KR101194188B1 - A method and an apparatus for recovering the active ingredient from wasted sludge of semiconductor and solar-silicon wafer manufacturing process - Google Patents

A method and an apparatus for recovering the active ingredient from wasted sludge of semiconductor and solar-silicon wafer manufacturing process Download PDF

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KR101194188B1 KR1020120042744A KR20120042744A KR101194188B1 KR 101194188 B1 KR101194188 B1 KR 101194188B1 KR 1020120042744 A KR1020120042744 A KR 1020120042744A KR 20120042744 A KR20120042744 A KR 20120042744A KR 101194188 B1 KR101194188 B1 KR 101194188B1
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Abstract

PURPOSE: A method and an apparatus for collecting effective components from waste sludge are provided to collect vaporized components by charging and re-circulating inert gas. CONSTITUTION: A method and an apparatus for collecting effective components from waste sludge includes the following steps: waste sludge generated from a semiconductor solar-silicon wafer manufacturing process is introduced into a feed material hopper; the waste sludge is transferred to a primary drier charged with inert gas using a monoaxial or biaxial screw; the waste sludge is primarily dried using microwaves generated from a magnetron(3); vaporized components from the primarily drying operation is condensed; the dried waste sludge is dried using microwaves generated from a magnetron in a secondarily drier; vaporized components from a secondarily drying operation is condensed; and solid components are collected in a storing bath, and are packaged or transferred to a storing silo. [Reference numerals] (AA) Blower; (BB) Secondary condenser; (CC) Secondary condensate storing bath; (DD) Primary condensate storing bath; (EE) Storage tank; (FF) Storage tank; (GG) Raw material hopper; (HH) Primary condenser; (II) Secondary condenser; (JJ) Blower; (KK) Primary condensate storing bath; (LL) Secondary condensate storing bath; (MM) Primary condenser; (NN) Storage tank; (OO) Storage tank; (PP) Introducing feeder; (QQ) Primary dryer; (RR) Magnetron; (SS) Secondary dryer; (TT) Inert gas; (UU) Storage bath; (VV) Storage silo; (WW) Pulverizing/classifying unit

Description

반도체 및 태양광 실리콘 웨이퍼 제조시 발생되는 폐 슬러지로부터 유효성분들을 회수하는 방법 및 그 장치{A METHOD AND AN APPARATUS FOR RECOVERING THE ACTIVE INGREDIENT FROM WASTED SLUDGE OF SEMICONDUCTOR AND SOLAR-SILICON WAFER MANUFACTURING PROCESS}A method and apparatus for recovering active ingredients from waste sludge produced in semiconductor and photovoltaic silicon wafers, and apparatus thereof.

본 발명은 반도체 및 태양광 실리콘 웨이퍼 제조시 발생되는 폐 슬러지(Sludge)로부터 유효성분들을 회수하는 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 및 태양광 실리콘 웨이퍼 제조공정 중 멀티와이어 절단 공정(Multi-wire sawing)에서 발생하는 절삭유, 연마재(SiC), 실리콘(Si) 분말 및 금속(주로 Fe) 분말이 함유된 가공 슬러리(Used Slurry)로부터 1, 2차 원심분리기를 통하여 연마재(SiC)와 절삭유를 1차적으로 회수한 후 발생된, 최종적으로 지정폐기물로 폐기처분되는 고점도의 폐 슬러지(절삭유, 연마재(SiC), 실리콘 분말, 금속 분말 함유)를 마이크로파를 발생시키는 마그네트론이 설치된 건조기 내에서 마이크로파를 이용하여 절삭유를 기화시켜 고순도로 회수하고, 건조된 고형분을 회수하여 브리켓(briquette)으로 성형하여 재활용하거나 또는 회수된 건조된 고형분을 성분별로 분리하여 산업용 소재로 재활용함으로써 환경오염 문제를 원천적으로 해결하고 제조공정의 단순화, 에너지 효율화의 극대화를 기하면서 고순도의 실리콘(Si) 분말이나 연마재(SiC), 절삭유 등의 유효성분들을 회수하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 또한 상기의 1차 원심분리기에서 회수한 연마재(SiC)의 건조 및 함유된 절삭유의 고순도 회수 또는 반도체 및 태양광 실리콘 웨이퍼 제조공정 중 다이아몬드 와이어 절단 공정(Diamond wire sawing)에서 발생된 폐슬러지(절삭유, 실리콘 분말, 다이아몬드 함유) 등 유사한 형태의 슬러지에도 동일하게 본 발명의 방법으로 유효하게 재활용할 수 있다.The present invention relates to a method and apparatus for recovering active ingredients from waste sludge generated during semiconductor and photovoltaic silicon wafer manufacturing, and more particularly, to a multi-wire cutting process in a semiconductor and photovoltaic silicon wafer manufacturing process. From the used slurry containing cutting oil, abrasive (SiC), silicon (Si) powder and metal (mainly Fe) powder from multi-wire sawing, Microwaves in a dryer equipped with a magnetron that generates microwaves of high-viscosity waste sludge (containing cutting oil, abrasives (SiC), silicon powder, and metal powder) generated after the first recovery of cutting oil and finally disposed of as designated waste. Evaporate the cutting oil to recover with high purity, recover the dried solids, form into briquettes and recycle or By separating the recovered dried solids by component and recycling them as industrial materials, it solves the environmental pollution problem fundamentally, simplifies the manufacturing process and maximizes energy efficiency, while maintaining high-purity silicon (Si) powder, abrasive (SiC), cutting oil, etc. The present invention relates to a method and an apparatus for recovering the active ingredients. In addition, waste sludge (cutting oil, etc.) generated in the diamond wire cutting process during the drying of the abrasive (SiC) recovered by the first centrifuge and the high purity recovery of the contained cutting oil or the semiconductor and solar silicon wafer manufacturing process. Similar types of sludge such as silicon powder and diamond) can be effectively recycled by the method of the present invention.

일반적으로 웨이퍼 제조공정에서는 단결정, 다결정 또는 무정형의 실리콘 인고트를 여러 개의 와이어 쏘(multi-wire saw)로 동시에 절삭함으로써, 저 비용으로 다수 매의 웨이퍼를 생산하는 방식을 취하고 있다. 절삭을 위하여 통상적으로 절삭유(주로 글리콜류)에 연마재로 사용되는 탄화규소(silicon carbide, SiC)를 분산시킨 슬러리(Slurry)가 사용되며, 상기 연마재의 분산을 촉진하기 위한 분산제 및 계면활성제가 추가된다. 상기와 같이 구성된 슬러리(Slurry)를 주입하면서 와이어를 회전시키면, 실리콘 인고트가 눌리면서 절단되며, 이 과정에서 톱밥과 같은 미세 실리콘입자의 절삭분이 발생하여 절삭유에 혼입된다. 절삭이 계속 진행되면서 절삭분의 혼입량이 증가하여 20~30중량% 이상이 되면, 점성이 증가되고 효율이 저하되며, 웨이퍼의 절삭의 상태가 변화되고 웨이퍼 표면이 변형되어 최종적으로 상기 슬러리(slurry)를 사용할 수 없게 된다.
In general, a wafer manufacturing process uses a method of producing a plurality of wafers at low cost by simultaneously cutting a single crystal, polycrystalline or amorphous silicon ingot with multiple multi-wire saws. For cutting, a slurry in which silicon carbide (SiC), which is used as an abrasive, is dispersed in cutting oil (usually glycols) is used, and a dispersant and a surfactant are added to promote the dispersion of the abrasive. . When the wire is rotated while injecting the slurry configured as described above, the silicon ingot is pressed and cut. In this process, cutting powder of fine silicon particles such as sawdust is generated and mixed into the cutting oil. As cutting continues, the amount of cutting powder increases to 20-30% by weight or more, the viscosity increases, the efficiency decreases, the cutting state of the wafer changes, the surface of the wafer is deformed, and finally the slurry is changed. Cannot be used.

