[發明專利]一種利用廢棄硅泥冶煉金屬硅的方法

有效

• 申請號: 201910514948.1
• 申請日: 2019-06-14
• 公開（公告）號: CN110194456B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 呂軍超;李汝利;郭琴
• 申請（專利權）人: 寶興易達光伏刃料有限公司
• 主分類號: C01B33/037
• 分類號: C01B33/037
• 代理公司: 成都華風專利事務所(普通合伙) 51223
• 代理人: 杜朗宇

本發明公開了一種利用廢棄硅泥冶煉金屬硅的方法，將金剛線切割硅片產生的廢料硅泥作為原料，再通過本發明添加SiO₂配料和加入二氧化錳的處理，能夠有效冶煉得到高純度的金屬硅，工藝較硅石冶煉簡便、耗能較少，且變廢為寶，綠色環保。

技術領域

本發明涉及金屬硅的冶煉領域，特別是涉及利用廢棄硅泥冶煉金屬硅。

背景技術

“金屬硅”(我國也稱工業硅)是上世紀六十年代中期出現的一個商品名稱。它的出現與半導體行業的興起有關。國際通用作法是把商品硅分成金屬硅和半導體硅。金屬硅是由石英和焦炭在電熱爐內冶煉成的產品，主成分硅元素的含量在98％左右(含Si量99.99％的也包含在金屬硅內)，其余雜質為鐵、鋁、鈣等。半導體硅用于制作半導體器件的高純度金屬硅。是以多晶、單晶形態出售，前者價廉，后者價昂。因其用途不同而劃分為多種規格。

在制作半導體器件的過程中，需要使用金剛線切割硅片，切割時不可避免的會產生許多廢料硅泥，硅泥中含有較大含量的硅，這不僅損失了價值昂貴的晶體硅，而且對環境造成巨大的污染。因此，如果能將金剛線切割硅片產生的硅泥合理利用又得到金屬硅，具有較大的經濟價值和現實意義。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是提供一種利用廢棄硅泥冶煉金屬硅的方法，能夠利用硅泥冶煉得到金屬硅。

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：

提供一種金屬硅的冶煉方法，包括如下內容：

(1)將硅泥和SiO₂按重量比(30～50)：1配料得混合料；

(2)將混合料制成塊料并干燥后，將塊料加熱使其熔化，得到硅液；

(3)向硅液中加入二氧化錳；

(4)向硅液中加入造渣劑；

(5)將硅液出爐澆鑄成型，冷卻后即得。

所述硅泥為金剛線切割硅片產生的廢料，具有水份容易氧化，微粉細度達到8000目，含有微量冷卻切割液等易燃有機物，具有刺鼻氣味，單質硅含量較高，硅泥組分含有60～75％的硅、5～10％的二氧化硅、10～15％的鐵，還含有銅、鎳、鎂、鋁、鈣等多種金屬及其氧化物。

進一步地，將所述混合料制成塊料前，攪拌使混合料中的硅泥和SiO₂混合均勻。

進一步地，所述攪拌的條件為攪拌20～60min。

在本發明的具體實施方式中，所述SiO₂為粒徑小于40目的粉末狀固體。

進一步地，所述塊料的粒徑大小在10～20mm范圍。

進一步地，所述加熱為將塊料加熱至1430～1700℃。

進一步地，所述加熱為將塊料加熱至1500～1600℃。

在本發明的具體實施方式中，所述二氧化錳的加入量為硅泥質量的1～5％。

進一步地，所述二氧化錳的加入量為硅泥質量的2～4％。

本發明通過添加二氧化錳作氧化劑，代替傳統的氧氣吹煉，能很好的氧化掉硅泥中的金屬雜質及部分非金屬雜質，操作更簡單，氧化得更徹底。

進一步地，加入二氧化錳后，將硅液在步驟(2)中加熱所達到的溫度下保持0.5～2h。

進一步地，加入造渣劑后，將硅液溫度調整至1700～1800℃，保持0.5～2h。

在本發明的具體實施方式中，所述造渣劑的加入量為硅泥質量的10～30％。