CN101623672A - 一种混有杂质的硅料的分选方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种硅料的分选方法，特别是一种混有杂质的硅料分选方法，本发明技术方案为：一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：硅料的电阻率是0.0001－100Ω.cm，通过电选将杂质与硅料分离。所述的杂质可以是石英、胶带、灰尘、碳化硅中的任意一种。混有杂质的硅料通过在电场中带电或其他方法带电后，因硅料与石英、胶带、灰尘、碳化硅等杂质的电阻率差异较大，可以在电选设备的不同分离区域分开。利用本发明实现了混有杂质的硅料分选的自动化生产，大大地减少了人力消耗，改善了硅料分选的工作环境，不仅大幅度提高了硅料分选效率，同时还可以将切割砂浆中的硅粉分选回收，回收后得到的硅粉可以直接用作制备太阳能级硅片的硅原料。
Description
技术领域
本发明涉及一种硅料的分选方法，特别是一种混有杂质的硅料分选方法，该方法特别是应用于混有杂质的细碎硅料的分选。经分选处理后的硅料主要应用于太阳能光伏领域。
背景技术
废硅料的回收主要是指半导体及光伏加工中出现的含有硅的废弃物的回收。废硅料回收的目标是指将硅从废弃物中分离及清洗出来，使其可作为光伏电池的原材料，从而降低原材料的成本。回收的废硅料中混有很多杂质，首先必须对其进行分选。硅料混有的杂质有许多种类，如混有石英、胶带、灰尘、碳化硅等杂质。
混有石英杂质的废硅料主要来源于直拉单晶硅工艺。这是因为在直拉单晶硅工艺中，硅原料是置于石英坩埚进行熔化的，由于直拉单晶硅工艺的特殊性，当每完成一炉次的直拉单晶，就会产生一部分混有石英杂质的碎硅料，也叫碎埚底料。混有胶带杂质的硅料主要来源于切片工艺，这是由于在切片过程中，需要进行硅块粘胶、硅片切割、硅片脱胶等工序，而在这一系列的工序中，由于粘胶不牢固或操作人员疏忽会引起掉片、碎片等问题，造成许多混有胶带杂质的废硅料堆积。另外，由于各种原因，硅料中混有许多灰尘，造成硅料无法直接使用。目前对于这些混有石英、胶带、灰尘等杂质的硅料的处理方法主要是通过人工逐片逐粒地进行分选，这种分选方法需消耗大量的人力。尤其对于粒径小于10mm的硅原料，采用人工分选，不仅耗费相当大的人力，而且分选效率低，平均每人每天分选硅料量仅有1-3Kg，这对于降低产品生产周期明显是不利的。
混有碳化硅杂质的废硅料主要来源于废砂浆中。据统计，在硅棒或硅块切割加工过程中的会损失相当部分的硅，而废弃的切割旧砂浆里面就含有重量比6-7％的高纯硅粉。所以寻求一种可行、有效的方法将切割废砂浆中的硅粉分选出来，进一步用于制备硅晶片的生产原料，不仅可以缓解硅料资源紧缺的问题，而且对于太阳能光伏产业致力于降低成本的战略具有相当的实质意义，同时对于资源的有效利用也是一个重要贡献。目前对于要分选回收出硅棒或硅块切割过程中产生的废砂浆中的硅粉是整个太阳能光伏行业未能有效解决的技术难题，而将碳化硅粉与硅粉分离是从废砂浆中的回收硅粉的技术核心。因为将废砂浆通过各种方法回收处理得到硅和碳化硅混合粉料，这些是在整个太阳能光伏领域回收废砂浆中的回收硅粉技术中目前的唯一有效进展，但是要很好地将硅和碳化硅分离一直是未能得到有效解决，也是整个太阳能光伏领域存在的技术难题。
中国专利CN101130237公开了一种从切割废砂浆中回收硅粉和碳化硅粉的方法，其采用的方法是将废砂浆进行了固液分离，通过有机溶剂去除废料中的悬浮剂和粘结剂，对固态砂料进行气体浮选，得到一定纯度的硅粉末，进一步对该硅粉末进行液体浮选和重力分选，获得高纯度的硅粉，同时将重力分选得到的碳化硅-金属的混合粉末进行磁力分选，获得纯的碳化硅粉末。方法采用的对该硅粉末进行液体浮选和重力分选，所采取的液体为二溴甲烷酒精溶液、三溴甲烷酒精溶液、溴化钙水溶液、溴化锌水溶液、碘化钙水溶液，污染极大，且硅粉回收率低。该发明所回收的硅粉纯度按重量比只有98％，获得硅粉不能满足制备单晶硅或多晶硅块原料要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混有杂质的硅料的分选方法，通过电选法来分选带有杂质的硅料，减少人力消耗，大幅度提高硅料分选效率。
本发明的技术方案为：
一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：硅料的电阻率是0.0001-100Ω.cm，通过电选将杂质与硅料分离。
一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：硅料的电阻率是0.0001-100Ω.cm，通过电选将固体状态的杂质与硅料分离。
一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：所述的杂质可以是石英、胶带、灰尘中的任意一种或几种。
一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：所述的杂质可以是碳化硅。
