[發明專利]一種激光輔助提純金剛線切割硅粉廢料的設備和方法

在審

• 申請號: 201811303655.0
• 申請日: 2018-11-02
• 公開（公告）號: CN109487337A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 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: C30B29/06
• 分類號: C30B29/06;C30B28/06;C01B33/037
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 唐楠;李洪福

本發明公開了一種激光輔助提純金剛線切割硅粉廢料的設備和方法，所述包括激光輔助提純金剛線切割硅粉廢料的設備粉體料倉；位于粉體料倉下端的粉體料倉出料口與惰性氣體保護罩的惰性氣體保護罩進料口連通，惰性氣體保護罩的一端通過惰性氣體保護罩進料口與粉體料倉連通，另一端與位于一號儲藏室上端的一號儲藏室進料口連通，惰性氣體保護罩罩在傳送帶上，傳送帶的一端位于惰性氣體保護罩進料口的下方，另一端位于一號儲藏室進料口的上方，一號儲藏室出料口設有可旋轉振動篩，其下方設有二號粉體分離室進料口，可旋轉振動篩上設有與粉體料倉連通的吸粉裝置。本發明的連續光纖激光器進行熔煉的過程中，預處理后的硅粉廢料的利用率在99％以上。

技術領域

本發明涉及廢料處理領域，具體地說是一種激光輔助提純金剛線切割硅粉廢料的設備和方法。

背景技術

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。但為了確保硅片的切割質量，大量種類的有機物作為添加劑被添加到切割液當中，經過壓濾處理后，這些有機物會附著在硅粉的表面，很難被清洗干凈。且由于目前切割液種類繁多，因此，不可能一勞永逸的找到一種簡單有效的清洗辦法。目前，氧化法是去除硅粉廢料中有機物雜質最簡單、最有效的辦法之一。該方法的要點是在硅粉不發生嚴重氧化的前提下，使有機物通過氧化的方式進行去除。但由于金剛線切割硅粉廢料的粒徑通常小于1μm，采用傳統的加熱方式和一般的氣相、氣溶膠反應法，由于升溫速率較慢，很容易造成粉體的嚴重氧化，因此急需一種簡單有效的預處理方法。

激光由于具有非常高的能量密度，可以使硅粉表面的溫度瞬間升高，碳雜質在該過程中可以通過氧化的方式得到充分的去除。且在一定區域內熔化的硅粉會迅速凝結成具有一定體積的硅塊，該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。因此，激光輔助熔煉技術可以和任何一種傳統熔煉方式實現無縫對接。

真空感應熔煉的兩個基本原理應用是：感應加熱和真空環境。電磁感應存在一定強度的電磁攪拌作用，可以促進硅熔體成分和溫度的均勻，使硅液中的雜質聚集并上浮。結合真空環境，對硅中的易揮發雜質有著明顯的去除效果。

定向凝固提純是去除多晶硅中金屬雜質的主要技術，由于金屬雜質在液相中的溶解度大于固相，在固液界面會發生雜質的重新分配，雜質會不斷地向液態硅中富集，最后凝固的區域雜質含量最高。工業生產中將最后不符合純度要求的部分切除已達到提純的目的。

因此，本專利通過激光預處理的方式，將三種硅中金屬雜質的去除機理有機的結合到了一起，在確保得到較好提純效果的同時，還使能量利用率得到了大大的提升。

發明內容

根據上述提出的技術問題，而提供一種激光輔助提純金剛線切割硅粉廢料的設備和方法。本發明采用的技術手段如下：

一種激光輔助提純金剛線切割硅粉廢料的設備，包括粉體料倉；

位于所述粉體料倉下端的粉體料倉出料口與惰性氣體保護罩的惰性氣體保護罩進料口連通，所述惰性氣體保護罩的一端通過惰性氣體保護罩進料口與所述粉體料倉連通，另一端與位于一號儲藏室上端的一號儲藏室進料口連通，所述惰性氣體保護罩罩在傳送帶上，所述傳送帶的一端位于所述惰性氣體保護罩進料口的下方，另一端位于所述一號儲藏室進料口的上方，所述一號儲藏室出料口設有可旋轉振動篩，其下方設有二號粉體分離室進料口，所述可旋轉振動篩上設有與所述粉體料倉連通的吸粉裝置，所述一號儲藏室進料口和所述可旋轉振動篩之間設有第一閥門，所述二號粉體分離室出料口通過第二閥門與三號硅塊輸送室的三號硅塊輸送室進料口連通，