따라서, 종래에는 사용하고 난 가공슬러리(Used slurry) 그대로 폐기처분하거나 또는 가공슬러리(Used slurry)로부터 절삭유나 연마재의 일부를 회수하고 남은 나머지 폐 슬러지(Sludge)는 폐기처분하였다. 그러나 환경 오염문제 및 태양전지 산업의 높은 성장으로 실리콘의 수요가 폭발적으로 늘어남에 따라 폐 슬러지로부터 실리콘을 회수하기 위한 기술들이 연구되어 왔으나, 주로 실리콘(Si)의 고순도 회수를 목적으로 한 연구로써 실리콘(Si)를 고순도로 정제하기 위하여 복잡한 분리, 정제공정을 거쳐야하므로 생산성이 낮고, 제조원가가 상승하는 등이 문제점이 있었다. 이와 함께 재사용 가능한 연마재(SiC)와 절삭유(미분 함유)의 회수율을 향상시키기 위한 개발이 진행되어 왔으며, 최근에는 회수율을 상당한 수준으로 올린 1차, 2차 원심분리기를 이용한 공정이 이용되고 있으나 여전히 폐기되는 폐 슬러지(Sludge)가 대량으로 발생되며, 발생량 또한 태양전지 산업의 발전으로 전체 웨이퍼의 생산량이 증가함에 따라 큰 폭으로 증가하고 있다.Therefore, conventionally, used sludge was disposed of as it is, or a portion of the cutting oil or abrasive material was recovered from the used slurry, and the remaining waste sludge was discarded. However, as the demand for silicon has exploded due to the environmental pollution problem and the high growth of the solar cell industry, technologies for recovering silicon from waste sludge have been studied, but mainly for the purpose of high purity recovery of silicon (Si). In order to purify (Si) with high purity, it has to go through a complicated separation and purification process, resulting in low productivity and an increase in manufacturing cost. In addition, developments have been made to improve the recovery of reusable abrasives (SiC) and cutting oil (containing fine powder). In recent years, processes using primary and secondary centrifuges that have significantly increased the recovery have been used, but are still disposed of. Waste sludge is generated in a large amount, and the amount of generation is also greatly increased as the production of the entire wafer increases due to the development of the solar cell industry.

상기의 1차 원심분리기에서 회수한 연마재(SiC)에도 약 20중량% 정도의 절삭유를 함유하고 있으며 절삭유를 함유한 회수 연마재(SiC)만 단독으로는 사용할 수 없고 새로운 슬러리(New Slurry)와 일정 비율로 혼합하여 사용하며, 물질수지 상 회수한 절삭유 함유 연마재(SiC)가 남게 되는데, 남은 양만큼의 회수한 절삭유 함유 연마재(SiC) 역시 폐기처분되고 있으며, 상기의 회수한 미분 함유 절삭유는 진공증류법을 이용하여 정제하여 절삭유로 재활용하거나 산업용 소재로 재활용되고 있지만 미분을 포함하고 있으므로 진공증류 후 미분을 함유한 폐 슬러지가 발생되며 이 폐 슬러지(Sludge) 역시 폐기처분되고 있는 실정이다.The abrasive (SiC) recovered in the first centrifugal separator contains about 20% by weight of cutting oil, and only the recovered abrasive (SiC) containing the cutting oil cannot be used alone, and a new slurry and a certain ratio are used. The mixed oil is used for mixing, and the remaining cutting oil-containing abrasive (SiC) remains on the material resin, and the remaining amount of the recovered cutting oil-containing abrasive (SiC) is also disposed of, and the recovered fine-containing cutting oil is vacuum distilled. Although it is purified and recycled as cutting oil or recycled as an industrial material, it contains fine powder, so it is generated sludge containing fine powder after vacuum distillation, and this sludge is also disposed of.

또한 반도체 및 태양광 실리콘 웨이퍼 제조공정 중 다이아몬드 와이어 절단 공정(Diamond wire sawing)에서 발생하는 절삭유, 실리콘 분말, 다이아몬드가 함유된 슬러리(Slurry)로부터 원심분리기를 통하여 절삭유를 1차적으로 회수한 후 발생된 폐슬러지(절삭유, 실리콘 분말, 다이아몬드 함유) 역시 폐기처분되고 있다.In addition, after cutting the cutting oil through the centrifuge from the cutting oil, silicon powder and diamond-containing slurry during the semiconductor and solar silicon wafer manufacturing process (Diamond wire sawing) Waste sludge (containing cutting oil, silicon powder and diamonds) is also disposed of.

이에 따른 가공슬러리(Used slurry)로부터 연마재(SiC)와 절삭유를 회수하는 방법으로는 원심분리법이 주로 이용되고 있으며, 회수된 절삭유를 정제하는 방법으로는 진공증류법이 주로 이용되고 있지만, 이들 방법 중 어느 한 방법 또는 양 방법 모두를 사용하여 유효성분을 회수하고 난 후에 남게 되는 고점도의 폐 슬러지(Sludge)를 경제적으로 분리, 회수하여 재활용하는 방법에 대해서는 아직까지 상업적으로 이루어진 예는 없는 실정이다. 상기 폐 슬러지는 이미 원심분리기에서 분리해낼 수 있는 한계까지 분리해내고 남은 찌꺼기로 매우 점도가 높아 기존의 원심분리법이나 진공증류법으로는 분리, 회수할 수 없는 성상을 가지고 있다.As a result, the centrifugal separation method is mainly used to recover the abrasive (SiC) and the cutting oil from the used slurry, and the vacuum distillation method is mainly used to purify the recovered cutting oil. There is no commercial example yet for the method of economically separating, recovering and recycling high-viscosity waste sludge remaining after recovering the active ingredient using one or both methods. The waste sludge has already been separated to the limit that can be separated from the centrifuge and has a very high viscosity as remaining residues, which has a property that cannot be separated and recovered by conventional centrifugation or vacuum distillation.

상기의 폐 슬러지를 재활용하기 위한 방법으로 유기용매를 사용하여 절삭유 및 분산제 성분을 제거하고 산 등의 화학처리를 하여 금속성분을 제거한 후 중액분리법을 이용하여 실리콘(Si) 분말과 연마재(SiC)를 고순도 회수하는 등의 연구가 있었으나 이와 같은 공정에서는 2차적인 폐기물의 발생과 함께 생산성이 낮고 제조원가가 매우 높은 공정으로 되어 실용화되지 못하고 있다.
As a method for recycling the waste sludge, the cutting oil and dispersant components are removed using an organic solvent, and the metal components are removed by chemical treatment such as acid, and then the silicon (Si) powder and the abrasive (SiC) are separated by a heavy liquid separation method. Although there have been studies of high purity recovery, such a process has not been put to practical use due to the generation of secondary waste and a low productivity and a very high manufacturing cost.

