5)對上步所得濾餅以純水造漿，調(diào)節(jié)其料漿質(zhì)量百分比濃度至I 3%后，通入大孔離子交換樹脂裝置去除離子，壓濾后真空干燥得純度> 99. 99%的硅粉；
(6)以等靜壓機(jī)將上步所得硅粉壓制成塊，然后在多晶硅鑄錠爐中鑄錠，并切除雜質(zhì)，得到純度≥99. 9999%的硅錠。在所述步驟(I)中，所述離心分離裝置為臥式螺旋離心機(jī)或沉降離心機(jī)，其離心轉(zhuǎn)速控制為 1000r/min 1500r/min。在所述步驟(2)中，所述無機(jī)酸混合酸為質(zhì)量百分比濃度> 95%的硫酸、質(zhì)量百分比濃度≥35%的鹽酸、質(zhì)量百分比濃度≥60%的硝酸中的至少兩種。在所述步驟(3)中，所述旋流分級裝置含有6 8級串聯(lián)的旋流器。在所述步驟(4)中，所述重液為溴仿、ニ碘甲烷、鎢酸鈉水溶液中的至少ー種。在所述步驟(5)中，所述離子交換樹脂裝置為陽離子交換器、陰離子交換器I、陰離子交換器2以及陰陽離子混合樹脂交換器的組合。在所述步驟(6)中，多晶硅鑄錠爐的溫度控制為1400 1450°C，鑄錠速度為3 8mm/h。本發(fā)明具有積極有益的效果
1.エ藝流程簡單、回收成本低廉，易于エ業(yè)化生產(chǎn)；
2.回收所得的多晶硅純度高，附加值高且用途廣泛。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)ー步闡述本發(fā)明。下述實(shí)施例中所涉及的原料及設(shè)備，如無特別說明，均為常規(guī)原料或設(shè)備。實(shí)施例I從金剛石線鋸切割硅片廢料漿中回收多晶硅的方法
(1)在I噸廢料漿加入4噸純水調(diào)節(jié)料漿質(zhì)量百分比為20%，然后進(jìn)行臥式螺旋離心機(jī)離心，板框壓濾機(jī)壓濾得到硅含量為90%的固體物料400公斤；
(2)在3M3反應(yīng)釜中加入400公斤固體物料，加入300公斤95%濃硫酸和100公斤60%硝酸，調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)速為80r/min，控制反應(yīng)釜內(nèi)溫度為50 70°C，反應(yīng)10小時后加水脫酸，清洗至中性后壓濾，得到350公斤濾餅；
(3)對2中所得濾餅加入6.65噸純水造漿，調(diào)節(jié)料漿質(zhì)量百分比為5%，然后采用旋流器分離出大部分金剛石，壓濾后得到含量為99%的硅料300公斤；
(4)將含量為99%的硅料分散在500公斤溴仿中，采用エ業(yè)離心機(jī)離心分離，取上層硅料用純水反復(fù)清洗，壓濾得到硅料290公斤；
(5)對4中所得硅料加入14.21噸純水造漿，調(diào)節(jié)料漿質(zhì)量百分比為3%，通過大孔離子交換樹脂裝置去除離子，壓濾后真空干燥得到99. 99%的硅粉280公斤。采用ICP7700S等離子體質(zhì)譜儀測試結(jié)果如下Al:20. 5PPm ; B :0. 2PPm ； Bi :0. IPPm ； Ca :25. 4PPm ；Cr :0. 3PPm ； Cu: I. I PPm ； Fe :28. 6 PPm ； K:l. 5 PPm; Na: 2. I PPm ； P:0. 3 PPm ； Pb:0. IPPm0(6)對上步所得硅粉采用等靜壓機(jī)壓制成塊，然后在多晶硅鑄錠爐中鑄錠，鑄錠爐的溫度控制為1420°C，鑄錠速度為4mm/h，切除雜質(zhì)，得到純度為99. 9999%的硅錠。采用ICP7700s等離子體質(zhì)譜儀測試結(jié)果如下A1:0. 12PPm ; B :0. 18PPm; Bi :0. 005 PPm ；Ca:0. 08PPm ； Cr:0. 002PPm ； Cu:0. IPPm ； Fe:0. 09PPm ；K:0.02 PPm ； Na:0. 015 PPm ；P:0.22 PPm ； Pb :0. 002 PPm0實(shí)施例2從金剛石線鋸切割硅片廢料漿中回收多晶硅的方法(1)在I噸廢料漿加入9噸純水調(diào)節(jié)料漿質(zhì)量百分比為10%，然后進(jìn)行臥式螺旋離心機(jī)離心，板框壓濾機(jī)壓濾得到硅含量為92%的固體物料390公斤；
(2)在3M3反應(yīng)釜中加入390公斤固體物料，加入200公斤95%濃硫酸、100公斤60%硝酸以及100公斤35%濃鹽酸，調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)速為80r/min，控制反應(yīng)釜內(nèi)溫度為50 70°C，反應(yīng)12小時后加水脫酸，清洗至中性后壓濾，得到330公斤濾餅；
(3)對2中所得濾餅加入10.67噸純水造漿，調(diào)節(jié)料漿質(zhì)量百分比為3%，然后采用旋流器分離出大部分金剛石，壓濾后得到含量為99. 1%的硅料295公斤；
(4)將含量為99.1%的硅料分散在500公斤鎢酸鈉重液中，重液比重為3. 2g/cm3，采用エ業(yè)離心機(jī)離心分離，取上層硅料用純水反復(fù)清洗，壓濾得到硅料280公斤；
