CN101474511A - 一种硅晶圆线切割废砂浆中聚乙二醇和碳化硅的回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及硅晶圆线切割领域，公开了一种硅晶圆线切割废砂浆中聚乙二醇和碳化硅回收利用的方法，它将单晶硅片加工工艺中的线切割废砂浆先添加降黏剂，进行固液分离得到悬浮液部分和固体颗粒部分。对于悬浮液部分添加助滤剂，然后板框压滤、微孔过滤、中空纤维超滤、离子交换，最后将悬浮液真空蒸馏，回收聚乙二醇。对于固体颗粒依次进行碱反应清洗、水洗塔水洗、离心分离、酸反应清洗、再次水洗塔水洗、离心分离、酸反应清洗、干燥和干法分级，最后得到可循环使用的碳化硅颗粒。

Description

一种硅晶圆线切割废砂浆中聚乙二醇和碳化硅的回收方法

技术领域

本发明涉及硅晶圆线切割领域，特别涉及将硅晶圆线切割废砂浆中使用过的聚乙二醇和碳化硅通过物理及化学的方法进行处理，回收其中的聚乙二醇和碳化硅，使其能够多次用于硅晶片加工工艺中，具体为一种硅晶圆线切割废砂浆中聚乙二醇和碳化硅的回收方法。

背景技术

多线切割是切割大直径硅单、多晶棒非常有效的方法之一。近几年异军突起的多线切割机(简称线锯)以其极高的生产效率和出片率，在大直径硅片加工领域有逐渐取代内圆切割机的趋势。多线切割机将金属线缠绕在导线轮上，驱动导线轮和单晶棒作相对运动，砂浆磨削、冷却达到磨切晶片的目的。

经过近30年的完善和提高，多线切割机日渐成熟，目前的产品己经是第六或第七代。我国通过技术引进，多线切割技术的应用也越来越广泛。多线切割中使用的是一种具有流动性的混合研磨剂——砂浆，其作用在切割过程中非常重要。砂浆是被往复运动的线带到切割区，被带入的砂浆量的多少以及切割速度的高低决定硅片的切割质量。该切割过程需要使用硬度高、粒度小并且粒径分布窄的碳化硅颗粒作为切割介质。而与碳化硅按比例加入的聚乙二醇(PEG)，起到分散剂的作用，会使碳化硅在切割过程中分布均匀，并且聚乙二醇具备一定的热容，可以带走大量在切割过程中产生的摩擦热量，同时聚乙二醇的良好水溶性也便于后期硅片的清洗。

线切割加工中，高速往复运动的切割线带动砂浆到切割区，使砂浆中的研磨颗粒——碳化硅与硅棒表面高速磨削，由于研磨颗粒有非常锐利的棱角，并且硬度远大于硅棒的硬度，所以硅棒与线锯接触的区域逐渐被砂浆磨削掉，进而达到切割的效果，同时砂浆也可以带走磨削中产生的大量热。

现有的硅晶圆线切割废砂浆回收方法中，砂浆通过高速离心机，离心机转速超过3000r/min。废砂浆在离心力的作用下，透过滤孔排出，而固体颗粒被截留在滤布上。这种方法工艺要求较为简单，但是投资过大，而且聚乙二醇的回收率不高，还会浪费掉质量可观的聚乙二醇。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硅晶圆线切割废砂浆中聚乙二醇和碳化硅的回收方法，其回收的聚乙二醇(PEG)和碳化硅能够达到硅晶片切割的要求，实现聚乙二醇和碳化硅多次回收循环利用，不仅能够增加原料液的使用率，降低晶硅片的制造成本，而且能够根本上避免废砂浆对环境造成的污染。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现：一种硅晶圆线切割废砂浆中聚乙二醇和碳化硅的回收方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，搅拌废砂浆，加入降黏剂，其中降黏剂和废砂浆体积比为3.5∶1～4.5∶1，而后进行一级固液分离，得到一级悬浮液和一级固体颗粒；

步骤2，搅拌一级悬浮液，添加质量为一级悬浮液质量分数的万分之二到万分之五的助滤剂，而后通过板框过滤，得到二级悬浮液和二级固体颗粒；

步骤3，二级悬浮液依次通过孔径为0.18～0.26微米的微孔膜过滤、中空纤维膜超滤，而后通过强酸强碱型离子交换树脂去除离子，得到三级悬浮液，最后进入真空蒸馏装置，蒸馏得到可循环使用的聚乙二醇和蒸馏废液；

步骤4，收集一级、二级固体颗粒，在碱洗池中使用质量分数为3～5％的氢氧化钠水溶液碱反应清洗4～5个小时，其中氢氧化钠水溶液和固体颗粒的体积比为3.5∶1～4.5∶1，而后进入水洗塔水洗至pH值为6.5～7.5时，分离固体颗粒；然后在酸洗池中使用质量分数为26～31％的盐酸水溶液酸反应清洗4～5个小时，其中固体颗粒与盐酸的体积比为0.9∶1～1.2∶1，而后进入水洗塔水洗至pH值为6.5～7.5时，分离固体颗粒；最后，烘干固体颗粒，采用干法分级筛选满足线切割粒径分布要求的固体颗粒，即得可循环使用的碳化硅颗粒。