국내공개특허공보 10-2011-128066호에는 폐실리콘에서 물리적으로 제거 가능한 석영이 포함된 불순물을 제거하는 제1불순물제거단계; 상기 제1불순물제거단계에서 잔존하는 불순물을 리튬(Li)이 포함된 물질의 수용액을 이용하여 제거하는 제2불순물제거단계; 상기 제2불순물제거단계에서 불순물이 제거된 잔여물에서 실리콘을 회수하기 위해 세척하는 세척단계; 및 상기 세척단계에서 세척된 실리콘을 건조하는 건조단계;로 이루어진 폐실리콘에서 실리콘을 회수하기 위한 방법에 관한 기술이 개발되어 있으나, 이는 불순물을 제거하기 위하여 물리적 및 화학적 방법을 이용하여 세척, 건조, 침전, 야과, 석영첨가. 가열 등의 과정을 거치는 등 그 제조공정이 복잡할 뿐 아니라 설치공간을 많이 차지하는 등의 문제점이 있다.
Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-2011-128066 includes a first impurity removal step of removing impurities including quartz that can be physically removed from waste silicon; A second impurity removal step of removing impurities remaining in the first impurity removal step using an aqueous solution of a material containing lithium (Li); A washing step of washing to recover silicon from the residue from which impurities are removed in the second impurity removing step; And a drying step of drying the silicon washed in the washing step; a method for recovering silicon from waste silicon has been developed, which is washed, dried, using physical and chemical methods to remove impurities. Sedimentation, fruit, quartz addition. There is a problem that the manufacturing process such as going through a process such as heating is complicated and occupies a lot of installation space.

국내등록특허제10-0542208호에는 반도체 웨이퍼 폐 슬러지의 재생장치에 관한 기술이 개시되어 있다. 상기의 기술은 폐 슬러지 저장탱크로부터 슬러지를 공급받아 점도조절제와 혼합하는 제1혼합기와, 상기 제1혼합기로부터 슬러지를 공급받아 고형물과 액상을 분리하는 제1분리기와, 상기 제1분리기로부터 분리된 고형물을 공급받아 용제와 혼합하는 제2혼합기와, 상기 제2혼합기로부터 고형물을 공급받아 SiC 성분과 Si 성분으로 분리하는 제2분리기와, 상기 제2분리기로부터 분리된 SiC 성분과 Si 성분을 건조하는 제1 및 제2건조기를 포함하는 반도체 웨이퍼 폐 슬러지의 재생장치에 관한 것으로 일반적으로 종래의 기술인 원심분리법을 그대로 이용한 것으로 분리기를 원심분리형이거나 중력침강 분리형을 시용하는 점에 특징을 갖는 것으로 이 역시도 단순히 분리방식이 밀도차를 이용하고 있어 폐 슬러지에 함유되어 있는 절삭유 등의 분리에는 한계가 있다.
Korean Patent No. 10-0542208 discloses a technology related to a reclaiming device for semiconductor wafer waste sludge. The above technique comprises a first mixer which receives sludge from a waste sludge storage tank and mixes it with a viscosity modifier, a first separator which receives sludge from the first mixer and separates solids and liquid phase, and is separated from the first separator. A second mixer for receiving solids and mixing with the solvent, a second separator for receiving solids from the second mixer and separating the SiC component and the Si component, and drying the SiC component and the Si component separated from the second separator The present invention relates to a regeneration apparatus for semiconductor wafer waste sludge including first and second dryers, and generally using a conventional centrifugal separation method, which is characterized by using a centrifugal separator or a gravity sedimentation separator. As separation method uses density difference, there is a limit to separation of cutting oil, etc. contained in waste sludge. have.

국내등록특허제10-10-1102697호는 태양전지용 및 반도체 웨이퍼 제조 시 발생하는 폐 슬러지를 재생하는 방법에 관한 기술이 개시되어 있으나 상기의 기술은 고상분인 실리콘(Si)과 탄화규소(SiC)의 밀도 차를 이용하여 원심분리에 사용되는 중액용액을 metatungstate hydrate을 사용하는 점에 특징을 두고 있으며, 국내공개특허공보 10-2011-0111946호 역시도 절삭유에 응집제를 투입하여 1차 및 2차 원심분리법을 이용하여 분리하는 기술이 개시되어 있어 종래기술의 한계점을 극복하지 못한 문제점이 있다.
Korean Patent No. 10-10-1102697 discloses a technique for regenerating waste sludge generated during solar cell and semiconductor wafer manufacturing, but the above technique is a solid phase of silicon (Si) and silicon carbide (SiC). It is characterized by the use of metatungstate hydrate for the heavy solution used for centrifugation using the density difference of. Korean Patent Publication No. 10-2011-0111946 also applies a flocculant to the cutting oil for the first and second centrifugation methods. There is a problem that has been disclosed by using a separation technique to overcome the limitations of the prior art.

국내등록특허 제10-177139호Domestic Patent No. 10-177139 국내등록특허 제10-0542208호Domestic Patent No. 10-0542208 국내등록특허 제10-0839465호Domestic Patent No. 10-0839465 국내공개특허 제10-2011-0111946호Domestic Publication No. 10-2011-0111946

1. 제목 : 반도체 웨이퍼 제조공정 중 발생폐산으로부터 Na₂SiF및 초산의 회수에 관한 연구1. Title: Recovery of Na₂SiF and Acetic Acid from Waste Acids Generated during Semiconductor Wafer Manufacturing Process - 저자 : 김현상, 김주엽, 이향숙, 신창훈, 김준영, 배우근, 김종관 -Author: Kim Hyun Sang, Kim Ju Yeop, Lee Hyang Sook, Shin Chang Hoon, Kim Jun Young, Actor Geun, Kim Jong Kwan - 발행처 : 한국자원리싸이클링학회 -Publisher: Korea Resource Recycling Society

