[發明專利]從硅片切割加工副產物中回收多晶硅的方法

無效

• 申請號: 201110191444.4
• 申請日: 2011-07-11
• 公開（公告）號: CN102351183A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 高德耀
• 申請（專利權）人: 高德耀
• 主分類號: C01B31/36
• 分類號: C01B31/36;C01B33/037
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所 43205
• 代理人: 趙靜華

技術領域

本發明涉及一種從硅片切割液加工副產物中回收多晶硅的方法。

背景技術

多晶硅是用于制作太陽能電池的關鍵材料，在用單晶硅和多晶硅生產太陽能電池板的過程中,必須將單晶硅或多晶硅切割成硅片；在切割硅片的過程中,硅料損失高達40%以上。切割產生微細的高純硅料隨著切割漿料而浪費。CN200710018636.9公開了“一種從切割廢砂漿中回收硅料和硅化硅粉的方法”。是采用丙酮溶劑來溶解砂漿沉淀物中的懸浮劑和粘接劑分子，然后清洗去除懸浮劑和粘接劑分子，再透過離心分離獲得硅粉。然后采用選用二溴甲烷酒精溶液、三溴甲烷酒精溶液、溴化鈣水溶液或溴化鋅水溶液以及碘化鈣水溶液的一種或一種以上混合溶液進行浮選和重力分選，使硅粉和碳化硅一金屬混合粉分離。其缺點是（1）采用丙酮溶解砂漿沉淀物中的懸浮劑和粘接劑分子；丙酮,硅粉均為易燃易爆物品,極容易引起大爆炸,存在相當大的安全隱患。（2）采用二溴甲烷或三溴甲烷酒精溶液均為有毒溶液；而溴化鈣、溴化鋅或碘化鈣水溶液，當密度大于2.4時，該類化合物粘度較大，且需要加溫到60℃以上，且該類重液和硅粉不太浸潤，硅顆粒和碳化硅未能完全分離；所獲得的硅粉純度不高，會夾雜大量的碳化硅顆粒。200910050601.2公開了“一種利用電選從硅晶體切割液中回收多晶硅材料的方法”，該技術采用電選設備,利用硅粉和其它固體雜質如碳化硅、金剛石的介電系數的區別進行電選分離，將分離所得到的硅粉進行熔化。采用該工藝硅粉和碳化硅分離度有限，很難達到高純度硅粉要求。硅片切割過程中,因鋼線高速切割單晶硅或多晶硅，磨料碳化硅和切割所產生的硅粉粘和在一起；切割所產生的硅粉d50在1.3um，且硅粉粒度與碳化硅粒度重合，硅粉碳化硅粉比表面積巨大，單一利用電選工藝，即使多次重復，硅粉純度也小于98%；這種硅粉不能達到用來制備單晶硅或多晶硅純度的要求。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種從硅片切割加工副產物中回收多晶硅的方法。以實現回收純度能達到制作太陽能電池的多晶硅的要求。

本發明的技術方案包括將廢砂漿進行固液分離得到砂漿沉淀物，其特征在于，還包括以下步驟：

（1）在砂漿沉淀物中加入純水調漿成重量百分比為15～25%的漿料，離心分離出重量百分比為30-45%的粗硅物和碳化硅粉；

（2）將粗硅物置于混合酸反應釜中,加入混合無機酸，在溫度60～80℃、攪拌速度40～50轉/分條件下，反應6～8小時；得到初級硅粉料；所述粗硅粉∶混合酸的重量百分比=1∶0.8～2；

（3）將初級硅粉料加入純水調漿成重量百分比為15～25%的漿料；加入到三級超聲波洗滌塔中進行硅粉和碳化硅粉分離；分離出的上浮物為含硅粉80%的中級硅粉,下沉物為碳化硅；

（4）將中級硅粉加入純水調漿成重量百分比為5～20%的漿料,?泵入高頻介電分離裝置中分離出99%的高純硅粉；

（5）將高純硅粉加入純水調漿成重量百分比為3～10%的漿料；泵入電去離子模塊的淡水側；在直流電流的作用下，陽離子雜質通過陽離子交換膜，陰離子雜質經過陰離子交換膜去除；得99.99%的超純硅粉；

（6）將超純硅粉按現有技術經真空脫水、壓制成球團、鑄錠，切去鑄錠上部20mm部分雜質,得到99.9999%的太陽能級多晶硅；或慘入40-50%的西門子硅料拉單晶；重新制作硅片。

所述混合無機酸是95?%以上的硫酸與50%以上的硝酸的混合酸。

所述混合酸中兩種酸的重量百分比是：95?%以上的硫酸∶50%以上的硝酸=1∶0.05～0.3。

所述三級超聲波的頻率分別是：一級為18-20kHz、二級為40?kHz.，三級為50?kHz；

所述高頻介電分離條件是：高頻為0.3～3MHz?,電壓為260～500V。

所述鑄錠溫度為1410～1420℃，鑄錠速率為5～10mm/小時。

本發明與現有技術相比，不使用任何有機溶劑，操作安全，環境友好；所用的混合酸溶液可循環利用，無環保污染，回收的硅物料純度可達到99.9999%，可達到太陽能級多晶硅的純度。

具體實施方式.

實施例1：

1.采用板框式壓濾機將廢砂漿進行固液分離所得到砂漿沉淀物；

2.在2000公斤的砂漿沉淀物中加入純水8000公斤調成20%的漿料；采用臥螺式離心機分離出300公斤粗硅粉；經化學分析，粗硅粉中硅的含量為40%；