本发明的进一步特点在于：

所述降黏剂为甲醇、乙醇、水、丙酮、甲苯中的任一种或多种混合液。

所述一级固液分离采用过滤式离心机或沉降式离心机。

所述助滤剂采用聚丙烯酰胺、聚胺、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、丙烯酸和甲基烯酸聚合物、氧化钙、氢氧化钙、硫酸铁、硫酸铝、氯化铁、纤维素、改性淀粉或硅藻土。

所述板框过滤采用板框过滤机、板框压滤机或真空过滤机。

所述中空纤维膜超滤采用聚醚砜中空纤维膜，其截留的分子量为100000道尔顿。

所述蒸馏废液用作降黏剂，循环使用。

所述三级悬浮液通过强酸强碱离子交换树脂使其电导率在摄氏温度为25度时小于10μs/cm。

所述碱反应清洗中，保持碱洗池中pH值大于9.5。

本发明在废砂浆中加入降黏剂，方便过滤处理；在一级悬浮液中加入助滤剂进一步降低黏度，便于一级悬浮液絮凝过滤；一级悬浮液依次通过板框压滤、微孔膜过滤、中空纤维膜超滤进行净化，通过强酸强碱型离子交换树脂去除各种离子，蒸馏分离得到可循环使用的聚乙二醇和可作为降黏剂循环使用的蒸馏废液，根本上避免废砂浆对环境造成的污染。

本发明对收集固体颗粒，碱反应清洗去除杂质硅，酸反应清洗去除金属丝线因为研磨而被切削掉的金属颗粒，最后，烘干、分级、筛选，得到粒径均匀的干净的可循环使用的碳化硅颗粒，回收率可达50％左右。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

图1是本发明关于硅晶圆线切割废砂浆中聚乙二醇回收流程示意图。

图2是本发明关于硅晶圆线切割废砂浆中碳化硅回收流程示意图。

具体实施方式

参照图1，说明硅晶圆线切割废砂浆中聚乙二醇回收流程，具体包括以下步骤：

(1)在混合池中，流入硅晶圆线切割废砂浆，搅拌并加入降黏剂，降黏剂使废砂浆的黏度降低，以便于后期的过滤处理，所使用的降黏剂可以采用甲醇、乙醇、水、丙酮、甲苯及其它可实现降低黏度的液体中任选的一个或多个。

(2)离心沉降，分离得到一级悬浮液和一级固体颗粒，所使用的离心分离设备可以采用过滤式离心机或沉降式离心机及其它可实现固液分离的设备中任选的一个或多个；

(3)在一级悬浮液中加入助滤剂，然后板框压滤，得到二级悬浮液和二级固体颗粒。一级悬浮液中加入助滤剂，搅拌使一级悬浮液进一步降低黏度，并使悬浮液絮凝，利于后期处理。本发明所使用的助滤剂可以采用离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂或电解质，包括聚丙烯酰胺、聚胺、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、丙烯酸和甲基烯酸聚合物、氧化钙、氢氧化钙、硫酸铁、硫酸铝、氯化铁、纤维素、改性淀粉和硅藻土。采用板框压滤的方法对一级悬浮液进行初步净化，去除大量的固体颗粒杂志，使悬浮液中的固体含量小于或等于百分之二。本发明中所使用的过滤设备可以采用板框过滤机、板框压滤机、真空过滤机及其它可用于将悬浮液中的固体粗颗粒过滤的设备的任选一个或多个。

(4)对二级悬浮液依次进行微孔膜过滤、中空纤维膜超滤，得到三级悬浮液。二级悬浮液先采用微孔膜过滤的方法对悬浮液进行第二次净化，去除细颗粒杂质；本发明所采用的为孔径0.18～0.26微米的微孔过滤膜；其中微孔过滤膜使用质量分数5％氢氟酸水溶液清洗。采用中空纤维膜超滤的方法对二级悬浮液进行第三次净化，去除大分子杂质；本发明所采用的中空纤维膜为聚醚砜中空纤维膜，其截留的分子量为100000道尔顿；其中中空纤维膜使用质量分数5％氢氟酸水溶液清洗。

(5)利用离子交换树脂去除三级悬浮液中的各种离子，然后真空蒸馏。采用离子交换的方法对悬浮液进行第四次净化，去除各种离子，本发明所采用的离子交换树脂为强酸强碱型，操作过程中，使液体的电导率在摄氏温度为25度时小于10μs/cm以下后，再进入真空蒸馏工序；离子交换树脂的再生过程中，阳床使用质量分数5％的盐酸水溶液再生，阴床使用质量分数5％的氢氧化钠水溶液再生。采用双效蒸发器的方法对三级悬浮液进行蒸馏，本发明所采用的真空蒸馏装置依靠聚乙二醇和降黏剂不同的沸点将两个组分进行分离，蒸馏得到可循环使用的聚乙二醇和蒸馏废液，蒸馏废液用作降黏剂，可以与新的废砂浆再次混合，循环使用。

参照图2，硅晶圆线切割废砂浆中碳化硅回收流程。在硅片线切割过程中，硅棒上大量的硅被切削掉，同时金属丝线也会磨损，这些杂质会进入废砂浆中。因此，在干燥、分级、筛选碳化硅颗粒时，需要对一、二级固体颗粒处上述杂质进行清除。废砂浆中碳化硅回收流程具体包括以下步骤：