一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：混有碳化硅杂质的硅料是通过对废砂浆回收处理获得。
对废砂浆回收处理获得混有碳化硅杂质的硅料的方法可以是：采用固液分离的方法将废砂浆的悬浮液滤出获得硅和碳化硅混合粉料，对硅和碳化硅混合粉料进行干燥，分散。固液分离所使用的固液分离设备可以采用离心沉降机、离心过滤机、真空过滤设备、压滤机以及其它可实现固液分离的设备中的任选的一个或几个。在对硅和碳化硅混合粉料进行干燥，分散之前，还可以采用水、酒精、煤油、丙酮等无机或有机溶剂对固液分离出的硅和碳化硅混合粉料进行冲洗，得到干净的硅和碳化硅混合粉料，这样更有利于本发明的实施。所述的干燥可以采用真空干燥、气流干燥，分散可以采用手工筛网分散、震动筛网分散、高速分散搅拌以及气流分散中的任意一种或几种。
一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：电选的操作步骤包括：
(1)将待电选的混有杂质的硅料投入电选设备中；
(2)混有杂质的硅料在电选设备中，通过电场作用，杂质与硅料分离。
一种混有杂质的硅料的分选方法，其中电选的操作步骤包括：
(1)将待电选的混有杂质的硅料投入电选设备中；
(2)调节电选参数；
(3)混有杂质的硅料在电选设备中，通过电场作用，硅料落入半导体收集槽，杂质落入非导体收集槽，实现将杂质与硅料分离。
一种混有杂质的硅料的分选方法，其中电选的操作步骤包括：
(1)将待电选的混有杂质的硅料投入电选设备中；
(2)调节电选参数的电选电压为10-80KV；
(3)混有杂质的硅料在电选设备中，通过电场作用，硅料落入半导体收集槽，杂质落入非导体收集槽，实现将杂质与硅料分离。
一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：电选设备可以是鼓筒式电选机、室式电选机、自由落下电选机、溜板式电选机、皮带式电选机、圆盘式电选机、摇床式电选机、旋流式电选机的任意一种。
一种混有杂质的硅料的分选方法，其中电选的操作步骤包括：
(1)将待电选的混有杂质的硅料投入鼓筒式电选设备中；
(2)调节电选参数；
(3)混有杂质的硅料在电选设备中，通过电场作用，硅料脱离鼓筒，杂质被吸附在鼓筒中，实现将杂质与硅料分离。
一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：硅料的粒径范围是0.001-10mm。
电选法是以带不同电荷的物料在外电场作用下发生分离为理论基础的。该方法应用了不同固体固有的不同的摩擦带电性质、电导率和介电性质，通过作用在电场中的带电物体和极化物体上的力来选择性地分选固体。由于太阳能级硅料具有导电性质，对于电阻率范围分布在0.0001-100Ω.cm之间的太阳能级硅料进行电选，以便与硅料混有的杂质，如石英、胶带、灰尘、碳化硅等分开。石英、胶带、灰尘、碳化硅导电性很差，电阻率远远高于电阻率分布在0.0001-100Ω.cm的太阳能级硅料，这是本发明电选能成功的理论基础。这些混有的杂质的硅料通过在电场中带电或其他方法带电后，因分布在0.0001-100Ω.cm太阳能级硅料与石英、胶带、灰尘、碳化硅等杂质的电阻率差异较大，可以在电选设备的不同分离区域分开。
目前电选广泛用于下列诸方面：有色和稀有金属矿物的分选；黑色金属矿的分选；砂金矿的精选；非金属矿物的分选。但是用于分选电阻率分布在0.0001-100Ω.cm之间的太阳能级硅料尚属空白。
采用本发明的技术方案(采用鼓筒式电选机和皮带式电选机)和传统技术方案相比，可以观察到的实验效果如下：
采用室式电选机、自由落下电选机、溜板式电选机、皮带式电选机、圆盘式电选机、摇床式电选机、旋流式电选机均有一定效果：
本发明的优点：利用本发明提供的一种混有杂质的硅料的分选方法，实现了混有杂质的硅料分选的自动化生产，大大地减少了人力消耗，改善了硅料分选的工作环境，不仅大幅度提高了硅料分选效率，同时还可以将切割砂浆中的硅粉分选回收，回收后得到的硅粉可以直接用作制备太阳能级硅片的原材料。
具体实施方式
实施例1、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：硅料的电阻率是0.0001Ω.cm，通过电选将杂质与硅料分离。杂质与硅料可以是固体状态的；杂质与硅料也可以是液体状态的。
实施例2、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：硅料的电阻率是0.001Ω.cm，通过电选将杂质与硅料分离。杂质与硅料可以是固体状态的；杂质与硅料也可以是液体状态的。
实施例3、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：硅料的电阻率是0.01Ω.cm，通过电选将杂质与硅料分离。杂质与硅料可以是固体状态的；杂质与硅料也可以是液体状态的。