상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여, 본 발명은 반도체 및 태양광 실리콘 웨이퍼 제조공정 중에 발생하는 절삭유, 연마재(SiC), 실리콘(Si) 분말 및 금속(주로 Fe) 분말이 함유된 가공 슬러리(Used Slurry)로부터 1, 2차 원심분리기를 통하여 연마재(SiC)와 절삭유를 1차적으로 회수한 후 발생된 폐 슬러지(Sludge) 또는 1차 원심분리기에서 회수한 절삭유 함유 연마재(SiC), 다이아몬드 와이어 절단공정에서 발생된 폐 슬러지 등을 마이크로파를 발생시키는 마그네트론이 설치된 건조기 내에서 마이크로파를 이용하여 절삭유를 기화시켜 고순도로 회수하고, 건조된 고형분을 회수하여 브리켓(briquette)으로 성형하여 재활용하거나 또는 상기의 고형분을 성분별로 분리, 고순도화하여 산업용 소재로 재활용함으로써 환경오염 문제를 원천적으로 해결하면서도 제조공정의 단순화 및 고순도의 실리콘(Si) 분말이나 연마재(SiC), 절삭유 등을 회수하는 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. In order to solve the above problems, the present invention is a working slurry containing cutting oil, abrasive (SiC), silicon (Si) powder and metal (mainly Fe) powder generated during semiconductor and solar silicon wafer manufacturing process Waste sludge produced after the first recovery of SiC and cutting oil from primary and secondary centrifuges, or cutting oil containing abrasive (SiC) recovered from primary centrifuge, in diamond wire cutting process The generated waste sludge is recovered in high purity by vaporizing cutting oil using microwaves in a drier equipped with a magnetron that generates microwaves, and recovered dried solids are formed into briquettes and recycled, or the solids are used as ingredients. It is manufactured while solving environmental pollution problem by recycling it to industrial materials by separating and purifying it with high purity To provide a method for recovering defined simplified and a high purity of the silicon (Si) powder and the abrasive material (SiC), cutting oil, and it is an object device.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 통상의 원심분리 방법에 따라 1차적으로 절삭유 및 연마제를 회수하고, 이 때 발생된 폐 슬러지로부터 재차 절삭유와 연마재(SiC) 및 실리콘을 회수하기 위하여 마이크로파 발생장치가 부착된 건조장치에서 1차 건조시킨다. 이때 1차 건조단계에서 고형분이 마이크로파 에너지를 흡수하여 갖게 된 열을 이용한 2차 건조단계를 거치고, 상기 건조단계에서 기화한 성분들은 응축기에서 응축시켜 절삭유로 재활용함은 물론 마이크로파에 의해 건조된 절삭유 성분이 제거된 고형분을 그대로 회수하여 브리켓(briquette)으로 성형하여 사용하거나 또는 상기의 고형분을 분쇄/분급장치를 통해 탄화규소(SiC) 및 실리콘으로 분리 회수하여 산업용 소재로 재활용함에 본 발명의 특징이 있으며, 이를 위해 구체적으로 건조기에는 마이크로파 발생장치인 마그네트론을 설치하여 에너지효율을 극대화함과 동시에 열변형이 쉬운 절삭유의 열변형을 방지하여 고순도의 절삭유를 회수할 수 있으며, 2차 건조단계에서는 1차 건조단계에서 마이크로파 에너지를 흡수하여 열에너지를 내장한 고형분의 〔주로 탄화실리콘(SiC)〕열에너지를 그대로 이용하여 건조함으로써, 추가적인 에너지의 소모없이 탄화규소(SiC) 및 실리콘 분말에 함유된 절삭유 성분을 효율적으로 제거하였고 또한 상기와 같은 마이크로파 가열 및 탄화규소(SiC)가 마이크로파를 흡수하여 지니고 있는 열에너지로 기화시킨 절삭유 성분을 열변형 없이 고순도로 회수하였다. 또한, 상기 기화된 절삭유 성분을 효율적으로 회수하기 위하여 1차 및 2차 건조기에서 기화된 기화물을 1차 및 2차 응축기에서 응축시켜 분리하고, 상기 기화물의 탄화로 인한 고형분의 오염이나 기화물의 열변형에 따른 순도의 저하 등을 방지하기 위하여 건조기 내에는 N2 나 CO2등의 불활성 기체를 충진 및 재순환시킴으로써 순도의 저하 등을 방지하였다.In order to achieve the above object, the present invention is to recover the cutting oil and abrasives primarily in accordance with a conventional centrifugal separation method, and to recover the cutting oil, abrasives (SiC) and silicon from the waste sludge generated at this time, a microwave generator First drying in a drying apparatus attached. At this time, the first drying step undergoes a second drying step using heat obtained by absorbing microwave energy, and the components vaporized in the drying step are condensed in a condenser and recycled as cutting oil, as well as cutting oil ingredients dried by microwaves. The removed solids are recovered as it is and used as a briquette, or the solids are separated and recovered as silicon carbide (SiC) and silicon through a grinding / classifying apparatus and recycled as industrial materials. To this end, in particular, the drier is equipped with a magnetron, a microwave generator, to maximize energy efficiency and prevent the thermal deformation of cutting oil, which is easy to be thermally deformed, to recover high-purity cutting oil. Solid content absorbs microwave energy in the step and incorporates thermal energy By drying using the [mainly silicon carbide (SiC)] thermal energy of the, it is possible to efficiently remove the cutting oil components contained in silicon carbide (SiC) and silicon powder without consuming additional energy, and also microwave heating and silicon carbide ( The coolant component vaporized with the thermal energy possessed by the SiC) absorbed the microwaves was recovered with high purity without thermal deformation. In addition, in order to efficiently recover the vaporized cutting oil components, vaporized vaporized gases in the primary and secondary condensers are separated by condensation in the primary and secondary condensers, and contamination or vaporization of solids due to carbonization of the vaporized gases is carried out. In order to prevent deterioration of purity due to thermal deformation, the deterioration of purity was prevented by filling and recirculating inert gas such as N 2 or CO 2 in the dryer.

본 발명은 반도체 및 태양광 실리콘 웨이퍼 폐 슬러지로부터 절삭유, 실리콘 및 탄화실리콘을 고순도로 정제 및 회수가 가능하고 또한 건조기에 마이크로파 발생장치인 마그네트론을 설치하여 마이크로파로 폐 슬러지를 건조함으로써 에너지효율을 높이고, 열변형이 쉬운 절삭유를 열변형 없이 회수할 수 있어 제조원가 절감 및 고순도 절삭유를 회수할 수 있으며 또한 불활성 기체를 충진 및 재순환시킴으로써 액상분의 열변형 및 탄화와 고형분의 오염을 방지하며 기화성분을 효율적으로 회수할 수 있으며 고순도의 탄화규소(SiC) 및 실리콘을 고효율로 회수할 수 있고, 열변형이 없는 절삭유 기화분을 응축시켜 회수함으로서 고순도의 절삭유를 재활용할 수 있는 효과가 있다. 또한 상기의 1차 원심분리기에서 회수한 연마재(SiC)의 건조 및 함유된 절삭유의 고순도 회수, 다이아몬드 와이어 절단공정에서 발생된 슬러지의 건조 및 절삭유의 고순도 회수 등 유사한 형태의 슬러지에도 동일하게 적용할 수 있다.The present invention is capable of purifying and recovering cutting oil, silicon and silicon carbide from semiconductor and photovoltaic silicon wafer waste sludge with high purity, and by installing a magnetron as a microwave generator in the dryer to increase energy efficiency by drying the waste sludge with microwaves, Cutting oil, which is easy to be deformed, can be recovered without thermal deformation, thereby reducing manufacturing cost and recovering high-purity cutting oil, and filling and recirculating inert gas to prevent thermal deformation of the liquid component and contamination of carbon and solids, and to effectively evaporate the vaporized components. Recoverable, high-purity silicon carbide (SiC) and silicon can be recovered with high efficiency, and by cutting the condensation of the cutting oil vaporization without heat deformation, there is an effect to recycle the high-purity cutting oil. In addition, the same applies to sludges of similar type, such as drying of the abrasive (SiC) recovered by the first centrifugal separator and high purity recovery of the contained cutting oil, drying of the sludge generated in the diamond wire cutting process and high purity recovery of the cutting oil. have.

제1도는 웨이퍼 가공공정에서 발생하는 폐 슬러지로부터 절석유 등을 회수하는 종래의 공정도
제2도는 폐 슬러지로부터 절삭유 및 고형분(연마재(SiC), 실리콘(Si) 분말, 금속 분말)을 분리, 회수하는 본 발명의 공정도
제3도는 폐 슬러지로부터 회수한 고형분(연마재(SiC), 실리콘(Si) 분말, 금속 분말)을 성분별로 분리, 회수하는 공정도
1 is a conventional process diagram for recovering crushed oil from waste sludge generated in a wafer processing process.
2 is a process diagram of the present invention for separating and recovering cutting oil and solids (abrasive material (SiC), silicon (Si) powder, metal powder) from waste sludge.
3 is a process diagram for separating and recovering the solid content (abrasive material (SiC), silicon (Si) powder, metal powder) recovered from the waste sludge for each component

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하되, 하기의 설명은 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 권리범위가 하기의 설명에 한정되는 것은 아니며, 통상적인 당업자 수준에서의 응용 또한 본 발명의 범위에 포함된다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the following description is provided to illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following description. It is included in the scope of the invention.

그리고 본 발명에서는 이미 주지되어진 기술적부분에 대한 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.
In the present invention, for the sake of brevity of the description of the well-known technical parts will be omitted or compressed.

제1도는 종래 실리콘 웨이퍼 가공공정에서 발생한 가공슬러리(Used slurry)로부터 1차적으로 연마재(SiC) 및 미분 함유 절삭유를 회수한 이후 최종적으로 폐 슬러지가 발생하는 공정으로 간략히 설명한다.
FIG. 1 is briefly described as a process in which waste sludge is finally generated after first recovering abrasive (SiC) and finely divided cutting oil from used slurry generated in a conventional silicon wafer processing process.