(1)收集一、二级固体颗粒，在碱洗池中碱反应清洗，然后在水洗塔水洗，最后离心分离。用碱洗的方法对固体颗粒进行第一次净化，采用氢氧化钠水溶液，在碱洗池内去除杂质硅，其中氢氧化钠水溶液与固体颗粒的体积比为3.5∶1～4.5∶1，反应时间为3.5～4.5个小时，操作过程中，务必使水溶液的pH值大于9.5，否则会出现凝胶现象。在水洗塔用自来水水洗，最好采用逆流水洗塔对固体颗粒进行清洗，清洗至pH值为6.5～7.5，最后离心分离出固体颗粒。水洗和离心分离产生的碱性废水流入中和池。

(2)上述所得固体颗粒，进而在酸洗池中酸反应清洗，然后在另一水洗塔中水洗，最后再次离心分离。采用酸洗的方法对固体颗粒进行第二次净化，采用质量分数为26～31％的工业盐酸在酸洗池内去除金属丝线因研磨而被切削掉的金属颗粒，固体颗粒与盐酸的体积比为0.9∶1～1.2∶1，反应时间为3.5～4.5个小时；而后对固体颗粒进行清洗，清洗至pH值为6.5～7.5，最后再次离心分离出固体颗粒。再次水洗和再次离心分离产生的酸性废水也流入中和池中，与上述碱性废水中和后排放。

(3)最后，烘干干燥固体颗粒，采用干法分级筛选满足线切割粒径分布要求的固体颗粒，即得可循环使用的碳化硅颗粒。采用干法分级的办法去除线切割要求的粒径分布之外的颗粒，并且使碳化硅颗粒的粒径d₅₀≈7μm。本发明优选采用的干法分级设备为德国Alpine公司生产的ATP-600/4型分级机，该设备可以完全满足碳化硅的分级要求。

实施例1：

利用本发明处理多线锯切割液完成单、多晶硅切片工艺后的废砂浆，其中碳化硅和聚乙二醇悬浮液的质量比约为1∶1，具体步骤如下：

步骤1，搅拌废砂浆，加入降黏剂——甲醇，其中降黏剂和废砂浆的体积比为3.5∶1，而后进入过滤式离心机进行一级固液分离，得到一级悬浮液和一级固体颗粒；

步骤2，搅拌一级悬浮液，添加质量分数为一级悬浮液的万分之二的助滤剂——聚丙烯酰胺，而后通过板框过滤机，得到二级悬浮液和二级固体颗粒；

步骤3，二级悬浮液依次通过孔径为0.18微米的微孔膜过滤、聚醚砜中空纤维膜，中空纤维膜的截留分子量为100000道尔顿，而后通过强酸强碱型离子交换树脂去除离子，当三级悬浮液的电导率在摄氏温度25度时为8.9μs/cm时，进入真空蒸馏装置，蒸馏得到可循环使用的聚乙二醇，蒸馏液用作降黏剂，循环使用；

步骤4，收集一级、二级固体颗粒，在碱洗池中使用质量分数为3％氢氧化钠水溶液碱反应清洗3.5个小时，其中氢氧化钠水溶液和固体颗粒的体积比为3.5∶1，反应过程中碱洗池的pH值为11，反应结束后固体颗粒进入水洗塔水洗至pH值为6.5时，分离固体颗粒；然后在酸洗池中使用质量分数为26％的盐酸水溶液酸反应清洗3.5个小时，其中固体颗粒与盐酸的体积比为0.9∶1，而后进入水洗塔水洗至pH值为6.5时，分离固体颗粒；最后，烘干固体颗粒，采用干法分级筛选满足线切割粒径分布要求的固体颗粒，即得可循环使用的碳化硅颗粒。

实施例2：

利用本发明处理多线锯切割液完成单、多晶硅切片工艺后的废砂浆，其中碳化硅和聚乙二醇悬浮液的质量比约为1∶1，具体步骤如下：

步骤1，搅拌废砂浆，加入降黏剂——乙醇，其中降黏剂和废砂浆的体积比为4∶1，而后进入沉降式离心机进行一级固液分离，得到一级悬浮液和一级固体颗粒；

步骤2，搅拌一级悬浮液，添加质量分数为一级悬浮液的万分之二的助滤剂——聚胺，而后通过板框压滤机，得到二级悬浮液和二级固体颗粒；

步骤3，二级悬浮液依次通过孔径为0.22微米的微孔膜过滤、聚醚砜中空纤维膜，中空纤维膜的截留分子量为100000道尔顿，而后通过强酸强碱型离子交换树脂去除离子，当三级悬浮液的电导率在摄氏温度25度时为8.6μs/cm时，进入真空蒸馏装置，蒸馏得到可循环使用的聚乙二醇，蒸馏液用作降黏剂，循环使用；

步骤4，收集一级、二级固体颗粒，在碱洗池中使用质量分数为4％氢氧化钠水溶液碱反应清洗4个小时，其中氢氧化钠水溶液和固体颗粒的体积比为4∶1，反应过程中碱洗池的pH值为11.5，反应结束后固体颗粒进入水洗塔水洗至pH值为7时，分离固体颗粒；然后在酸洗池中使用质量分数为28％的盐酸水溶液酸反应清洗4个小时，其中固体颗粒与盐酸的体积比为1∶1，而后进入水洗塔水洗至pH值为7时，分离固体颗粒；最后，烘干固体颗粒，采用干法分级筛选满足线切割粒径分布要求的固体颗粒，即得可循环使用的碳化硅颗粒。