实施例4、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：硅料的电阻率是0.1Ω.cm，通过电选将杂质与硅料分离。杂质与硅料可以是固体状态的；杂质与硅料也可以是液体状态的。
实施例5、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：硅料的电阻率是0.5Ω.cm，通过电选将杂质与硅料分离。杂质与硅料可以是固体状态的；杂质与硅料也可以是液体状态的。
实施例6、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：硅料的电阻率是0.8Ω.cm，通过电选将杂质与硅料分离。杂质与硅料可以是固体状态的；杂质与硅料也可以是液体状态的。
实施例7、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：硅料的电阻率是1Ω.cm，通过电选将杂质与硅料分离。杂质与硅料可以是固体状态的；杂质与硅料也可以是液体状态的。
实施例8、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：硅料的电阻率是2Ω.cm，通过电选将杂质与硅料分离。杂质与硅料可以是固体状态的；杂质与硅料也可以是液体状态的。
实施例9、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：硅料的电阻率是3Ω.cm，通过电选将杂质与硅料分离。杂质与硅料可以是固体状态的；杂质与硅料也可以是液体状态的。
实施例10、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：硅料的电阻率是4Ω.cm，通过电选将杂质与硅料分离。杂质与硅料可以是固体状态的；杂质与硅料也可以是液体状态的。
实施例11、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：硅料的电阻率是5Ω.cm，通过电选将杂质与硅料分离。杂质与硅料可以是固体状态的；杂质与硅料也可以是液体状态的。
实施例12、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：硅料的电阻率是6Ω.cm，通过电选将杂质与硅料分离。杂质与硅料可以是固体状态的；杂质与硅料也可以是液体状态的。
实施例13、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：硅料的电阻率是10Ω.cm，通过电选将杂质与硅料分离。杂质与硅料可以是固体状态的；杂质与硅料也可以是液体状态的。
实施例14、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：硅料的电阻率是30Ω.cm，通过电选将杂质与硅料分离。杂质与硅料可以是固体状态的；杂质与硅料也可以是液体状态的。
实施例15、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：硅料的电阻率是50Ω.cm，通过电选将杂质与硅料分离。杂质与硅料可以是固体状态的；杂质与硅料也可以是液体状态的。
实施例16、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：硅料的电阻率是100Ω.cm，通过电选将杂质与硅料分离。杂质与硅料可以是固体状态的；杂质与硅料也可以是液体状态的。
实施例17、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：所述的杂质是石英。其余同实施例1-16中的任意实施例。
实施例18、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：所述的杂质是胶带。其余同实施例1-16中的任意实施例。
实施例19、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：所述的杂质是灰尘。其余同实施例1-16中的任意实施例。
实施例20、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：所述的杂质是碳化硅。其余同实施例1-16中的任意实施例。
实施例21、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：混有碳化硅杂质的硅料通过以下步骤获得：
(1)将废砂浆进行固液分离得到硅和碳化硅混合粉料；
(2)将获得的硅料和碳化硅混合粉料进行干燥，分散。其余同实施例1-16中的任意实施例。
实施例22、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：混有碳化硅杂质的硅料通过以下步骤获得：
(1)将废砂浆进行固液分离得到硅和碳化硅混合粉料；