웨이퍼 제조공정에서 단결정, 다결정 또는 무정형의 실리콘 인고트를 절삭시 발생하는 연마제와 절삭유 및 톱밥과 같은 미세 실리콘 입자를 함유하는 가공슬러리(Used slurry)를 1차 원심분리기에서 재사용 가능한 연마재(SiC)를 회수하는 공정과 상기 1차 원심분리 후 발생한 절삭유 성분이 다수인 저비중분리물을 2차 원심분리기를 통하여 미분을 일부 함유한 액상분인 절삭유를 회수함과 동시에 고점도의 폐 슬러지가 발생하는 공정으로 구성되어 있다.
In the wafer manufacturing process, used slurry, which contains abrasives generated when cutting single crystal, polycrystalline or amorphous silicon ingot, and fine silicon particles such as cutting oil and sawdust, can be reused in the first centrifuge. The low-density fraction containing a large number of cutting oil components generated after the first centrifugal separation is a process of recovering cutting oil, which is a liquid powder containing a part of fine powder, and generating high-viscosity waste sludge. Consists of.

제2도는 폐 슬러지를 원료 호퍼에 투입하는 단계; 호퍼에 투입된 폐 슬러지를 호퍼 하부에 부착된 1축 또는 2축 스크루를 이용하여 1차 건조기 내부로 이송하는 단계; 1차 건조기로 이송된 폐 슬러지를 1차적으로 마이크로파를 이용하여 연속적으로 건조하는 단계; 1차 건조단계에서 기화하는 성분들을 응축기에서 응축하는 단계; 1차 건조된 폐 슬러지를 1차 건조단계에서 고형분이〔(주로 탄화규소(SiC)〕마이크로파의 흡수로 자체적으로 지니고 있는 열에너지로 2차 건조하는 단계; 2차 건조 단계에서 기화하는 성분들을 응축기에서 응축하는 단계; 2차 건조단계를 거친 고형분을 이송 또는 저장하는 단계; 로 구성되어 있다.
2 is a step of introducing waste sludge into the raw material hopper; Transferring the waste sludge introduced into the hopper into the primary dryer by using a uniaxial or biaxial screw attached to the bottom of the hopper; Continuously drying the waste sludge transferred to the primary dryer using microwaves; Condensing the components vaporized in the first drying step in a condenser; Secondary drying of the waste sludge is first drying the solids in the first drying step with the heat energy itself (mainly silicon carbide (SiC)) by absorption of microwaves; the components evaporated in the second drying step in the condenser Condensing step of transporting or storing the solids after the second drying step.

상기의 원료호퍼(1)에 투입되는 폐 슬러지는 대략 70중량%의 고형분과 30중량%의 절삭유를 포함하고 있으며, 점도가 매우 높고 흐름성이 없어 취급이 어려우며, 상기의 고형분은 약 50~70중량%의 탄화규소(SiC), 20~40중량%의 실리콘 및 10중량% 전후의 금속(주로 Fe)성분을 포함하고 있다. 상기의 1차 건조기(2)에는 마이크로파 발생장치인 마그네트론(3) 및 1차 응축기(4)가 설치되어 있다. 즉, 1차 건조기로 이송된 폐 슬러지는 상기의 마그네트론에서 발생되는 마이크로파에 의해 가열되고, 액상분인 절삭유 성분은 슬러지 내부에서부터 기화되어 빠져나오게 되므로 건조시간이 짧아지고 생산성이 높고 에너지 효율성이 매우 뛰어나다.
The waste sludge introduced into the raw material hopper 1 contains approximately 70% by weight of solids and 30% by weight of cutting oil, and is very difficult to handle due to its high viscosity and flowability, and the above solids are about 50 to 70 It contains about 40% by weight of silicon carbide (SiC), 20 to 40% by weight of silicon and about 10% by weight of metal (mainly Fe). The primary dryer 2 is provided with a magnetron 3 and a primary condenser 4 which are microwave generators. That is, the waste sludge transferred to the primary dryer is heated by the microwave generated from the magnetron, and the coolant component, which is a liquid component, is evaporated out of the sludge, resulting in short drying time, high productivity, and excellent energy efficiency. .

본 발명에서는 가열 수단으로 마이크로파를 발생하는 마그네트론을 이용하여 폐 슬러지를 가열함으로써 에너지의 효율을 극대화시킬 뿐만 아니라 열변형이 일어나기 쉬운 절삭유의 열변형을 방지하면서 기화시켜 회수할 수 있으므로 절삭유를 고순도로 회수할 수 있는 장점이 있다.
In the present invention, by heating the waste sludge using a magnetron that generates microwaves as a heating means, not only the energy efficiency can be maximized, but also it can be recovered by evaporation while preventing thermal deformation of the cutting oil that is easily subjected to thermal deformation, thereby recovering the cutting oil with high purity. There is an advantage to this.

즉, 버너 또는 전기히터와 같은 열원을 이용하여 건조기 외부에서 가열하여 건조시킬 경우, 건조기 내부온도가 올라가면서 폐슬러지의 표면에서부터 건조되므로 폐슬러지 내부에 갇힌 절삭유를 완전히 건조시키키 위해서는 오랜 시간동안 가열하여야 하며, 이러한 가열방식으로 회수한 절삭유는 열변형이 심하게 일어나 짙은 갈색의 색상을 띠고 냄새도 심하여 회수한 상태 그대로는 재활용할 수 없는 단점이 있다.In other words, when drying by heating outside the dryer using a heat source such as a burner or electric heater, the drying temperature is increased from the surface of the waste sludge as the temperature inside the dryer rises, so that the cutting oil trapped inside the waste sludge is completely dried for a long time. The cutting oil recovered by such a heating method has a disadvantage in that it cannot be recycled as it is recovered due to severe heat deformation resulting in dark brown color and odor.

또한, 건조된 고형분도 고온에서도 잘 휘발되지 않는 열변형된 기름성분이 잔류할 수 있어, 이들 액상분이 탄화되어 발생한 탄화물에 의해 오염될 우려가 있으며, 에너지 효율이 매우 낮아지는 등의 문제가 발생하기 때문이다
In addition, the dried solid content may remain a heat-deformed oil component that does not volatilize well even at a high temperature, there is a risk that these liquid components may be contaminated by carbides generated by carbonization, the energy efficiency is very low, Because

본 발명에서는 1차 건조기에서 폐 슬러지 중의 절삭유 성분은 마이크로파를 흡수하여 기화되며 기화성분들은 1차 응축기(4) 및 2차 응축기(5)을 통하여 응축되어 응축물 저장조를 거쳐 저장탱크(6)에 저장되며 응축되지 않은 기체 성분들은 송풍기(7)를 통하여 건조기 내부로 재순환된다.In the present invention, the cutting oil component in the waste sludge in the primary dryer is vaporized by absorbing microwaves, and the vaporized components are condensed through the primary condenser 4 and the secondary condenser 5 to the storage tank 6 through the condensate storage tank. The stored, uncondensed gaseous components are recycled through the blower 7 into the dryer.

이때 액상분의 열변형 방지 및 기화성분의 효율적인 회수를 위하여 건조기 내에 N2 나 CO2등의 불활성 기체(8)를 충진 및 재순환시킨다.
At this time, in order to prevent thermal deformation of the liquid powder and efficient recovery of the vaporization component, an inert gas 8 such as N 2 or CO 2 is filled and recycled in the dryer.

