[發明專利]一種回收金剛線切割硅粉廢料的設備和方法

有效

• 申請號: 201710692498.6
• 申請日: 2017-08-14
• 公開（公告）號: CN107324340B
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 譚毅;盧通
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C01B33/037
• 分類號: C01B33/037
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 趙淑梅;李洪福

本發明公開了一種回收金剛線切割硅粉廢料的設備和方法，所述方法具有如下步驟：塊狀硅粉廢料從上料漏斗進入，并通過自加熱破碎滾筒粉碎干燥；經過粉碎干燥的硅粉廢料進入熱處理室熱處理；熱處理后的硅粉廢料落入粉槽，并通過旋轉電機控制螺旋桿轉速，使落在傳送帶上的硅粉廢料的厚度為6?10cm；待落在傳送帶上的硅粉廢料的厚度穩定后，開啟連續光纖激光器對硅粉廢料進行熔煉；熔煉后得到的硅塊經過冷卻裝置充分冷卻后，進入振動篩，篩上硅塊進行超聲清洗及烘干。本發明得到具有一定體積和金屬光澤的硅塊，方便后續進一步熔煉提純；以100℃干燥后的粉體為原材料基準，出成率控制在95％以上，得到硅塊的純度在99.7％以上。

技術領域

本發明涉及一種回收金剛線切割硅粉廢料的設備和方法。

背景技術

隨著電池裝配技術以及熔煉技術的不斷進步，晶硅太陽能電池制備的總成本不斷降低，但切割硅片的成本卻一直居高不下，約占總成本的30％。在現有的應用最為廣泛的多線切割技術的前提下，切割下來的硅粉廢料約占硅棒總質量的50％，大量的高純硅在該過程中被浪費。通過改進現有的切割技術來降低成本的難度會越來越大，所以大多數學者開始轉向切割廢料的研究。金剛線切割是近兩年新興的一種多線切割技術，由于其是一種固著磨料切割技術，如果采用純水進行切割，其切割產生的高純硅粉可以直接進行回收利用，相當于再造了一個晶硅市場，是最有可能從源頭上解決硅粉回收問題的切割技術。因此，研究金剛線切割硅粉廢料的回收勢在必行。

目前，針對金剛線切割硅粉廢料回收的研究較少。已發表的文章中包括：等離子熔煉、感應熔煉、以及溴氫化、反應堆氣溶膠等化學方法，均存在易氧化，易引入其他雜質、能耗高、操作過程復雜，不利于規模化生產等缺點。傳統的造渣精煉法，雖然可以實現工業化生產，但其最大的短板是出成率較低，僅為60％左右，因此限制了其進一步發展。工業上針對這種有刺激性氣味，易燃且污染環境的廢料，通常選擇低價賣給鋁合金廠或者鋼廠作為一種少量的合金添加原料，難以實現其最大的利用價值。因此，急需一種簡單高效的新技術來解決硅粉廢料的預處理問題。

發明內容

根據上述提出的技術問題，而提供一種回收金剛線切割硅粉廢料的設備和方法。本發明首次將激光技術引入到硅粉廢料處理過程當中。由于其能量密度高，在合適的工藝參數控制下，可以使硅粉在未來得及發生嚴重氧化的前提下將硅粉融化成具有一定體積的硅塊，同時兼具一定的雜質去除效果。且該方法較目前現有的研究方法有，成本低、能量利用率高、熔煉過程不引入任何雜質、環境污染小、出成率高等優點，生成的硅塊可以采用任何一種傳統的熔煉設備進行進一步熔煉提純，是目前最有效且利于規模化生產的一種硅粉廢料前處理的方法。

本發明采用的技術手段如下：

一種回收金剛線切割硅粉廢料的設備，包括粉體預處理裝置，連續激光熔煉裝置和冷卻收集裝置；

所述粉體預處理裝置包括自加熱破碎裝置和熱處理裝置；

所述自加熱破碎裝置包括依次連通的上料漏斗、粉碎室和下料漏斗，所述粉碎室內設有兩個自加熱破碎滾筒，兩個所述自加熱破碎滾筒之間具有破碎硅粉廢料和走料的縫隙，所述縫隙位于所述上料漏斗的出料口和所述下料漏斗的進料口之間；

工業上的切割廢液一般會經過壓濾處理，因此得到的硅粉廢料呈塊狀且含有35％左右的水分，要先通過所述自加熱破碎裝置破碎干燥成粉才能進行熱處理。

所述熱處理裝置包括熱處理室，所述熱處理室的上端具有與所述下料漏斗連通的熱處理進料口，所述熱處理室的下端具有熱處理出料口，所述熱處理室的側壁上方設有尾氣排口，所述尾氣排口與尾氣處理裝置連通；

熱處理時通過流動保護氣將分解產生的氣體帶出，進入所述尾氣處理裝置，檢測合格后排入大氣。

所述連續激光熔煉裝置包括螺旋加粉裝置，傳送裝置，氣體保護裝置，連續光纖激光器和吸塵裝置；