(2)在固液分离后所得到的硅料和碳化硅混合粉料中加入纯水清洗进行冲洗，获得干净的硅和碳化硅混合粉料；
(3)将获得的硅料和碳化硅混合粉料进行干燥，分散。其余同实施例1-16中的任意实施例。
实施例23、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：所述的干燥采用真空干燥。其余同实施例21、实施例22。
实施例24、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：所述的干燥采用气流干燥。其余同实施例21、实施例22。
实施例25、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：分散可以采用手工筛网分散。其余同实施例21、实施例22。
实施例26、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：分散可以采用震动筛网分散。其余同实施例21、实施例22。
实施例27、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：分散可以采用高速分散搅拌。其余同实施例21、实施例22。
实施例28、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：分散可以采用气流分散。其余同实施例21、实施例22。
实施例29、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中电选的操作步骤包括：
(1)将待电选的混有石英的硅料投入鼓筒式电选设备中；
(2)调节电选参数的电选电压为10KV；
(3)混有石英的硅料在电选设备中，通过电场作用，硅料脱离鼓筒落入半导体收集槽，石英被吸附在鼓筒上，被卸料刷强行刷落，落入非导体收集槽。实现将石英与硅料分离。其余同实施例1-16中的任意实施例。
实施例30、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中电选的操作步骤包括：
(1)将待电选的混有石英的硅料投入室式电选设备中；
(2)调节电选参数的电选电压为30KV；
(3)混有石英的硅料在电选设备中，通过电场作用，硅料脱离电选设备，石英被吸附在电选设备中，从而实现将石英与硅料分离。其余同实施例1-16中的任意实施例。
实施例31、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中电选的操作步骤包括：
(1)将待电选的混有石英的硅料投入自由落下式电选设备中；
(2)调节电选参数的电选电压为40KV；
(3)混有石英的硅料在电选设备中，通过电场作用，硅料脱离电选设备，石英被吸附在电选设备中，从而实现将石英与硅料分离。其余同实施例1-16中的任意实施例。
实施例32、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中电选的操作步骤包括：
(1)将待电选的混有胶带的硅料投入溜板式电选设备中；
(2)调节电选参数的电选电压为20KV；
(3)混有胶带的硅料在电选设备中，通过电场作用，硅料脱离电选设备，胶带被吸附在电选设备中，从而实现将胶带与硅料分离。其余同实施例1-16中的任意实施例。
实施例33、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中电选的操作步骤包括：
(1)将待电选的混有石英的硅料投入圆盘式电选设备中；
(2)调节电选参数的电选电压为60KV；
(3)混有石英的硅料在电选设备中，通过电场作用，硅料脱离电选设备，石英被吸附在电选设备中，从而实现将石英与硅料分离。其余同实施例1-16中的任意实施例。
实施例34、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中电选的操作步骤包括：
(1)将待电选的混有胶带的硅料投入摇床式电选设备中；
(2)调节电选参数的电选电压为50KV；
(3)混有胶带的硅料在电选设备中，通过电场作用，硅料脱离电选设备，胶带被吸附在电选设备中，从而实现将胶带与硅料分离。其余同实施例1-16中的任意实施例。
实施例35、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中电选的操作步骤包括：
(1)将待电选的混有灰尘的硅料投入旋流式电选设备中；
(2)调节电选参数的电选电压为40KV；
(3)混有灰尘的硅料在电选设备中，通过电场作用，硅料脱离电选设备，灰尘被吸附在电选设备中，从而实现将灰尘与硅料分离。其余同实施例1-16中的任意实施例。
实施例36、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中电选的操作步骤包括：
(1)将待电选的混有碳化硅的硅料投入鼓筒式电选设备中；
