[發(fā)明專利]一種以廢石英坩堝為原料生產(chǎn)熔融鈍角石英砂的方法

無效

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• 申請日: 2012-03-16
• 公開（公告）號: CN103112862A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張雷
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇融匯石英材料科技有限公司
• 主分類號: C01B33/12
• 分類號: C01B33/12;B09B3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于熔融石英砂加工領(lǐng)域，尤其涉及一種以廢石英坩堝為原料工業(yè)化生產(chǎn)坩堝用熔融鈍角石英砂的方法。

背景技術(shù)

坩堝是用耐火的材料所制的器皿或熔化罐，當有固體要以大火加熱時，就必須使用坩堝。坩堝按制作的原材料可分為、石墨坩堝、石英坩堝、瓷坩堝、剛玉坩堝、碳化硅坩堝、白金坩鍋、鎳坩堝。石英坩堝是坩堝的一個重要品種，可在1450℃以下使用，具有高純度、耐溫性強、尺寸大、精度高、保溫性好、節(jié)約能源、質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點。石英坩堝分透明、半透明和不透明三種，半透明石英坩堝是生產(chǎn)多晶硅、拉制大直徑單晶硅、發(fā)展大規(guī)模集成電路必不可少的基礎(chǔ)材料。目前常用來拉制單晶硅的石英坩堝為18英寸、20英寸、22英寸等幾種。目前國內(nèi)坩堝生產(chǎn)技術(shù)比較成熟，其工藝流程為：1.將高純石英砂真空裝入石墨成型模具；2.真空電弧熔制；3.自然冷卻脫模；4.冷加工噴砂；5.超凈清洗、高壓噴淋、自動烘干；6加溫烘烤、真空包裝得到成品。目前國內(nèi)生產(chǎn)石英坩堝使用的主要原料高純石英砂需由美國或挪威進口，這樣就造成了如下缺陷，1.原料的價格高昂，進一步導致石英坩堝的生產(chǎn)成本大大增加，也使石英坩堝的銷售價格較高；2.?原料的來源、數(shù)量和時間得不到保障；如使用國產(chǎn)石英砂雖克服了原料價格高、來源、數(shù)量和時間都得不到保障的缺陷，但國產(chǎn)高純石英砂生產(chǎn)的石英坩堝質(zhì)量受到限制，在拉制單晶硅時其穩(wěn)定性稍差。為了克服上述缺陷、降低石英坩堝的生產(chǎn)成本并廢物利用，本公司在大量實驗的基礎(chǔ)上開發(fā)了一種以廢石英坩堝為原料生產(chǎn)制備石英坩堝用熔融鈍角石英砂的方法，其生產(chǎn)工藝為：廢石英坩鍋料破碎、酸洗、水提純、篩分、高溫燒結(jié)熔融、冷卻后破碎、篩分、磁選后得到石英坩堝用熔融鈍角石英砂，所謂鈍角是指石英砂的顆粒呈多邊狀、棱角狀而非放射針刺狀，石英砂的規(guī)格為0.075mm—4.5mm，外觀為半透明結(jié)晶狀，其特點是SiO2含量在99.9%以上。該工藝流程的主要優(yōu)點是：所用設(shè)備少、投資小、無有毒有害氣體和液體排放、產(chǎn)品質(zhì)量好、可批量生產(chǎn)并生產(chǎn)出高質(zhì)量的石英坩堝用熔融鈍角石英砂，該石英砂可替代國外進口高純石英砂來生產(chǎn)石英坩堝，該方法廢物利用，既產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟效益，又產(chǎn)生了巨大的社會效益。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要解決的問題是提供一種以廢石英坩堝為原料工業(yè)化生產(chǎn)坩堝用熔融鈍角石英砂的方法，該方法是本公司在大量實驗的基礎(chǔ)上開發(fā)了出來的，主要優(yōu)點是：所用設(shè)備少、投資小、無有毒有害氣體和液體排放、產(chǎn)品質(zhì)量好、可替代國外進口高純石英砂來生產(chǎn)石英坩堝；該方法廢物利用，既產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟效益，又產(chǎn)生了巨大的社會效益。本發(fā)明使用的原料為廢石英坩堝料、濃度為10%-15%的稀鹽酸、濃度為47%的氫氟酸、水。

本發(fā)明可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種以廢石英坩堝為原料工業(yè)化生產(chǎn)坩堝用熔融鈍角石英砂的方法，其特征由以下步驟構(gòu)成：

（1）將廢石英坩堝料送入破碎機破碎為粒度為5mm—10mm的顆粒狀。

（2）將破碎后的廢石英坩堝顆粒送入酸池，用濃度為10%-15%的稀鹽酸和濃度為47%的氫氟酸按4:1的比例混合的混合酸浸泡72-74小時，酸洗的目的是除去廢石英坩堝顆粒中所含的附著物及氧化物。

（3）將酸池中混合酸浸泡后的廢石英坩堝顆粒撈出后，立即送入水洗機用水沖洗除酸，除酸后的廢石英坩堝顆粒經(jīng)篩分后送入高溫燒結(jié)爐，調(diào)爐內(nèi)溫度為1800℃-1900℃，熔化時間為11-15小時，得到坩堝料熔融體。

（4）熔化結(jié)束后停止向高溫燒結(jié)爐供電，降溫至常溫冷卻后得到大塊的固體熔融坩堝料，先經(jīng)機械沖擊成小塊后送入破碎機破碎，破碎后的物料經(jīng)篩分后，顆粒規(guī)格在4.5mm以上的返回破碎機繼續(xù)破碎，規(guī)格為0.075mm—4.5mm之間的熔融鈍角石英砂送入磁選機，在磁選機內(nèi)磁場作用下，將含磁的、含有金屬的石英砂去除后得到成品。

本發(fā)明的有益效果是：提供了一種以廢石英坩堝為原料工業(yè)化生產(chǎn)坩堝用熔融鈍角石英砂的方法，該方法廢物利用，既產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟效益，又產(chǎn)生了巨大的社會效益，且所用設(shè)備少、投資小、無有毒有害氣體和液體排放、產(chǎn)品可替代國外進口高純石英砂來生產(chǎn)石英坩堝。

具體實施方式

下面結(jié)合具體的實施例，進一步詳細描述本發(fā)明。

實施例1