实施例3：

利用本发明处理多线锯切割液完成单、多晶硅切片工艺后的废砂浆，其中碳化硅和聚乙二醇悬浮液的质量比约为1∶1，具体步骤如下：

步骤1，搅拌废砂浆，加入降黏剂——水，其中降黏剂和废砂浆的体积比为4.5∶1，而后进入过滤式离心机进行一级固液分离，得到一级悬浮液和一级固体颗粒；

步骤2，搅拌一级悬浮液，添加质量分数为一级悬浮液的万分之二的助滤剂——聚乙烯醇，而后通过真空过滤机，得到二级悬浮液和二级固体颗粒；

步骤3，二级悬浮液依次通过孔径为0.26微米的微孔膜过滤、聚醚砜中空纤维膜，中空纤维膜的截留分子量为100000道尔顿，而后通过强酸强碱型离子交换树脂去除离子，当三级悬浮液的电导率在摄氏温度25度时为9μs/cm时，进入真空蒸馏装置，蒸馏得到可循环使用的聚乙二醇，蒸馏液用作降黏剂，循环使用；

步骤4，收集一级、二级固体颗粒，在碱洗池中使用质量分数为5％氢氧化钠水溶液碱反应清洗4.5个小时，其中氢氧化钠水溶液和固体颗粒的体积比为4.5∶1，反应过程中碱洗池的pH值为11，反应结束后固体颗粒进入水洗塔水洗至pH值为7.5时，分离固体颗粒；然后在酸洗池中使用质量分数为26％的盐酸水溶液酸反应清洗4.5个小时，其中固体颗粒与盐酸的体积比为1.2∶1，而后进入水洗塔水洗至pH值为7.5时，分离固体颗粒；最后，烘干固体颗粒，采用干法分级筛选满足线切割粒径分布要求的固体颗粒，即得可循环使用的碳化硅颗粒。

实施例4：

利用本发明处理多线锯切割液完成单、多晶硅切片工艺后的废砂浆，其中碳化硅和聚乙二醇悬浮液的质量比约为1∶1，具体步骤如下：

步骤1，搅拌废砂浆，加入降黏剂——丙酮，其中降黏剂和废砂浆的体积比为4.5∶1，而后进入过滤式离心机进行一级固液分离，得到一级悬浮液和一级固体颗粒；

步骤2，搅拌一级悬浮液，添加质量分数为一级悬浮液的万分之二的助滤剂——聚氧化乙烯，而后通过真空过滤机，得到二级悬浮液和二级固体颗粒；

步骤3，二级悬浮液依次通过孔径为0.26微米的微孔膜过滤、聚醚砜中空纤维膜，中空纤维膜的截留分子量为100000道尔顿，而后通过强酸强碱型离子交换树脂去除离子，当三级悬浮液的电导率在摄氏温度25度时为9.3μs/cm时，进入真空蒸馏装置，蒸馏得到可循环使用的聚乙二醇，蒸馏液用作降黏剂，循环使用；

步骤4，收集一级、二级固体颗粒，在碱洗池中使用质量分数为5％氢氧化钠水溶液碱反应清洗4.5个小时，其中氢氧化钠水溶液和固体颗粒的体积比为4.5∶1，反应过程中碱洗池的pH值为9.5，反应结束后固体颗粒进入水洗塔水洗至pH值为7.5时，分离固体颗粒；然后在酸洗池中使用质量分数为26％的盐酸水溶液酸反应清洗4.5个小时，其中固体颗粒与盐酸的体积比为1.2∶1，而后进入水洗塔水洗至pH值为7.5时，分离固体颗粒；最后，烘干固体颗粒，采用干法分级筛选满足线切割粒径分布要求的固体颗粒，即得可循环使用的碳化硅颗粒。

实施例5：

利用本发明处理多线锯切割液完成单、多晶硅切片工艺后的废砂浆，其中碳化硅和聚乙二醇悬浮液的质量比约为1∶1，具体步骤如下：

步骤1，搅拌废砂浆，加入降黏剂——甲苯，其中降黏剂和废砂浆的体积比为4.5∶1，而后进入过滤式离心机进行一级固液分离，得到一级悬浮液和一级固体颗粒；

步骤2，搅拌一级悬浮液，添加质量分数为一级悬浮液的万分之二的助滤剂——丙烯酸，而后通过真空过滤机，得到二级悬浮液和二级固体颗粒；

步骤3，二级悬浮液依次通过孔径为0.26微米的微孔膜过滤、聚醚砜中空纤维膜，中空纤维膜的截留分子量为100000道尔顿，而后通过强酸强碱型离子交换树脂去除离子，当三级悬浮液的电导率在摄氏温度25度时为9.8μs/cm时，进入真空蒸馏装置，蒸馏得到可循环使用的聚乙二醇，蒸馏液用作降黏剂，循环使用；

