[發(fā)明專(zhuān)利]一種從含有重?fù)降墓枇现蟹蛛x硅料的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910197608.7
• 申請(qǐng)日: 2009-10-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102040222A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪賀杏;施美生;王明輝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海九晶電子材料股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C01B33/037
• 分類(lèi)號(hào): C01B33/037
• 代理公司: 上海天翔知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31224
• 代理人: 陳學(xué)雯

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化工分離技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種分離硅料的方法，具體涉及一種從含有重?fù)降墓枇现蟹蛛x硅料的方法。

背景技術(shù)

由于硅材料資源極其豐富，生產(chǎn)工藝相當(dāng)?shù)某墒欤w硅太陽(yáng)能電池在未來(lái)的十年內(nèi)將繼續(xù)占據(jù)銷(xiāo)售和應(yīng)用的主導(dǎo)市場(chǎng)，預(yù)計(jì)到21世紀(jì)中葉，太陽(yáng)能發(fā)電在整個(gè)能源結(jié)構(gòu)中將占20％-50％。在全球范圍內(nèi)，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)將在地面得到大規(guī)模的推廣應(yīng)用，太空光伏電站在不久的將來(lái)也將有望實(shí)現(xiàn)。

隨著光伏等半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，出現(xiàn)了大量的殘次品硅片，自然損耗的電路芯片等，這類(lèi)硅廢料的回收利用將成為太陽(yáng)能級(jí)硅原料的一個(gè)重要來(lái)源，太陽(yáng)能級(jí)硅原料的產(chǎn)品技術(shù)要求是：p型，電阻率大于0.5Ω·cm，氧低于1.0×10¹⁸atom/cm³，回收硅廢料對(duì)降低太陽(yáng)能的生產(chǎn)成本和改善環(huán)境污染有著十分重要的意義。

由于回收的硅廢料含有硅片在加工和使用過(guò)程中的各種摻雜和沾污，需要進(jìn)行多步清洗處理，對(duì)于低電阻率高濃度摻雜的重?fù)焦枇虾碗s質(zhì)富集料，需要對(duì)其電阻率和導(dǎo)電型號(hào)檢測(cè)后才能使用。目前，硅材料檢測(cè)的方法有用電阻率檢測(cè)儀和型號(hào)檢測(cè)儀，由人工將硅料逐片或逐粒挑選，和最近流行的染色法將重?fù)焦枇先旧笤儆扇斯⑷旧仙腜型或者N型挑出。這類(lèi)方法不但消耗大量的勞動(dòng)力使得硅材料回收行業(yè)成為勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，而且，漏檢和工人對(duì)檢測(cè)要點(diǎn)掌握不足，都會(huì)使檢測(cè)的效率大大降低，需要復(fù)檢才有保障。經(jīng)過(guò)我們多次試驗(yàn)證明對(duì)顆粒在2毫米以下的硅料使用以上方法，工人每人每天檢出量少于50g，因此，要想利用這部分硅料亟需一種簡(jiǎn)單準(zhǔn)確效率高的檢測(cè)分選方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有分選廢硅料所采用的方法費(fèi)時(shí)，費(fèi)力，效率低下，分選質(zhì)量不能保證的問(wèn)題，并提供一種從含有重?fù)降墓枇现蟹蛛x硅料的方法。

本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問(wèn)題：

一種從含有重?fù)降墓枇现蟹蛛x硅料的方法，至少包括：

將含有重?fù)降墓枇贤度氲剿嵯匆褐刑幚恚玫降谝怀恋砦锛吧细∥铮{(diào)節(jié)第一沉淀物的酸堿度至中性。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是用化學(xué)方法對(duì)含有重?fù)降墓枇线M(jìn)行分離，主要原理是：硅料在含有雜質(zhì)時(shí)，其富含雜質(zhì)的區(qū)域的化學(xué)電勢(shì)能和表面活性也隨之改變，硅料的雜質(zhì)富集區(qū)，其化學(xué)電動(dòng)勢(shì)大，反應(yīng)速度快，因此選擇含酸的洗液對(duì)含有重?fù)降墓枇线M(jìn)行處理，就會(huì)使含有低濃度和高濃度雜質(zhì)(含有重?fù)?的硅料得到選擇性的腐蝕，含酸洗液首先和含有重?fù)降墓枇线M(jìn)行反應(yīng)，并產(chǎn)生氣體推動(dòng)重?fù)焦枇仙仙瑥亩纬缮细∥铮械蜐舛入s質(zhì)的硅料由于反應(yīng)慢，產(chǎn)生的氣體不多，從而形成第一沉淀物，這樣，即可從含有重?fù)降墓枇现蟹蛛x出硅料(含有低濃度雜質(zhì)或沒(méi)有)。

應(yīng)用上述原理對(duì)廢硅料進(jìn)行分離需要選擇合適的酸洗液，本發(fā)明所述酸洗液為氟化氫、硝酸、醋酸、水的混合物，所述氟化氫、硝酸、醋酸的質(zhì)量百分比濃度為48-52％、69-72％、98-99％，氟化氫、硝酸、醋酸、水的體積比為1∶3∶16-17∶9-11，下面解釋本發(fā)明選擇氟化氫、硝酸、醋酸、水這四種物質(zhì)作為酸洗液的合理性：

硝酸和硅反應(yīng)產(chǎn)生二氧化硅，其原理為：

Si+2HNO₃→SiO₂+2HNO₂

2HNO₂→NO+NO₂+H₂O

在加入硝酸的前提下，加入氫氟酸可以加快反應(yīng)速度，并生成二氧化硅膜，該二氧化硅薄膜具有親水性，隨著二氧化硅薄膜的增厚，二氧化硅薄膜顯示的顏色也隨之變化，一般為藍(lán)黑色、黑色或者土黃色，因此重?fù)焦枇仙细『罂梢院苋菀椎牡玫奖嬲J(rèn)，即使低濃度硅料上浮，同樣可以將其與重?fù)焦枇蠀^(qū)別開(kāi)來(lái)。從這點(diǎn)可以看出，使用本發(fā)明所述酸洗液可使廢硅料的分離工作變得簡(jiǎn)單。

所加入的醋酸和水都是酸洗液中的緩沖劑，控制反應(yīng)的效果和速率，常用的緩沖劑有氫氟酸或水，氫氟酸雖然能腐蝕二氧化硅，但是在沒(méi)有緩沖劑時(shí)，由于其腐蝕速率太快，往往腐蝕效果不好，加入醋酸或水以后能使硅的表面變得光亮。所以在硝酸-氟化氫中可以加入水或醋酸予以稀釋。另一方面，在酸洗液溶液中硝酸幾乎全都電離，因此氫離子濃度較高，而醋酸是弱酸，電離度較小，它的電離反應(yīng)為：

CH₃COOH→CH₃COO^-+H⁺