1차 건조기를 거친 고형분은 다시 2차 건조기(2-1)로 투입되며 2차 건조기에도 마그네트론(3-1)을 설치하여 1차 건조기와 동일한 건조과정을 거친다.After passing through the primary dryer, the solids are again fed into the secondary dryer (2-1), and the magnetron (3-1) is installed in the secondary dryer to undergo the same drying process as the primary dryer.

뿐만 아니라, 2차 건조기는 마그네트론(3-1)없이 탄화규소가 1차 건조단계에서 마이크로파를 흡수하여 자체적으로 지니고 있는 열에너지만을 이용하여 건조시킬 수도 있다. 즉, 2차 건조기(2-1)는 1차 건조기와 달리 추가적인 에너지를 투입하지 않고 1차 건조단계에서 마이크로파를 잘 흡수한 고형분(주로 탄화규소(SiC))이 마이크로파를 흡수하여 지니고 있는 열에너지를 이용하여 폐 슬러지 중에 잔류하고 있는 나머지 절삭유 성분을 기화시켜 폐 슬러지를 완전히 건조시킴으로써 에너지를 절감할 수 있으며 액상분이 완전히 분리된 고형분을 회수할 수 있다.In addition, the secondary dryer may be dried using only the thermal energy of silicon carbide absorbs microwaves in the first drying step without the magnetron 3-1. That is, the secondary dryer (2-1), unlike the primary dryer, does not add additional energy, and the solid energy (mainly silicon carbide (SiC)) that absorbs microwaves in the primary drying step absorbs the heat energy of the microwaves. Energy is saved by completely drying the waste sludge by vaporizing the remaining cutting oil component remaining in the waste sludge, and recovering the solid content from which the liquid component is completely separated.

상기의 기화한 절삭유 성부들은 1차 응축기( 4-1) 및 2차 응축기(5-1)에서 응축되어 응축물 저장조를 거쳐 저장탱크(6-1)에 저장되며 나머지 응축되지 않은 기체 성분들은 송풍기(7-1)를 통하여 건조기 내부로 재순환된다. 이때도 1차 건조기에서와 마찬가지로 액상분의 열변형 방지 및 기화성분의 효율적인 회수를 위하여 건조기 내에 N2 나 CO2등의 불활성 기체(8)를 충진 및 재순환시킨다.The vaporized cutting oil parts are condensed in the primary condenser (4-1) and the secondary condenser (5-1) and stored in the storage tank (6-1) through the condensate reservoir, and the remaining uncondensed gas components are blower It is recycled into the dryer through (7-1). At this time, as in the first dryer, inert gas 8 such as N 2 or CO 2 is filled and recycled in the dryer to prevent thermal deformation of the liquid component and efficient recovery of vaporized components.

또한, 2차 건조기에서 건조된 고형분은 저장조(9)를 거쳐 저장 사일로에 저장된다.
In addition, the solid dried in the secondary dryer is stored in a storage silo via the storage tank (9).

제3도는 분쇄 분급장치에 관한 것으로 상기의 1차 및 2차 건조기를 통과한 고형분을 성분별로 분리하여 산업용 소재로 재활용할 경우, 상기의 고형분을 저장조(9)에서 직접 분쇄분급장치(11)로 이송하거나 또는 저장 사일로(10)에 보관하였다가 필요에 따라 분쇄 분급장치(11)로 이송하여 분쇄 분급한다.
FIG. 3 relates to a pulverizer classifying apparatus. When the solids that have passed through the first and second dryers are separated by components and recycled into industrial materials, the solids are directly transferred from the storage tank 9 to the pulverizer. It is transported or stored in the storage silo 10, and transferred to the grinding classifier 11 as needed to classify the grinding.

상기의 분쇄분급기는 고형분을 비중이나 입자 크기에 따라 분리하는 것으로 조분쇄기에서는 상기의 1차 및 2차 건조된 고형분은 고결 또는 응집된 형태의 덩어리로 회수되므로 미분쇄기의 부하를 줄이고 분쇄효율을 높여주기 위해서 미분쇄기로 보내기 전에 약 3mm 내외의 크기로 조분쇄하여 미분쇄기 호퍼로 이송한다. 상기의 조분쇄기로는 통상의 햄머밀, 롤러밀, 핀밀 등 조분쇄용으로 통상적으로 사용되는 분쇄기로 조분쇄 호퍼(101) 하단에 조분쇄기(102)가 설치되어 있고 미분쇄기 호퍼(103) 하단에는 미분쇄기(104)가 설치되어 있으며, 미분쇄된 고형분은 분급기(105) 및 싸이클론(106)에서 입자크기 및 비중차를 이용하는 기류식 분급으로 금속 실리콘과 탄화규소(SiC)로 분리한 후, 바로 포장을 하거나 또는 저장 사일로로 이송하여 저장한다.
The grinder classifies the solids according to specific gravity or particle size. In the coarse mill, the above-mentioned first and second dried solids are recovered as agglomerates in the form of agglomerates or aggregates. Before being sent to the grinding machine, it is coarsely ground to a size of about 3 mm and transferred to the grinding machine hopper. As the coarse pulverizer, a coarse pulverizer 102 is installed at the bottom of the coarse grinding hopper 101, which is commonly used for coarse grinding such as a conventional hammer mill, roller mill, pin mill, etc. The pulverizer 104 is installed in the pulverizer, and the pulverized solid component is separated into metal silicon and silicon carbide (SiC) by air flow classification using particle size and specific gravity in the classifier 105 and the cyclone 106. Afterwards it is packaged or transferred to a storage silo and stored.

이를 구체적으로 살펴보면, 상기의 조분쇄된 고형분은 미분쇄기 호퍼(103)로 이송되고 호퍼 하단부에 부착된 이송스크루를 통하여 정량적으로 미분쇄기 (104) 내로 이송된다. 미분쇄기 내에서 고형분은 원래의 입자크기인 평균입경 5마이크론 ~ 15마이크론, 최대 입자크기 50마이크론 이하의 입자로 미분쇄되어 분급기(105)로 이송된다. 상기의 미분쇄기로는 에어제트밀(Air Jet Mill), 에어클래시파잉밀 (Air Classifying Mill), 볼밀(Ball Mill) 등 통상적으로 사용되는 분쇄기가 사용된다.In detail, the coarse pulverized solid is transferred to the pulverizer hopper 103 and quantitatively transferred into the pulverizer 104 through a transfer screw attached to the lower end of the hopper. Solids in the pulverizer are finely pulverized into particles having an average particle size of 5 microns to 15 microns, and a maximum particle size of 50 microns or less, and then transferred to the classifier 105. As the pulverizer, an air jet mill, an air classifying mill, a ball mill, or the like, is used.

미분쇄된 고형분은 송풍기에 의해 기류를 타고 분급기로 이송되며 분급기 내의 회전하는 분급장치(Classifying Rotor)에 의해 작은 입자는 빠져 나가고 큰 입자는 아래로 떨어지게 되며, 아래로 떨어진 큰 입자의 조성은 탄화규소(SiC)가 약 80중량% ~ 98중량%로 내화물 원료, 세라믹 원료 등 통상의 탄화규소가 사용되는 용도로 사용할 수 있다.The pulverized solids are flowed by the blower to the classifier, and small particles are pulled out and large particles fall down by the rotating classifying rotor in the classifier. Silicon (SiC) is about 80% by weight to 98% by weight can be used for the use of the usual silicon carbide, such as refractory raw materials, ceramic raw materials.

