[發明專利]利用碳化硅固體廢料制備碳化硅陶瓷的方法

無效

• 申請號: 201210361269.3
• 申請日: 2012-09-26
• 公開（公告）號: CN103086721A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 楊水清;林軍
• 申請（專利權）人: 江蘇盈天化學有限公司
• 主分類號: C04B35/622
• 分類號: C04B35/622;C04B35/565
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務所 32230
• 代理人: 栗仲平

技術領域

本發明屬于固廢回收綜合利用技術領域，具體涉及一種以硅片切割廢砂漿中碳化硅固體廢料為原料，燒結制備碳化硅陶瓷的方法。

背景技術

硅片切割是太陽能光伏電池制造工藝中的關鍵部分。該工藝用于處理單晶硅或者多晶硅的固體硅錠。線鋸首先把硅錠切成方塊，然后切成很薄的硅片。由于在應用上對硅片表面的平整度、潔凈度、導電性等性能指標有嚴格的要求，硅片的切割過程中，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生的巨大的摩擦熱，通常需要先將碳化硅微粉按照一定比例，加入到以聚乙二醇（PEG）為分散劑的水溶液中，制備成碳化硅分散均勻的水溶性硅片切割液。

在線切割過程中，由于碳化硅顆粒與硅棒之間的碰撞和摩擦而產生的破碎碳化硅顆粒和硅顆粒也將混入切割體系中。同時，切割過程產生的切割熱，也會導致切割液本身的質變，因此，切割液在使用幾次后必須更換，由此導致加工成本的增加。所以，硅片切割面臨著大量的廢棄切割液的回收利用問題。切割廢砂漿的組成包含液態組分（聚乙二醇、少量水及其他有機物）和固態組分（碳化硅和在切割過程中產生的硅片顆粒等）。其中液態組分的回收利用已比較成熟，而固態組分還多作為混凝土外加劑回收使用，回收附加值很低。

本發明以硅片切割廢砂漿中碳化硅固體廢料為原料，開發出一種燒結制備碳化硅陶瓷的方法，可以實現這部分廢料的高附加值回收利用。

發明內容

本發明的目的是提供一種利用碳化硅固體廢料為原料，燒結制備碳化硅陶瓷的方法。這是一種用硅片切割廢砂漿中固體廢料為原料，燒結制備碳化硅陶瓷的新技術方案，以實現這部分廢料的高效回收利用。

完成上述發明任務的技術方案是：一種利用碳化硅固體廢料制備碳化硅陶瓷的方法，其特征在于，步驟如下：

⑴.?對硅片切割廢砂漿進行預處理，取其固體廢料為原料；

⑵.?向原料中加入一定比例的聚碳硅烷為燒結助劑，將原料和助劑裝入聚胺脂球磨罐中，以無水乙醇為液相介質，加入一定量的甘油作為粘結劑，用高純度氧化鋁磨球，球磨3小時，以使物料混合均勻；

⑶.?之后加熱蒸發，除去溶劑；

⑷.?再經過粉碎過篩，可得到表面涂有聚碳硅烷的碳化硅粉末；

⑸.?這種粉末在高壓下壓制成各種形狀的預制體；

⑹.?所述預制體從室溫經過50分鐘升溫至1000℃?，然后以10℃／分鐘的升溫速率升至1200℃?，保溫60分鐘，隨爐冷卻，得到燒結完成的碳化硅陶瓷制品。

以上方案中，所述選用經過預處理的硅片切割廢砂漿固體廢料為原料，該組合物各組分的質量份含量如下：碳化硅87-89、硅9-11、其他組分1.8-2.2。

????所述?“經過預處理的硅片切割廢砂漿固體廢料”?中的“預處理”是指：將硅片切割廢砂漿通過沉降及過濾等方式去除液相組分（液相組分另行回收），所留固相組分即為本發明原料。

????所述的“其他組分”為：鐵、銅等少量雜質。

步驟⑵所述一定比例的聚碳硅烷為，聚碳硅烷與原料質量比為1：10-1：5。最佳比例為1：8。

步驟⑵所述一定量的甘油為，甘油占總量質量百分數的1%-3%。最佳比例為，甘油占總量質量百分數的2%。

所述無水乙醇與原料之間的質量比例為3：1。

與現有的技術相比，本發明的優點是：

1.本發明所使用的主要原料是硅片切割廢砂漿中的固體廢料，充分利用資源，變廢為寶，為這部分資源提供了一種新的應用渠道；

2.本發明采用了新配比的燒結助劑，所需燒結時間短、溫度低，降低了能源消耗和制造成本。

具體實施方式

?實施例1：

⑴.選用經過預處理的硅片切割廢砂漿固體廢料為原料，其中各組分的質量份含量如下：碳化硅88、硅10、其他組分2。

⑵.向原料中加入一定比例的聚碳硅烷為燒結助劑，聚碳硅烷與原料質量比為1:10，將原料和助劑裝入聚胺脂球磨罐中，以無水乙醇為液相介質，無水乙醇與原料質量比為3：1，加入一定量的甘油作為粘結劑，甘油占總量質量百分數為1%；用高純度氧化鋁磨球，球磨3小時，以使物料混合均勻；

⑶.之后加熱蒸發，?除去溶劑；

⑷.再經過粉碎過篩，可得到表面涂有有機硅聚合物的碳化硅粉末；

⑸.高壓壓制成各種形狀的預制體；