[發(fā)明專利]一種基于晶體硅金剛線切割廢料的硅添加劑及制備方法

有效

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• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN107746979B
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邢鵬飛;魏冬卉;金星;孔劍;都興紅;馮忠寶
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C22C21/00
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 陳玲玉;梅洪玉

本發(fā)明公開了一種基于晶體硅金剛線切割廢料的硅添加劑及制備方法，屬于二次資源利用的技術(shù)領(lǐng)域，該種硅添加劑是由晶體硅的金剛線切割廢料、溶劑、金屬鋁粉及粘結(jié)劑組成，且以重量百分比計，溶劑占5～30％，粘結(jié)劑占0～10％，金屬鋁粉占0～10％，余量為晶體硅的金剛線切割廢料。其制備方法包括以下步驟：按比例稱取晶體硅的金剛線切割廢料、溶劑、金屬鋁粉及粘結(jié)劑，加水混合均勻后于壓塊機中壓塊成型，烘干后即得到本發(fā)明的基于晶體硅金剛線切割廢料的硅添加劑。本發(fā)明不僅有效利用了硅片切割過程中產(chǎn)生的廢料，實現(xiàn)變廢為寶，而且極大地縮短了生產(chǎn)含硅鋁合金的工藝流程，降低了生產(chǎn)成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于二次資源利用的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于晶體硅金剛線切割廢料的硅添加劑及制備方法。

背景技術(shù)

在太陽能電池的核心材料—晶體硅片的生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生大量的切割廢料。晶體硅片是通過多線切割晶體硅錠得到的，多線切割工藝包括砂漿碳化硅切割和金剛線切割，由于切縫寬度與所需晶體硅片的厚度相近，兩種切割工藝均會導(dǎo)致近一半的晶體硅損失進(jìn)入廢料。其中，采用金剛線切割產(chǎn)生的廢料的主要成分為高純硅粉，雜質(zhì)含量極少，若是能將這部分廢料有效利用，不僅解決了固體廢棄物堆積帶來的環(huán)境問題，而且使資源得到再利用。

在常用的鋁合金中，含硅合金約占1/4。硅作為鋁合金的主要合金元素之一，它的加入可以使鋁材具有優(yōu)良的機械性能、物理性能和加工性能，因此，含硅鋁合金被廣泛地應(yīng)用于汽車、工程機械、造船和航空航天等行業(yè)中。

通常，熔煉含硅鋁合金時，硅源可為工業(yè)硅塊、Al-Si中間合金和速溶硅。其中，速溶硅包含兩類，一類是如專利號為CN 1974077A的一種添加超細(xì)或納米鋁粉的速溶硅劑和專利號為CN 103484727A的一種新型環(huán)保高含量速溶硅及其制備方法中所提到的，該種速溶硅劑的特征是在硅塊的表面包覆一層助溶劑，其中，硅塊的粒徑為小于100mm；另一類是如文獻(xiàn)《鋁合金的新型合金元素添加劑及其添加方法》(王祝堂,王殿楹,王真超.鋁合金的新型合金元素添加劑及其添加方法[J].輕合金加工技術(shù),2000,(09):16-19.)中所描述的，這種硅劑是由150目的純硅粉、催化劑、特種添加劑與微量鋁粉壓制而成的餅塊，它的采用可以避免直接加入硅塊或中間合金的缺點，是發(fā)達(dá)國家普遍采用的硅劑，但制作該種添加劑所用的硅粉是由工業(yè)硅破碎得到，不僅使得生產(chǎn)成本增加，而且破碎過程容易起火，帶來安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提出了一種基于晶體硅金剛線切割廢料的硅添加劑及其制備方法和應(yīng)用。該方法不僅實現(xiàn)廢料的二次利用，而且得到一種溶解速度快、吸收率高的優(yōu)質(zhì)硅添加劑。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案如下：

一種基于晶體硅金剛線切割廢料的硅添加劑，其組分包括晶體硅的金剛線切割廢料和溶劑，其中以質(zhì)量百分比計，溶劑占5～30％，其余為硅的金剛線切割廢料；所述的溶劑為氟鋁酸鈉、氟鋁酸鉀、氟硼酸鉀、氟硅酸鈉、氟化鈣、氟化鎂、氟化鋁、氟化鈉中的一種或多種，或為氯化鈉、氯化鉀、氯化鎂、氯化鋇中的一種或多種。

進(jìn)一步地，該硅添加劑的組分還包括質(zhì)量百分比不超過10％的粘結(jié)劑，所述的粘結(jié)劑為油脂、纖維素、聚乙烯醇、聚丙烯酸中的一種或多種。

進(jìn)一步地，該硅添加劑的組分還包括質(zhì)量百分比不超過10％的金屬鋁粉，其粒度為0.2～0.8mm。

上述的基于晶體硅金剛線切割廢料的硅添加劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，對晶體硅的金剛線切割廢料組分進(jìn)行雜質(zhì)元素的測定，經(jīng)計算后，若所含的雜質(zhì)含量超過目標(biāo)要求雜質(zhì)含量限度，則對晶體硅的金剛線切割廢料進(jìn)行酸洗除雜；若所含的雜質(zhì)含量未超過目標(biāo)要求雜質(zhì)含量限度，則將晶體硅的金剛線切割廢料直接應(yīng)用；

步驟2，按質(zhì)量百分比稱取各組分，并配入水，混合均勻；所述水的配入量占物料總量5～40％；