[發(fā)明專利]回收利用晶體硅切割廢粉料冶煉硅鉻合金的生產(chǎn)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610068423.6
• 申請日: 2016-02-01
• 公開（公告）號: CN105603291A
• 公開（公告）日: 2016-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐華應(yīng);吳孝;鄭再春;鄭惠麗
• 申請（專利權(quán)）人: 四川川投峨眉鐵合金（集團(tuán)）有限責(zé)任公司
• 主分類號: C22C33/04
• 分類號: C22C33/04;C22C35/00
• 代理公司: 成都天嘉專利事務(wù)所(普通合伙) 51211
• 代理人: 方強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高效回收晶體硅切割廢粉料進(jìn)行無害化、資源化綜合利用的技術(shù)，具 體地說是一種回收利用晶體硅切割廢粉料冶煉硅鉻合金的生產(chǎn)方法，它屬于太陽能光伏行 業(yè)環(huán)保治理和冶金行業(yè)節(jié)能減排資源綜合利用工程的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在全球性能源結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化調(diào)整進(jìn)程中，最具綠色清潔能源特性的太陽能光伏產(chǎn) 業(yè)倍受關(guān)注并得到了快速發(fā)展，目前，太陽能光伏行業(yè)對晶體硅產(chǎn)品（包括多晶硅和單晶 硅）的需求數(shù)量日益增大，客觀上有力地促進(jìn)了我國晶體硅切片行業(yè)不斷擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模并 提高切割技術(shù)水平。在現(xiàn)行晶體硅切片行業(yè)中普遍采用的是“線切割”切片新工藝，它是由 機(jī)器導(dǎo)輪帶動鋼絲線高速運(yùn)轉(zhuǎn)將以聚乙二醇為主要成份的切割液和碳化硅微粉混合的砂 漿送到切割區(qū)對晶體硅錠進(jìn)行切割來完成切片作業(yè)。客觀地說，這種新型切片技術(shù)對提高 晶片的收獲率有一定作用，但是，在切割作業(yè)過程中仍會有大量的硅粉末（約占晶體硅錠重 量的20%—40%）掉入切割液中，當(dāng)硅粉末數(shù)量逐漸增多后就會影響切割性能而成為含硅砂 漿廢料被排棄，這種砂漿廢料會對生態(tài)環(huán)境造成巨大污染。據(jù)檢測：在排棄的切割砂漿廢料 中含有約30%的高純單質(zhì)硅、約35%的碳化硅、約20%的聚乙二醇和水以及少量的鐵氧化物。 切片企業(yè)對砂漿廢料提取聚乙二醇后剩余的大量尾粉料長期以來都是隨意堆放廢棄于周 邊場地，大量的尾粉料不斷堆積形成的“粉堆山”已成為嚴(yán)重威脅環(huán)境安全的粉塵污染源， 已被當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門列為重點監(jiān)測的高危污染點。據(jù)檢測分析：尾粉料中主要是硅粉末廢料 和部分碳化硅及鋼絲線消耗的鐵氧化物混合物，它是以高純硅和碳化硅為主要成分且具有 高載能、強(qiáng)還原特性的硅資源。而這種尾粉料對于冶金行業(yè)冶煉生產(chǎn)硅鉻合金來說卻是一 種巨大的硅資源原料寶庫，我們知道，在現(xiàn)行火法冶煉硅鉻合金工藝中，無論是采用鉻礦為 原料的一步法還是采用高碳鉻鐵為原料的二步法，它都是以焦炭為還原劑對原料中的鉻和 鐵的氧化物進(jìn)行還原反應(yīng)；或以焦炭還原硅石中的二氧化硅得到單質(zhì)硅，同時以硅石與高 碳鉻鐵中的碳反應(yīng)去碳后最終制得硅鉻合金產(chǎn)品。怎樣大批量規(guī)模化地高效回收利用切片 行業(yè)堆積廢棄的尾粉料中的硅資源來用作冶煉硅鉻合金的原料？這對徹底解決晶體硅切片 行業(yè)尾粉料堆放污染問題和對冶金行業(yè)節(jié)能減排降低硅鉻合金生產(chǎn)成本都具有顯著的社 會環(huán)保效應(yīng)和重大的經(jīng)濟(jì)效益，這正是本發(fā)明所要解決的一個技術(shù)課題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的旨在提出一種回收利用晶體硅切割廢粉料冶煉硅鉻合金的生產(chǎn)方 法，它能有效解決晶體硅切片行業(yè)因大量尾粉料積壓堆放造成的環(huán)境污染問題，又能為冶 煉硅鉻合金開發(fā)了一個巨大的硅資源原料寶庫并探索出一個冶煉硅鉻合金的新的生產(chǎn)方 法。

本發(fā)明的目的是通過“用晶體硅切割廢粉料替代焦炭一步法還原鉻礦原料”的技 術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種回收利用晶體硅切割廢粉料冶煉硅鉻合金的生產(chǎn)方法，其特征在于：它依次按以 下步驟進(jìn)行，

①計量配料：按下述重量份配比計量稱取物料，

鉻礦原料1份，

晶體硅切割廢粉料0.35—0.90份。

上述“鉻礦原料”是指符合冶煉硅鉻合金工藝入爐技術(shù)指標(biāo)的一種或多種鉻礦混 合物；

上述“晶體硅切割廢粉料”是指對多晶硅、單晶硅切片作業(yè)所產(chǎn)生的切割砂漿廢料進(jìn)行 回收得到的硅粉末廢料。

②入爐冶煉：將按重量份配比計量稱取的物料輸入鐵合金冶煉礦熱爐內(nèi)，按冶煉 硅鉻合金要求的操作規(guī)程進(jìn)行冶煉作業(yè)。

③出鐵澆鑄：對冶煉合格的液態(tài)鐵合金進(jìn)行扒除爐渣作業(yè)后，將鐵水澆注于錠模 內(nèi)，待冷卻后進(jìn)行精整作業(yè)去除夾帶爐渣，即可制得硅鉻合金產(chǎn)品。

為更好地實現(xiàn)本發(fā)明的目的，在“計量配料”的步驟中，它是按下述優(yōu)化的重量份 配比計量稱取物料：

鉻礦原料1份，

晶體硅切割廢粉料0.65—0.85份。

更進(jìn)一步地說，在“計量配料”的步驟中，它是按下述進(jìn)一步優(yōu)化的重量份配比計 量稱取物料：

鉻礦原料1份，

晶體硅切割廢粉料0.75份。

本發(fā)明的目的也可以通過“用晶體硅切割廢粉料部分替代焦炭一步法還原鉻礦原 料”的技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種回收利用晶體硅切割廢粉料冶煉硅鉻合金的生產(chǎn)方法，其特征在于：它依次按以 下步驟進(jìn)行，

①計量配料：按下述重量份配比計量稱取物料，

鉻礦原料1份，