步骤4，收集一级、二级固体颗粒，在碱洗池中使用质量分数为5％氢氧化钠水溶液碱反应清洗4.5个小时，其中氢氧化钠水溶液和固体颗粒的体积比为4.5∶1，反应过程中碱洗池的pH值为10，反应结束后固体颗粒进入水洗塔水洗至pH值为7.5时，分离固体颗粒；然后在酸洗池中使用质量分数为26％的盐酸水溶液酸反应清洗4.5个小时，其中固体颗粒与盐酸的体积比为1.2∶1，而后进入水洗塔水洗至pH值为7.5时，分离固体颗粒；最后，烘干固体颗粒，采用干法分级筛选满足线切割粒径分布要求的固体颗粒，即得可循环使用的碳化硅颗粒。

实施例6：

利用本发明处理多线锯切割液完成单、多晶硅切片工艺后的废砂浆，其中碳化硅和聚乙二醇悬浮液的质量比约为1∶1，具体步骤如下：

步骤1，搅拌废砂浆，加入降黏剂——乙醇，其中降黏剂和废砂浆的体积比为4∶1，而后进入沉降式离心机进行一级固液分离，得到一级悬浮液和一级固体颗粒；

步骤2，搅拌一级悬浮液，添加质量分数为一级悬浮液的万分之二的助滤剂——甲基烯酸聚合物，而后通过板框压滤机，得到二级悬浮液和二级固体颗粒；

步骤3，二级悬浮液依次通过孔径为0.22微米的微孔膜过滤、聚醚砜中空纤维膜，中空纤维膜的截留分子量为100000道尔顿，而后通过强酸强碱型离子交换树脂去除离子，当三级悬浮液的电导率在摄氏温度25度时为9.6μs/cm时，进入真空蒸馏装置，蒸馏得到可循环使用的聚乙二醇，蒸馏液用作降黏剂，循环使用；

步骤4，收集一级、二级固体颗粒，在碱洗池中使用质量分数为4％氢氧化钠水溶液碱反应清洗4个小时，其中氢氧化钠水溶液和固体颗粒的体积比为4∶1，反应过程中碱洗池的pH值为10.1，反应结束后固体颗粒进入水洗塔水洗至pH值为7时，分离固体颗粒；然后在酸洗池中使用质量分数为28％的盐酸水溶液酸反应清洗4个小时，其中固体颗粒与盐酸的体积比为1∶1，而后进入水洗塔水洗至pH值为7时，分离固体颗粒；最后，烘干固体颗粒，采用干法分级筛选满足线切割粒径分布要求的固体颗粒，即得可循环使用的碳化硅颗粒。

实施例7：

利用本发明处理多线锯切割液完成单、多晶硅切片工艺后的废砂浆，其中碳化硅和聚乙二醇悬浮液的质量比约为1∶1，具体步骤如下：

步骤1，搅拌废砂浆，加入降黏剂——甲醇，其中降黏剂和废砂浆的体积比为3.5∶1，而后进入过滤式离心机进行一级固液分离，得到一级悬浮液和一级固体颗粒；

步骤2，搅拌一级悬浮液，添加质量分数为一级悬浮液的万分之二的助滤剂——氧化钙，而后通过板框过滤机，得到二级悬浮液和二级固体颗粒；

步骤3，二级悬浮液依次通过孔径为0.18微米的微孔膜过滤、聚醚砜中空纤维膜，中空纤维膜的截留分子量为100000道尔顿，而后通过强酸强碱型离子交换树脂去除离子，当三级悬浮液的电导率为在摄氏温度25度时8.9μs/cm时，进入真空蒸馏装置，蒸馏得到可循环使用的聚乙二醇，蒸馏液用作降黏剂，循环使用；

步骤4，收集一级、二级固体颗粒，在碱洗池中使用质量分数为3％氢氧化钠水溶液碱反应清洗3.5个小时，其中氢氧化钠水溶液和固体颗粒的体积比为3.5∶1，反应过程中碱洗池的pH值为10，反应结束后固体颗粒进入水洗塔水洗至pH值为6.5时，分离固体颗粒；然后在酸洗池中使用质量分数为26％的盐酸水溶液酸反应清洗3.5个小时，其中固体颗粒与盐酸的体积比为0.9∶1，而后进入水洗塔水洗至pH值为6.5时，分离固体颗粒；最后，烘干固体颗粒，采用干法分级筛选满足线切割粒径分布要求的固体颗粒，即得可循环使用的碳化硅颗粒。

实施例8：

利用本发明处理多线锯切割液完成单、多晶硅切片工艺后的废砂浆，其中碳化硅和聚乙二醇悬浮液的质量比约为1∶1，具体步骤如下：

步骤1，搅拌废砂浆，加入降黏剂——乙醇，其中降黏剂和废砂浆的体积比为4∶1，而后进入沉降式离心机进行一级固液分离，得到一级悬浮液和一级固体颗粒；

步骤2，搅拌一级悬浮液，添加质量分数为一级悬浮液的万分之二的助滤剂——氢氧化钙，而后通过板框压滤机，得到二级悬浮液和二级固体颗粒；

步骤3，二级悬浮液依次通过孔径为0.22微米的微孔膜过滤、聚醚砜中空纤维膜，中空纤维膜的截留分子量为100000道尔顿，而后通过强酸强碱型离子交换树脂去除离子，当三级悬浮液的电导率在摄氏温度25度时为9.1μs/cm时，进入真空蒸馏装置，蒸馏得到可循环使用的聚乙二醇，蒸馏液用作降黏剂，循环使用；

