CN102351183A - 从硅片切割加工副产物中回收多晶硅的方法 - Google Patents

从硅片切割加工副产物中回收多晶硅的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102351183A
CN102351183A CN2011101914444A CN201110191444A CN102351183A CN 102351183 A CN102351183 A CN 102351183A CN 2011101914444 A CN2011101914444 A CN 2011101914444A CN 201110191444 A CN201110191444 A CN 201110191444A CN 102351183 A CN102351183 A CN 102351183A
Authority
CN
China
Prior art keywords
silicon
silica flour
polysilicon
product
silicon powder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011101914444A
Other languages
English (en)
Inventor
高德耀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN2011101914444A priority Critical patent/CN102351183A/zh
Publication of CN102351183A publication Critical patent/CN102351183A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

从硅片切割加工副产物中回收多晶硅的方法。包括(1)将废砂浆进行固液分离得到砂浆沉淀物;(2)将砂浆沉淀物调浆后离心分离出粗硅物和碳化硅粉;(3)将粗硅物加入混合无机酸反应6~8小时,得到初级硅粉料;(4)将初级硅粉料调浆在三级超声波洗涤塔中分离出含硅粉80%的中级硅粉和碳化硅。(5)将中级硅粉加入纯水调浆泵入高频介电分离装置中分离出99%的高纯硅粉;(6)将高纯硅粉加入纯水调浆;泵入电去离子模块的淡水侧分离出杂质;得99.99%的超纯硅粉;(7)经真空脱水、压制成球团、铸锭,切去杂质,得到99.9999%的多晶硅。本发明得到的产品达到太阳能级多晶硅纯度;且不使用有机溶剂,操作安全,环境友好。

