[發明專利]淤泥回收方法以及粉粒體

有效

• 申請號: 201380045783.9
• 申請日: 2013-09-02
• 公開（公告）號: CN104603053B
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 巽宏平
• 申請（專利權）人: 學校法人早稻田大學
• 主分類號: C01B33/02
• 分類號: C01B33/02
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司11243
• 代理人: 鐘晶,李家浩

技術領域

本發明涉及將含有通過在水或水溶液中的加工而產生的粉末的淤泥進行回收的淤泥回收方法。

背景技術

半導體產品、太陽能電池等大量利用高純度的硅(硅(Silicon)：Si)。Si的高純度化的工序或從錠制造晶片的工序中的切割、研磨，或半導體工藝的后工序中的模切、背磨等會產生冷卻水以及大量的Si淤泥。高純度Si的原料通過制造半導體產品、太陽能電池時的加工，總使用量的50～80％以上被作為淤泥而廢棄。

作為有效利用被廢棄的淤泥的技術，公開了各種技術，但作為此時的一個大問題，存在有在水中的Si的氧化會進行而大量的Si成為氧化Si，從而變得難以回收這樣的問題。即，水中的Si粉體進行Si+2H₂O→SiO₂+2H₂的反應，而隨著氫氣的產生，氧化進行。也就是說，在從Si淤泥回收Si的情況下，抑制水中的Si的粉體的氧化是重要的。然而，雖然以往設法將在水中產生的粉體提早干燥，或在氮氣中干燥等，但在這些方法中，將氧化Si的量抑制至15％以內進行干燥導致了高成本，從而不實用。

作為從Si淤泥回收Si的技術，公開了例如專利文獻1、2所示的技術。專利文獻1所示的技術是下述技術：在從含有通過加工硅錠、硅晶片的加工方法或其加工而產生的加工屑的硅淤泥中回收硅，作為電子產業用硅來再生的硅的再生方法中，在硅的加工表面或含有硅切削屑的溶液中添加控制氧化還原電位的氣體。

專利文獻2所示的技術是下述技術：通過將在硅加工工藝中產生的硅淤泥分散于純水或超純水中，然后使硅淤泥所含有的雜質上浮并去除，從而回收淤泥狀的硅，并將其回收物成形，干燥，從而謀求從硅加工工藝中排出的加工屑的再利用和硅系太陽能電池用原料的低成本化。

此外，使硅與水進行反應而產生氫氣的技術在專利文獻3中被公開。在專利文獻3中，作為氫氣的產生方法，記載了使Si粉與水進行反應，在生成氧化硅的同時產生氫氣，并記載了在Si表面與水所接觸的面積減少的情況下，氫氣的產生被抑制。

進一步，公開了如非專利文獻1所示的研究成果。非專利文獻1記載了通過將硅加工工藝中產生的硅淤泥的含水率降低至30％，從而抑制氧化量(硅中的氧濃度)(參照圖10)。示出了含水率99.8％，即，在充分的水中存在淤泥的情況下，氧化進行直至硅中的氧濃度(重量％)成為25％以上。然而，另一方面，雖然已知即使將Si晶片等長時間保持在水中，表面的氧化也不會進行，但對于加工的Si粉體的氧化會進行至氧成分成為數十％的組成的結構方面的差異，雖然指出了表面的加工應變、細?；鶎е碌谋砻娣e的增大等，但不一定被闡明。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2010－1181號公報

專利文獻2：日本特開2010－258111號公報

專利文獻3：日本特開2004－115349號公報

非專利文獻

非專利文獻1:東芝LSI Package Solution株式會社、其他4名，“硅污泥高度化再循環研究會”，[在線]，平成22年度，福岡縣再循環綜合研究中心“研究會”資料[平成24年7月1日檢索]，互聯網<URL:http://www.recycle-ken.or.jp/k_seika/2010/silicone.pdf>

發明內容

發明所要解決的課題

專利文獻1記載了向硅淤泥中供給空氣使硅氧化，以及在硅被碳污染之前使其與氧發生反應從而將表面改性為硅氧化物，但其目的在于抑制雜質金屬、碳與硅的化學反應，而在水中的硅的氧化進行，有可能會導致大量硅變成氧化硅從而難以再利用。

專利文獻2為將硅粉分散于純水或超純水并靜置，沉降分離成硅淤泥和上清液，并干燥硅淤泥的技術，但需要將硅淤泥干燥的工序，其操作花費時間和勞力，并且將硅粉分散于純水或超純水并靜置期間，硅粉的氧化進行，有可能會導致大量硅變成氧化硅從而難以再利用。

專利文獻3記載了在Si表面與水接觸的面積減少的情況下，氫氣的產生被抑制，但關于在本發明中明確的穩定氧化膜的形成沒有任何記載，不是通過穩定氧化膜來抑制氧化的進行的技術。

非專利文獻1記載了通過將含水率降低至30％，從而能夠抑制氧化量(硅中氧濃度)。這可以認為，在含水率30％以下時，Si淤泥粉凝集，在表面的與水的反應被抑制，從而氧化的進行被抑制。然而，使含水率為30％程度以下，會導致過濾、干燥等工藝成為大規模，使成本增加，從而實用性低。