(5)對上步中所得硅料加入13.72噸純水造漿，調(diào)節(jié)料漿質(zhì)量百分比為2%，通過大孔離子交換樹脂裝置去除離子，壓濾后真空干燥得到99. 995%的硅粉275公斤。采用ICP7700s等離子體質(zhì)譜儀測試結(jié)果如下Al: 15. 6PPm ; B :0. 19PPm; Bi :0. IPPm ； Ca: 14. 2PPm ；Cr:0. 25PPm ； Cu:0. 4 PPm ； Fe:13. 3 PPm ； K:l. I PPm ； Na:I. 6 PPm ； P:0.27 PPm ；Pb :0.11 PPm。(6)對上步中所得硅粉采用等靜壓機(jī)壓制成塊，然后在多晶硅鑄錠爐中鑄錠，鑄錠爐的溫度控制為1440°C，鑄錠速度為5mm/h，切除雜質(zhì)，得到純度為99. 9999%的硅錠。采用ICP7700s等離子體質(zhì)譜儀測試結(jié)果如下A1:0. 05PPm; B :0. 17PPm ； Bi :0. 004 PPm ；Ca:0. 03PPm ； Cr:0. 003PPm ； Cu:0. 02PPm; Fe:0. 05PPm ；K:0. OlPPm ； Na:0. 012 PPm ；P :0.23 PPm ； Pb :0. 001 PPm。改變上述實(shí)施例中的各個具體的參數(shù)，可形成多個具體的實(shí)施例，均為本發(fā)明的常見變化范圍，在此不再一一詳述。
權(quán)利要求
1.一種從金剛石線鋸切割硅片廢料漿中回收多晶硅的方法，包括以下步驟 (1)向待處理的金剛石線鋸切割硅片廢料漿中加入純水調(diào)節(jié)料漿質(zhì)量百分比濃度為10% 20%，然后置離心分離裝置中進(jìn)行離心分離，去除分離液，壓濾得到硅含量> 90%的固體物料； (2)按照固體物料混合酸=I1 2的質(zhì)量比向置于反應(yīng)釜中的上述固體物料加入無機(jī)混合酸，調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)速為50 90r/min，反應(yīng)溫度控制為50 70°C，反應(yīng)10 12小時后脫酸，以純水清洗至中性后壓濾，得濾餅； (3)取上步所得濾餅加純水造漿，調(diào)節(jié)其料漿質(zhì)量百分比濃度為2 5%，再以旋流分級裝置分離出金剛石，壓濾后得到硅含量> 99%的硅料； (4)將上述硅料均勻分散于比重為2.4 3. 5g/cm3的重液中后，再以離心機(jī)對其進(jìn)行離心分離，取上層硅料用純水反復(fù)清洗去除重液后，壓濾得濾餅； (5 )對上步所得濾餅以純水造漿，調(diào)節(jié)其料漿質(zhì)量百分比濃度至I 3%后，通入大孔離子交換樹脂裝置去除離子，壓濾后真空干燥得純度> 99. 99%的硅粉； (6)以等靜壓機(jī)將上步所得硅粉壓制成塊，然后在多晶硅鑄錠爐中鑄錠，并切除雜質(zhì)，得到純度彡99. 9999%的硅錠。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的從金剛石線鋸切割硅片廢料漿中回收多晶硅的方法，其特征在于，在所述步驟(I)中，所述離心分離裝置為臥式螺旋離心機(jī)或沉降離心機(jī)，其離心轉(zhuǎn)速控制為 1000r/min 1500r/min。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的從金剛石線鋸切割硅片廢料漿中回收多晶硅的方法，其特征在于，在所述步驟(2)中，所述無機(jī)酸混合酸為質(zhì)量百分比濃度> 95%的硫酸、質(zhì)量百分比濃度彡35%的鹽酸、質(zhì)量百分比濃度彡60%的硝酸中的至少兩種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的從金剛石線鋸切割硅片廢料漿中回收多晶硅的方法，其特征在于，在所述步驟(3)中，所述旋流分級裝置含有6 8級串聯(lián)的旋流器。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的從金剛石線鋸切割硅片廢料漿中回收多晶硅的方法，其特征在于，在所述步驟(4)中，所述重液為溴仿、ニ碘甲烷、鎢酸鈉水溶液中的至少ー種。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的從金剛石線鋸切割硅片廢料漿中回收多晶硅的方法，其特征在于，在所述步驟(5)中，所述離子交換樹脂裝置為陽離子交換器、陰離子交換器I、陰離子交換器2以及陰陽離子混合樹脂交換器的組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的從金剛石線鋸切割硅片廢料漿中回收多晶硅的方法，其特征在于，在所述步驟(6)中，多晶硅鑄錠爐的溫度控制為1400 1450°C，鑄錠速度為3 8mm/h0
全文摘要
本發(fā)明涉及一種回收金剛石線鋸切割硅片廢料漿中多晶硅的方法。主要包括以下步驟將廢料漿進(jìn)行固液分離；在固體物中加入混合酸，反應(yīng)10～12小時后脫酸，清洗至中性；以純水造漿后用旋流器分離出大部分金剛石，壓濾后得到含量為99%的硅料，再將其分散在重液中，離心分離后用純水反復(fù)清洗；將清洗后的料漿通過大孔離子交換樹脂裝置去除離子，干燥得到99.99%的硅粉；硅粉壓制成塊后在多晶硅鑄錠爐中鑄錠，切除雜質(zhì)，得到純度為99.9999%的硅錠。本發(fā)明不同于傳統(tǒng)多晶硅制備及回收技術(shù)，工藝簡單、成本低廉，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C01B33/037GK102642837SQ201210127930
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月27日
發(fā)明者姜維海, 宋賀臣, 羅小軍, 郝玉輝 申請人:河南新大新材料股份有限公司