步骤4，收集一级、二级固体颗粒，在碱洗池中使用质量分数为4％氢氧化钠水溶液碱反应清洗4个小时，其中氢氧化钠水溶液和固体颗粒的体积比为4∶1，反应过程中碱洗池的pH值为10，反应结束后固体颗粒进入水洗塔水洗至pH值为7时，分离固体颗粒；然后在酸洗池中使用质量分数为28％的盐酸水溶液酸反应清洗4个小时，其中固体颗粒与盐酸的体积比为1∶1，而后进入水洗塔水洗至pH值为7时，分离固体颗粒；最后，烘干固体颗粒，采用干法分级筛选满足线切割粒径分布要求的固体颗粒，即得可循环使用的碳化硅颗粒。

实施例9：

利用本发明处理多线锯切割液完成单、多晶硅切片工艺后的废砂浆，其中碳化硅和聚乙二醇悬浮液的质量比约为1∶1，具体步骤如下：

步骤1，搅拌废砂浆，加入降黏剂——水，其中降黏剂和废砂浆的体积比为4.5∶1，而后进入过滤式离心机进行一级固液分离，得到一级悬浮液和一级固体颗粒；

步骤2，搅拌一级悬浮液，添加质量分数为一级悬浮液的万分之二的助滤剂——硫酸铁，而后通过真空过滤机，得到二级悬浮液和二级固体颗粒；

步骤3，二级悬浮液依次通过孔径为0.26微米的微孔膜过滤、聚醚砜中空纤维膜，中空纤维膜的截留分子量为100000道尔顿，而后通过强酸强碱型离子交换树脂去除离子，当三级悬浮液的电导率在摄氏温度25度时为8μs/cm时，进入真空蒸馏装置，蒸馏得到可循环使用的聚乙二醇，蒸馏液用作降黏剂，循环使用；

步骤4，收集一级、二级固体颗粒，在碱洗池中使用质量分数为5％氢氧化钠水溶液碱反应清洗4.5个小时，其中氢氧化钠水溶液和固体颗粒的体积比为4.5∶1，反应过程中碱洗池的pH值为10.5，反应结束后固体颗粒进入水洗塔水洗至pH值为7.5时，分离固体颗粒；然后在酸洗池中使用质量分数为26％的盐酸水溶液酸反应清洗4.5个小时，其中固体颗粒与盐酸的体积比为1.2∶1，而后进入水洗塔水洗至pH值为7.5时，分离固体颗粒；最后，烘干固体颗粒，采用干法分级筛选满足线切割粒径分布要求的固体颗粒，即得可循环使用的碳化硅颗粒。

实施例10：

利用本发明处理多线锯切割液完成单、多晶硅切片工艺后的废砂浆，其中碳化硅和聚乙二醇悬浮液的质量比约为1∶1，具体步骤如下：

步骤1，搅拌废砂浆，加入降黏剂——乙醇，其中降黏剂和废砂浆的体积比为4∶1，而后进入沉降式离心机进行一级固液分离，得到一级悬浮液和一级固体颗粒；

步骤2，搅拌一级悬浮液，添加质量分数为一级悬浮液的万分之二的助滤剂——氯化铁，而后通过板框压滤机，得到二级悬浮液和二级固体颗粒；

步骤3，二级悬浮液依次通过孔径为0.22微米的微孔膜过滤、聚醚砜中空纤维膜，中空纤维膜的截留分子量为100000道尔顿，而后通过强酸强碱型离子交换树脂去除离子，当三级悬浮液的电导率在摄氏温度25度时为9.5μs/cm时，进入真空蒸馏装置，蒸馏得到可循环使用的聚乙二醇，蒸馏液用作降黏剂，循环使用；

步骤4，收集一级、二级固体颗粒，在碱洗池中使用质量分数为4％氢氧化钠水溶液碱反应清洗4个小时，其中氢氧化钠水溶液和固体颗粒的体积比为4∶1，反应过程中碱洗池的pH值为10，反应结束后固体颗粒进入水洗塔水洗至pH值为7时，分离固体颗粒；然后在酸洗池中使用质量分数为28％的盐酸水溶液酸反应清洗4个小时，其中固体颗粒与盐酸的体积比为1∶1，而后进入水洗塔水洗至pH值为7时，分离固体颗粒；最后，烘干固体颗粒，采用干法分级筛选满足线切割粒径分布要求的固体颗粒，即得可循环使用的碳化硅颗粒。

实施例11：

利用本发明处理多线锯切割液完成单、多晶硅切片工艺后的废砂浆，其中碳化硅和聚乙二醇悬浮液的质量比约为1∶1，具体步骤如下：

步骤1，搅拌废砂浆，加入降黏剂，降粘剂为甲醇、乙醇和水以其质量比1：2：1配置而成，其中降黏剂和废砂浆的体积比为4∶1，而后进入沉降式离心机进行一级固液分离，得到一级悬浮液和一级固体颗粒；