분급기를 빠져나간 입자는 기류를 타고 싸이클론(106)으로 이송되며 싸이클론 내벽을 타고 회전하면서 입자크기에 따른 원심력의 차이로 보다 큰 입자는 아래로 떨어지고 보다 작은 입자는 싸이클론 내부에 설치된 원통을 따라 빠져나가게 된다. 아래로 떨어진 입자는 평균입경 2마이크론 ~ 10마이크론으로 탄화규소(SiC) 함량은 약 70중량% ~ 90중량%이며 내화물 원료, 범용 소결체용 원료 등 유사한 순도의 통상의 탄화규소(SiC)가 사용되는 용도로 사용될 수 있다. 싸이클론을 빠져나간 초미분의 입자는 기류를 타고 집진기(107)로 이송되면 집진기 내부에 설치된 백필터에 의해 전량 포집되고 포집된 초미분 입자는 금속실리콘 40중량% 이상, 금속(Fe) 20중량% 이상으로 브리켓(briquette)으로 성형하여 통상의 실리콘-철 합금이 사용되는 용도에 사용될 수 있다.Particles exiting the classifier are transported to the cyclone 106 by air flow and rotated through the inner wall of the cyclone. Due to the difference in centrifugal force according to the particle size, the larger particles fall down and the smaller particles move through the cylinder installed inside the cyclone. Followed out. Particles falling down have an average particle diameter of 2 microns to 10 microns, and the silicon carbide (SiC) content is about 70% to 90% by weight, and similar silicon carbide (SiC) of similar purity, such as refractory raw materials and raw materials for general purpose sintered compacts, is used. Can be used for purposes. When the ultrafine particles exiting the cyclone are transported to the dust collector 107 by air flow, they are collected by the bag filter installed inside the dust collector, and the ultrafine particles collected are 40 wt% or more of metal silicon and 20 wt% of metal (Fe). Molded into briquettes by more than% it can be used in applications where conventional silicon-iron alloys are used.

분말 입자는 백필터에서 모두 포집되므로 백필터를 빠져나간 공기는 송풍기(108)를 통하여 대기 중으로 배출된다. Since the powder particles are all collected in the bag filter, the air exiting the bag filter is discharged to the atmosphere through the blower 108.

반도체 및 태양광 실리콘 웨이퍼 가공시 발생하는 가공슬러리(Used slurry)를 1차 원심분리기에서 재사용 가능한 연마재(SiC)를 회수하는 공정과 상기 1차 원심분리 후 발생한 절삭유 성분이 다수인 저비중분리물을 2차 원심분리기를 통하여 미분을 일부 함유한 액상분인 절삭유를 회수함과 동시에 고점도의 폐 슬러지가 발생하는 공정이 일반적으로 사용되고 있으며 마지막 단계에서 발생하는 고점도의 폐슬러지는 지정폐기물로 분류되어 전량 폐기되고 있다. 폐 슬러지를 재활용하기 위한 방법으로 유기용매를 사용하여 절삭유 성분 등을 제거하고 산 등의 화학처리를 통하여 금속성분을 제거한 후 중액분리법을 이용하여 실리콘(Si) 분말을 고순도로 회수하고자 하는 등의 연구가 있었으나 이와 같은 공정에서는 2차적인 폐기물의 발생과 생산성이 매우 낮고 제조원가가 매우 높은 공정으로 실용화는 이루어지지 못한 실정이다.A process for recovering reusable abrasive (SiC) from a first centrifugal separator and a low specific gravity fraction containing a large amount of cutting oil generated after the first centrifugation. The process of recovering cutting oil, which is a liquid powder containing part of fine powder, and generating high-viscosity waste sludge through a secondary centrifuge is generally used.High-viscosity waste sludge generated at the last stage is classified as designated waste and disposed of in total. It is becoming. In order to recycle the waste sludge, the organic solvent is used to remove the cutting oil, and the metal is removed by chemical treatment such as acid. However, in such a process, secondary waste generation and productivity are very low, and the manufacturing cost is very high.

본 발명자는 반도체 및 태양광 실리콘 웨이퍼 폐 슬러지에 대하여 오랫동안 예의 연구한 결과 마이크로파를 이용한 제조공정의 단순화 및 에너지 효율화, 열변형이 쉽게 일어나는 절삭유 성분의 열변형 방지, 기화성분의 효율적인 회수를 위한 불활성 기체 사용 및 재순환 등의 방법을 통해 취급이 어려운 고점도의 폐 슬러지로부터 고순도의 절삭유를 회수할 수 있고, 액상분의 열변형 또는 탄화 등으로 인한 오염이 없는 완전히 건조된 고형분을 분리 회수할 수 있으며 건조공정 중 고결된 고형분을 미분쇄 및 분급공정을 통하여 탄화규소와 실리콘 성분들을 고순도, 고수율로 분리 회수하여 전량 수입에 의존하고 있는 금속 실리콘 분말, 탄화규소(SiC) 분말을 산업용 소재로 재활용할 수 있는 본 발명을 개발함으로써 반도체 및 태양광 실리콘 웨이퍼 가공시 발생하는 폐기물의 발생을 원천적으로 제거하여 환경오염의 문제점을 해소함과 동시에 폐자원을 재활용하는 장점이 있다.As a result of long researches on waste sludge in semiconductor and photovoltaic silicon wafers, the inventors of the present invention have simplifies the manufacturing process using microwaves, improves energy efficiency, prevents heat deformation of cutting oil components that easily undergo thermal deformation, and inert gases for efficient recovery of vaporized components. By using and recycling, high-purity cutting oil can be recovered from high-viscosity waste sludge, which is difficult to handle, and it is possible to separate and recover completely dried solids without contamination from liquid deformation or carbonization. It is possible to recycle metal silicon powder and silicon carbide (SiC) powder, which depend on total imports, by separating and recovering silicon carbide and silicon components in high purity and high yield through fine pulverization and classification process. By developing the present invention, semiconductor and solar silicon wafers By eliminating the generation of waste generated from the disclosure, there is an advantage of resolving the problem of environmental pollution and recycling waste resources.

1 : 원료호퍼 2 : 1차 건조기
2-1 : 2차 건조기 3 및 3-1 : 마그네트론
4 및 4-1 : 1차 응축기 5 및 5-1 : 2차 응축기
6 및 6-1 : 저장탱크 7 및 7-1 : 송풍기
8 : 불활성 기체 9 : 저장조
10 : 저장 사일로 11 : 분쇄/분급장치
101 : 조분쇄 호퍼 102 : 조분쇄기
103 : 미분쇄 호퍼 104 : 미분쇄기
105 : 분급기 106 : 싸이클론
107 : 싸이클론 108 : 송풍기
1: raw material hopper 2: primary dryer
2-1: secondary dryer 3 and 3-1: magnetron
4 and 4-1: primary condenser 5 and 5-1: secondary condenser
6 and 6-1: Storage tanks 7 and 7-1: Blowers
8: inert gas 9: reservoir
10: storage silo 11: grinding / classifying device
101: coarse grinding hopper 102: coarse grinding machine
103: grinding mill hopper 104: grinding mill
105: classifier 106: cyclone
107: cyclone 108: blower

Claims (9)