(2)调节电选参数的电选电压为60KV；
(3)混有碳化硅的硅料在电选设备中，通过电场作用，硅料脱离电选设备，碳化硅被吸附在电选设备中，从而实现将碳化硅与硅料分离。其余同实施例1-16和实施例21-28中的任意实施例。
实施例37、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中电选的操作步骤包括：
(1)将待电选的混有碳化硅的硅料投入皮带式电选设备中；
(2)调节电选参数的电选电压为80KV；
(3)混有碳化硅的硅料在电选设备中，通过电场作用，硅料脱离电选设备，碳化硅被吸附在电选设备中，从而实现将碳化硅与硅料分离。其余同实施例1-16和实施例21-28中的任意实施例。
实施例38、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：硅料的粒径是0.001mm。其余同实施例1-实施例37中任意实施例。
实施例39、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：硅料的粒径是0.01mm。其余同实施例1-实施例37中任意实施例。
实施例40、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：硅料的粒径是0.1mm。其余同实施例1-实施例37中任意实施例。
实施例41、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：硅料的粒径是0.2mm。其余同实施例1-实施例37中任意实施例。
实施例42、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：硅料的粒径是0.3mm。其余同实施例1-实施例37中任意实施例。
实施例43、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：硅料的粒径是0.4mm。其余同实施例1-实施例37中任意实施例。
实施例44、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：硅料的粒径是0.5mm。其余同实施例1-实施例37中任意实施例。
实施例45、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：硅料的粒径是1.5mm。其余同实施例1-实施例37中任意实施例。
实施例46、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：硅料的粒径是10mm。其余同实施例1-实施例36中任意实施例。
实施例47、一种混有杂质的硅料的分选方法，其中：硅料的粒径是15mm。其余同实施例1-实施例37中任意实施例。
Claims (10)
1、一种混有杂质的硅料的分选方法，其特征在于：硅料的电阻率是0.0001-100Ω.cm，通过电选将杂质与硅料分离。
2、一种混有杂质的硅料的分选方法，其特征在于：硅料的电阻率是0.0001-100Ω.cm，通过电选将固体状态的杂质与硅料分离。
3、如权利要求1或2所述的一种混有杂质的硅料的分选方法，其特征在于：所述的杂质可以是石英、胶带、灰尘中的任意一种或几种。
4、如权利要求1或2所述的一种混有杂质的硅料的分选方法，其特征在于：所述的杂质可以是碳化硅。
5、如权利要求4所述的一种混有杂质的硅料的分选方法，其特征在于：混有碳化硅杂质的硅料是通过对废砂浆回收处理获得。
6、如权利要求1或2或3或4所述的任意一种混有杂质的硅料的分选方法，其特征在于：电选的操作步骤包括：
(1)将待电选的混有杂质的硅料投入电选设备中；
(2)混有杂质的硅料在电选设备中，通过电场作用，杂质与硅料分离。
7、如权利要求1或2或3或4所述的任意一种混有杂质的硅料的分选方法，其特征在于电选的操作步骤包括：
(1)将待电选的混有杂质的硅料投入电选设备中；
(2)调节电选参数；
(3)混有杂质的硅料在电选设备中，通过电场作用，硅料落入半导体收集槽，杂质落入非导体收集槽，实现将杂质与硅料分离。
8、如权利要求1或2或6或7所述的任意一种混有杂质的硅料的分选方法，其特征在于所述的电选设备可以是鼓筒式电选机、室式电选机、自由落下电选机、溜板式电选机、皮带式电选机、圆盘式电选机、摇床式电选机、旋流式电选机的任意一种。
9、如权利要求1或2或3所述的任意一种混有杂质的硅料的分选方法，其特征在于电选的操作步骤包括：
(1)将待电选的混有杂质的硅料投入鼓筒式电选设备中；
(2)调节电选参数；
(3)混有杂质的硅料在电选设备中，通过电场作用，硅料脱离鼓筒，杂质被吸附在鼓筒中，实现将杂质与硅料分离。
10、如权利要求1-8所述的任意一种混有杂质的硅料的分选方法；其特征在于：硅料的粒径范围是0.001-10mm。
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