步骤2，搅拌一级悬浮液，添加质量分数为一级悬浮液的万分之二的助滤剂——纤维素，而后通过板框压滤机，得到二级悬浮液和二级固体颗粒；

步骤3，二级悬浮液依次通过孔径为0.22微米的微孔膜过滤、聚醚砜中空纤维膜，中空纤维膜的截留分子量为100000道尔顿，而后通过强酸强碱型离子交换树脂去除离子，当三级悬浮液的电导率在摄氏温度25度时为9.6μs/cm时，进入真空蒸馏装置，蒸馏得到可循环使用的聚乙二醇，蒸馏液用作降黏剂，循环使用；

步骤4，收集一级、二级固体颗粒，在碱洗池中使用质量分数为4％氢氧化钠水溶液碱反应清洗4个小时，其中氢氧化钠水溶液和固体颗粒的体积比为4∶1，反应过程中碱洗池的pH值为10.1，反应结束后固体颗粒进入水洗塔水洗至pH值为7时，分离固体颗粒；然后在酸洗池中使用质量分数为28％的盐酸水溶液酸反应清洗4个小时，其中固体颗粒与盐酸的体积比为1∶1，而后进入水洗塔水洗至pH值为7时，分离固体颗粒；最后，烘干固体颗粒，采用干法分级筛选满足线切割粒径分布要求的固体颗粒，即得可循环使用的碳化硅颗粒。

实施例12：

利用本发明处理多线锯切割液完成单、多晶硅切片工艺后的废砂浆，其中碳化硅和聚乙二醇悬浮液的质量比约为1∶1，具体步骤如下：

步骤1，搅拌废砂浆，加入降黏剂，降粘剂为甲醇和乙醇以其质量比1∶1配置而成，其中降黏剂和废砂浆的体积比为4∶1，而后进入沉降式离心机进行一级固液分离，得到一级悬浮液和一级固体颗粒；

步骤2，搅拌一级悬浮液，添加质量分数为一级悬浮液的万分之二的助滤剂——硫酸铝，而后通过板框压滤机，得到二级悬浮液和二级固体颗粒；

步骤3，二级悬浮液依次通过孔径为0.22微米的微孔膜过滤、聚醚砜中空纤维膜，中空纤维膜的截留分子量为100000道尔顿，而后通过强酸强碱型离子交换树脂去除离子，当三级悬浮液的电导率在摄氏温度25度时为9.5μs/cm时，进入真空蒸馏装置，蒸馏得到可循环使用的聚乙二醇，蒸馏液用作降黏剂，循环使用；

步骤4，收集一级、二级固体颗粒，在碱洗池中使用质量分数为4％氢氧化钠水溶液碱反应清洗4个小时，其中氢氧化钠水溶液和固体颗粒的体积比为4∶1，反应过程中碱洗池的pH值为11，反应结束后固体颗粒进入水洗塔水洗至pH值为7时，分离固体颗粒；然后在酸洗池中使用质量分数为28％的盐酸水溶液酸反应清洗4个小时，其中固体颗粒与盐酸的体积比为1∶1，而后进入水洗塔水洗至pH值为7时，分离固体颗粒；最后，烘干固体颗粒，采用干法分级筛选满足线切割粒径分布要求的固体颗粒，即得可循环使用的碳化硅颗粒。

实施例13：

利用本发明处理多线锯切割液完成单、多晶硅切片工艺后的废砂浆，其中碳化硅和聚乙二醇悬浮液的质量比约为1∶1，具体步骤如下：

步骤1，搅拌废砂浆，加入降黏剂，降粘剂为甲醇、丙酮和水以其质量比2：1：2配置而成，其中降黏剂和废砂浆的体积比为4∶1，而后进入沉降式离心机进行一级固液分离，得到一级悬浮液和一级固体颗粒；

步骤2，搅拌一级悬浮液，添加质量分数为一级悬浮液的万分之二的助滤剂——改性淀粉，而后通过板框压滤机，得到二级悬浮液和二级固体颗粒；

步骤3，二级悬浮液依次通过孔径为0.22微米的微孔膜过滤、聚醚砜中空纤维膜，中空纤维膜的截留分子量为100000道尔顿，而后通过强酸强碱型离子交换树脂去除离子，当三级悬浮液的电导率在摄氏温度25度时为9.7μs/cm时，进入真空蒸馏装置，蒸馏得到可循环使用的聚乙二醇，蒸馏液用作降黏剂，循环使用；

步骤4，收集一级、二级固体颗粒，在碱洗池中使用质量分数为4％氢氧化钠水溶液碱反应清洗4个小时，其中氢氧化钠水溶液和固体颗粒的体积比为4∶1，反应过程中碱洗池的pH值为10，反应结束后固体颗粒进入水洗塔水洗至pH值为7时，分离固体颗粒；然后在酸洗池中使用质量分数为28％的盐酸水溶液酸反应清洗4个小时，其中固体颗粒与盐酸的体积比为1∶1，而后进入水洗塔水洗至pH值为7时，分离固体颗粒；最后，烘干固体颗粒，采用干法分级筛选满足线切割粒径分布要求的固体颗粒，即得可循环使用的碳化硅颗粒。