폐 슬러지를 원료 호퍼에 투입하는 단계; 호퍼에 투입된 폐 슬러지를 호퍼 하단부에 부착된 1축 또는 2축 스크루를 이용하여 불활성 기체가 충진된 1차 건조기 내부로 이송하여 마그네트론(3)에서 발생되는 마이크로파를 이용하여 1차적으로 건조하는 단계; 1차 건조단계에서 기화하는 성분들을 응축시키는 단계; 1차 건조된 폐 슬러지를 불활성 기체가 충진된 2차 건조기에서 마그네트론(3)에서 발생되는 마이크로파를 이용하여 건조하는 단계; 2차 건조 단계에서 기화하는 성분들을 응축하는 단계; 저장조에 포집된 고형분을 포장 또는 저장 사일로로 이송하는 단계; 로 구성됨을 특징으로 하는 반도체 및 태양광 실리콘 웨이퍼 제조시 발생되는 폐 슬러지로부터 유효성분들을 회수하는 방법.
Introducing waste sludge into the raw material hopper; Transporting the waste sludge introduced into the hopper into a primary dryer filled with an inert gas using a uniaxial or biaxial screw attached to the lower end of the hopper and drying the primary sludge using microwaves generated from the magnetron 3; Condensing the components evaporating in the first drying step; Drying the first dried waste sludge using microwaves generated in the magnetron 3 in a secondary dryer filled with an inert gas; Condensing the components vaporizing in the second drying step; Transferring the solids collected in the reservoir to a packaging or storage silo; Method for recovering the active ingredients from the waste sludge generated during semiconductor and solar silicon wafer manufacturing, characterized in that consisting of.
삭제delete 제1항에 있어서,
1차 및 2차 건조단계에서의 응축물은 응축물 저장조를 거쳐 저장탱크에 저장하고 미응축 기체는 송풍기를 통하여 건조기 내부로 재순환시키는 것을 특징으로 하는 반도체 및 태양광 실리콘 웨이퍼 제조시 발생되는 폐 슬러지로부터 유효성분들을 회수하는 방법.
The method of claim 1,
Waste sludge generated during the manufacture of semiconductor and photovoltaic silicon wafers, wherein the condensate in the first and second drying stages is stored in the storage tank via the condensate reservoir and the uncondensed gas is recycled into the dryer through the blower. Method for recovering active ingredients from the product.
폐 슬러지를 원료 호퍼에 투입하는 단계; 호퍼에 투입된 폐 슬러지를 호퍼 하단부에 부착된 1축 또는 2축 스크루를 이용하여 1차 건조기 내부로 이송하여 1차적으로 건조하는 단계; 1차 건조단계에서 기화하는 성분들을 응축시키는 단계; 1차 건조된 폐 슬러지를 2차 건조하는 단계; 2차 건조 단계에서 기화하는 성분들을 응축하는 단계; 저장조에 포집된 고형분을 저장 사일로 또는 분쇄분급장치로 이송하는 단계; 이송된 고형분을 분쇄기로 미세하게 분쇄하는 단계; 입자크기 및 비중차를 이용한 기류식 분급으로 금속 실리콘과 탄화규소(SiC)를 분리하는 단계; 분리된 금속실리콘과 탄화규소(SiC)를 포장 또는 저장하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 반도체 및 태양광 실리콘 웨이퍼 제조시 발생되는 폐 슬러지로부터 유효성분들을 회수하는 방법.
Introducing waste sludge into the raw material hopper; Transferring the waste sludge introduced into the hopper to the inside of the primary dryer using a uniaxial or biaxial screw attached to the lower end of the hopper and drying the primary sludge; Condensing the components evaporating in the first drying step; Second drying the first dried waste sludge; Condensing the components vaporizing in the second drying step; Transferring the solids collected in the storage tank to a storage silo or a pulverizer; Finely grinding the transferred solids with a grinder; Separating metal silicon and silicon carbide (SiC) by air flow classification using particle size and specific gravity difference; Packaging or storing separated metal silicon and silicon carbide (SiC), the method for recovering the active ingredients from the waste sludge generated during the manufacture of semiconductor and photovoltaic silicon wafer.
제4항에 있어서,
1차 및 2차 건조기에는 마이크로파를 발생시키는 마그네트론이 설치된 것을 특징으로 하는 반도체 및 태양광 실리콘 웨이퍼 제조시 발생되는 폐 슬러지로부터 유효성분들을 회수하는 방법.
The method of claim 4, wherein
Method for recovering the active ingredients from the waste sludge produced during the manufacture of semiconductor and photovoltaic silicon wafer, characterized in that the first and second dryers are installed with a magnetron for generating microwaves.
제4항에 있어서,
1차 및 2차 건조기 내에는 불활성 기체를 충진시키는 것을 특징으로 하는 반도체 및 태양광 실리콘 웨이퍼 제조시 발생되는 폐 슬러지로부터 유효성분들을 회수하는 방법.
The method of claim 4, wherein
A method for recovering active ingredients from waste sludge produced during the manufacture of semiconductor and photovoltaic silicon wafers, wherein the primary and secondary dryers are filled with an inert gas.
반도체 및 태양광 실리콘 웨이퍼 제조시 발생되는 폐 슬러지로부터 유효성분들을 회수하는 장치에 있어서
폐 슬러지를 투입하는 1축 또는 2축 스크루가 부착된 원료호퍼;
상기원료 호퍼로부터 이송된 슬러지를 건조시키기 위한 마그네트론 및 응축기가 설치된 1차 건조기;
1차 건조기로부터 이송된 고형분을 완전 건조하기 위한 응축기가 설치된 2차 건조기 또는 마그네트론 및 응축기가 설치된 2차건조기; 2차 건조가 끝난 고형분을 실리콘과 탄화규소(SiC)로 분리하기 위한 기류식 분쇄/분급장치, 분쇄/분급장치 중 분급기, 싸이클론, 집진기에 아래에 각각 설치된 포장기 또는 이송장치를 통하여 이송 저장하는 저장 사일로(silo)로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 및 태양광 실리콘 웨이퍼 제조시 발생되는 폐 슬러지로부터 유효성분들을 회수하는 장치.
Apparatus for recovering active ingredients from waste sludge generated during semiconductor and solar silicon wafer manufacturing
A raw material hopper having a uniaxial or biaxial screw attached to the waste sludge;
A primary dryer provided with a magnetron and a condenser for drying the sludge conveyed from the raw material hopper;
A secondary dryer or magnetron equipped with a condenser for completely drying the solids conveyed from the primary dryer and a secondary dryer equipped with a condenser; Transfer and storage of airflow pulverizer / classifier to separate secondary dried solids into silicon and silicon carbide (SiC), and the packaging machine or cyclone installed below in classifier, cyclone and dust collector among crusher / classifier. Apparatus for recovering the active ingredients from the waste sludge generated during the manufacture of semiconductor and photovoltaic silicon wafer, characterized in that consisting of a storage silo.
제7항에 있어서,
1차 건조기 및 2차 건조기의 1차 응축기에서 응축되지 않은 기화물을 다시 응축시키기 위하여 2차 응축기가 설치되고 1차 및 2차 응축물은 응축물 저장조를 거쳐 저장탱크에 저장되며, 나머지 기체는 송풍기를 통하여 각각 1차 및 2차 건조기로 재순환되는 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 및 태양광 실리콘 웨이퍼 제조시 발생되는 폐 슬러지로부터 유효성분들을 회수하는 장치.
The method of claim 7, wherein
The secondary condenser is installed to recondense the uncondensed gas in the primary condenser of the primary and secondary dryers, and the primary and secondary condensate are stored in the storage tank through the condensate reservoir and the remaining gas is Apparatus for recovering the active ingredients from the waste sludge generated during the manufacture of semiconductor and photovoltaic silicon wafer, characterized in that the configuration is recycled to the primary and secondary dryers respectively through a blower.
제7항 또는 제8항에 있어서
1차 및 2차 건조기 내에는 불활성 기체를 충진시키는 것을 특징으로 하는 반도체 및 태양광 실리콘 웨이퍼 제조시 발생되는 폐 슬러지로부터 유효성분들을 회수하는 장치.
The method according to claim 7 or 8
An apparatus for recovering active ingredients from waste sludge produced during the manufacture of semiconductor and photovoltaic silicon wafers, wherein the primary and secondary dryers are filled with an inert gas.
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