实施例14：

利用本发明处理多线锯切割液完成单、多晶硅切片工艺后的废砂浆，其中碳化硅和聚乙二醇悬浮液的质量比约为1∶1，具体步骤如下：

步骤1，搅拌废砂浆，加入降黏剂，降粘剂为乙醇和甲苯以其质量比2∶1配置而成，其中降黏剂和废砂浆的体积比为4∶1，而后进入沉降式离心机进行一级固液分离，得到一级悬浮液和一级固体颗粒；

步骤2，搅拌一级悬浮液，添加质量分数为一级悬浮液的万分之二的助滤剂——硅藻土，而后通过板框压滤机，得到二级悬浮液和二级固体颗粒；

步骤3，二级悬浮液依次通过孔径为0.22微米的微孔膜过滤、聚醚砜中空纤维膜，中空纤维膜的截留分子量为100000道尔顿，而后通过强酸强碱型离子交换树脂去除离子，当三级悬浮液的电导率在摄氏温度25度时为9.3μs/cm时，进入真空蒸馏装置，蒸馏得到可循环使用的聚乙二醇，蒸馏液用作降黏剂，循环使用；

步骤4，收集一级、二级固体颗粒，在碱洗池中使用质量分数为4％氢氧化钠水溶液碱反应清洗4个小时，其中氢氧化钠水溶液和固体颗粒的体积比为4∶1，反应过程中碱洗池的pH值为10.5，反应结束后固体颗粒进入水洗塔水洗至pH值为7时，分离固体颗粒；然后在酸洗池中使用质量分数为28％的盐酸水溶液酸反应清洗4个小时，其中固体颗粒与盐酸的体积比为1∶1，而后进入水洗塔水洗至pH值为7时，分离固体颗粒；最后，烘干固体颗粒，采用干法分级筛选满足线切割粒径分布要求的固体颗粒，即得可循环使用的碳化硅颗粒。

Claims (9)

1、一种硅晶圆线切割废砂浆中聚乙二醇和碳化硅的回收方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，搅拌废砂浆，加入降黏剂，其中降黏剂和废砂浆体积比为3.5∶1～4.5∶1，而后进行一级固液分离，得到一级悬浮液和一级固体颗粒；

步骤2，搅拌一级悬浮液，添加质量为一级悬浮液质量分数的万分之二到万分之五的助滤剂，而后通过板框过滤，得到二级悬浮液和二级固体颗粒；

步骤3，二级悬浮液依次通过孔径为0.18～0.26微米的微孔膜过滤、中空纤维膜超滤，而后通过强酸强碱型离子交换树脂去除离子，得到三级悬浮液，最后进入真空蒸馏装置，蒸馏得到可循环使用的聚乙二醇和蒸馏液；

步骤4，收集一级、二级固体颗粒，在碱洗池中使用质量分数为3～5％的氢氧化钠水溶液碱反应清洗4～5个小时，其中氢氧化钠水溶液和固体颗粒的体积比为3.5∶1～4.5∶1，而后进入水洗塔水洗至pH值为6.5～7.5时，分离固体颗粒；然后在酸洗池中使用质量分数为26～31％的盐酸水溶液酸反应清洗4～5个小时，其中固体颗粒与盐酸的体积比为0.9∶1～1.2∶1，而后进入水洗塔水洗至pH值为6.5～7.5时，分离固体颗粒；最后，烘干固体颗粒，采用干法分级筛选满足线切割粒径分布要求的固体颗粒，即得可循环使用的碳化硅颗粒。

2、根据权利要求1所述的一种硅晶圆线切割废砂浆中聚乙二醇和碳化硅的回收方法，其特征在于，所述降黏剂为甲醇、乙醇、水、丙酮、甲苯中的任一种或多种混合液。

3、根据权利要求1所述的一种硅晶圆线切割废砂浆中聚乙二醇和碳化硅的回收方法，其特征在于，所述一级固液分离采用过滤式离心机或沉降式离心机。

4、根据权利要求1所述的一种硅晶圆线切割废砂浆中聚乙二醇和碳化硅的回收方法，其特征在于，所述助滤剂采用聚丙烯酰胺、聚胺、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、丙烯酸和甲基烯酸聚合物、氧化钙、氢氧化钙、硫酸铁、硫酸铝、氯化铁、纤维素、改性淀粉或硅藻土。

5、根据权利要求1所述的一种硅晶圆线切割废砂浆中聚乙二醇和碳化硅的回收方法，其特征在于，所述板框过滤采用板框过滤机、板框压滤机或真空过滤机。

6、根据权利要求1所述的一种硅晶圆线切割废砂浆中聚乙二醇和碳化硅的回收方法，其特征在于，所述中空纤维膜超滤采用聚醚砜中空纤维膜，其截留的分子量为100000道尔顿。

7、根据权利要求1所述的一种硅晶圆线切割废砂浆中聚乙二醇和碳化硅的回收方法，其特征在于，所述蒸馏废液用作降黏剂，循环使用。

8、根据权利要求1所述的一种硅晶圆线切割废砂浆中聚乙二醇和碳化硅的回收方法，其特征在于，所述三级悬浮液通过强酸强碱离子交换树脂使其电导率在摄氏温度为25度时小于10μs/cm。

9、根据权利要求1所述的一种硅晶圆线切割废砂浆中聚乙二醇和碳化硅的回收方法，其特征在于，所述碱反应清洗中，保持碱洗池中pH值大于9.5。

Images