Description

从硅片切割加工副产物中回收多晶硅的方法
技术领域
本发明涉及一种从硅片切割液加工副产物中回收多晶硅的方法。
背景技术
多晶硅是用于制作太阳能电池的关键材料,在用单晶硅和多晶硅生产太阳能电池板的过程中,必须将单晶硅或多晶硅切割成硅片;在切割硅片的过程中,硅料损失高达40%以上。切割产生微细的高纯硅料随着切割浆料而浪费。CN200710018636.9公开了“一种从切割废砂浆中回收硅料和硅化硅粉的方法”。是采用丙酮溶剂来溶解砂浆沉淀物中的悬浮剂和粘接剂分子,然后清洗去除悬浮剂和粘接剂分子,再透过离心分离获得硅粉。然后采用选用二溴甲烷酒精溶液、三溴甲烷酒精溶液、溴化钙水溶液或溴化锌水溶液以及碘化钙水溶液的一种或一种以上混合溶液进行浮选和重力分选,使硅粉和碳化硅一金属混合粉分离。其缺点是(1)采用丙酮溶解砂浆沉淀物中的悬浮剂和粘接剂分子;丙酮,硅粉均为易燃易爆物品,极容易引起大爆炸,存在相当大的安全隐患。(2)采用二溴甲烷或三溴甲烷酒精溶液均为有毒溶液;而溴化钙、溴化锌或碘化钙水溶液,当密度大于2.4时,该类化合物粘度较大,且需要加温到60℃以上,且该类重液和硅粉不太浸润,硅颗粒和碳化硅未能完全分离;所获得的硅粉纯度不高,会夹杂大量的碳化硅颗粒。200910050601.2公开了“一种利用电选从硅晶体切割液中回收多晶硅材料的方法”,该技术采用电选设备,利用硅粉和其它固体杂质如碳化硅、金刚石的介电系数的区别进行电选分离,将分离所得到的硅粉进行熔化。采用该工艺硅粉和碳化硅分离度有限,很难达到高纯度硅粉要求。硅片切割过程中,因钢线高速切割单晶硅或多晶硅,磨料碳化硅和切割所产生的硅粉粘和在一起;切割所产生的硅粉d50在1.3um,且硅粉粒度与碳化硅粒度重合,硅粉碳化硅粉比表面积巨大,单一利用电选工艺,即使多次重复,硅粉纯度也小于98%;这种硅粉不能达到用来制备单晶硅或多晶硅纯度的要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点,提供一种从硅片切割加工副产物中回收多晶硅的方法。以实现回收纯度能达到制作太阳能电池的多晶硅的要求。
本发明的技术方案包括将废砂浆进行固液分离得到砂浆沉淀物,其特征在于,还包括以下步骤:
(1)在砂浆沉淀物中加入纯水调浆成重量百分比为15~25%的浆料,离心分离出重量百分比为30-45%的粗硅物和碳化硅粉;
(2)将粗硅物置于混合酸反应釜中,加入混合无机酸,在温度60~80℃、搅拌速度40~50转/分条件下,反应6~8小时;得到初级硅粉料;所述粗硅粉∶混合酸的重量百分比=1∶0.8~2;
(3)将初级硅粉料加入纯水调浆成重量百分比为15~25%的浆料;加入到三级超声波洗涤塔中进行硅粉和碳化硅粉分离;分离出的上浮物为含硅粉80%的中级硅粉,下沉物为碳化硅;
(4)将中级硅粉加入纯水调浆成重量百分比为5~20%的浆料, 泵入高频介电分离装置中分离出99%的高纯硅粉;
(5)将高纯硅粉加入纯水调浆成重量百分比为3~10%的浆料;泵入电去离子模块的淡水侧;在直流电流的作用下,阳离子杂质通过阳离子交换膜,阴离子杂质经过阴离子交换膜去除;得99.99%的超纯硅粉;
(6)将超纯硅粉按现有技术经真空脱水、压制成球团、铸锭,切去铸锭上部20mm部分杂质,得到99.9999%的太阳能级多晶硅;或惨入40-50%的西门子硅料拉单晶;重新制作硅片。
所述混合无机酸是95 %以上的硫酸与50%以上的硝酸的混合酸。
所述混合酸中两种酸的重量百分比是:95 %以上的硫酸∶50%以上的硝酸=1∶0.05~0.3。
所述三级超声波的频率分别是:一级为18-20kHz、二级为40 kHz.,三级为50 kHz;
所述高频介电分离条件是:高频为0.3~3MHz ,电压为260~500V。
所述铸锭温度为1410~1420℃,铸锭速率为5~10mm/小时。
本发明与现有技术相比,不使用任何有机溶剂,操作安全,环境友好;所用的混合酸溶液可循环利用,无环保污染,回收的硅物料纯度可达到99.9999%,可达到太阳能级多晶硅的纯度。
具体实施方式.
实施例1:
1.采用板框式压滤机将废砂浆进行固液分离所得到砂浆沉淀物;
2.在2000公斤的砂浆沉淀物中加入纯水8000公斤调成20%的浆料;采用卧螺式离心机分离出300公斤粗硅粉;经化学分析,粗硅粉中硅的含量为40%;
3.将300公斤40%粗硅粉加入到3000升混和酸反应釜中,加入98%浓硫酸300公斤,60%的硝酸30公斤;
4.在60-80℃,搅拌速度40-50转/分,反应6-8小时;得到初级硅粉料280公斤;
5.将280公斤初级硅粉纯水调制成重量百分比为15~25%的浆料,加入三级超声波洗涤塔进行硅粉和碳化硅粉分离, 三级超声波的频率分别是:一级为18-20kHz、二级为40 kHz.,三级为50 kHz;上浮物中得到含硅粉80%的中级硅粉130公斤,下沉物是碳化硅粉,
6.将130公斤中级硅粉纯水调浆成重量百分比为5~20%的浆料, 泵入高频介电分离装置中分离;高频介电分离装置的高频为0.3-3MHz ,电压为260-500V。分离出重量百分比为99%以上的高纯硅粉100公斤;
7.将100公斤高纯硅粉纯水调浆成重量百分比为3~10%的浆料,泵入电去离子模块的淡水侧;利用直流电流的作用,阳离子杂质通过阳离子交换膜,阴离子杂质经过阴离子交换膜去除;得99.99%的超纯硅粉90公斤;
经ICP6300直读等离子光谱仪化验结果如下:
铝(Al)35PPM、硼(B)0.15PPM、铋(Bi)0.4PPM、钙(Ca)15PPM、钴(Co)1.2PPM、铬(Cr)0.3PPM、铜(Cu)1.8PPM、铁(Fe)16PPM、钾(K)2.5PPM、锰(Mn)0.5PPM、钠(Na)1.1PPM、镍(Ni)0.3PPM、磷(P)0.18PPM、铅(Pb)0. 4PPM、钛(Ti)0.08PPM、钒(V)0.009PPM
1.将超纯硅粉在60-65℃真空脱水,压制成球团;
2.将球团硅粉加入到GT450铸锭炉,在1410-1420℃温度下进行铸锭,铸锭速率5-10mm/小时,将硅锭切去上部20mm部分杂质,得到太阳能级多晶硅。经ICP-MC等离子质谱仪化验结果如下:铝(Al)0.15PPM、硼(B)0.16PPM、铋(Bi)0.002PPM、钙(Ca)0.07PPM、钴(Co)0.001PPM、铬(Cr)0.001PPM、铜(Cu)0.05PPM、铁(Fe)0.16PPM、钾(K)0.026PPM、锰(Mn)0.005PPM、钠(Na)0.011PPM、镍(Ni)0.03PPM、磷(P)0.12PPM、铅(Pb)0.004PPM、钛(Ti)0.005PPM、钒(V)0.0004PPM
实施例2:
1.采用沉降离心机将废砂浆进行固液分离所得到砂浆沉淀物;
2.在2000公斤的砂浆沉淀物中加入纯水10000公斤调成16.6%的浆料;采用卧螺式离心机分离出280公斤粗硅粉;经化学分析,粗硅粉中硅的含量为45%;
3.将280公斤45%粗硅粉加入到3000升混和酸反应釜中,加入98%浓硫酸430公斤,52%的硝酸30公斤;在60-80℃,搅拌速度40-50转/分,反应6-8小时;得到初级硅粉料260公斤;
4.将260公斤初级硅粉加纯水调浆成15%浆料,加入三级超声波洗涤塔进行硅粉和碳化硅粉分离,三级超声波频率分别是:一级为18-20kHz、二级为40 kHz.三级为50 kHz;
上浮物得到硅粉含量为85%的中级硅粉125公斤,下沉物为碳化硅粉,
 5.将125公斤中级硅粉调浆4%矿浆浓度, 泵入高频介电分离装置中分离,所述的高频为0.3-3MHz ,电压为260-500V。分离出的99%以上高纯硅粉105公斤;
6.将高纯硅粉调浆为2%矿浆浓度,泵入电去离子模块的淡水侧;利用直流电流的作用,阳离子杂质通过阳离子交换膜,阴离子杂质经过阴离子交换膜去除;得99.99%的超纯硅粉100公斤;经ICP6300直读等离子光谱仪化验结果如下:铝(Al)26PPM、硼(B)0.18PPM、铋(Bi)0.9PPM、钙(Ca)12PPM、钴(Co)1.6PPM、铬(Cr)0.2PPM、铜(Cu)1.1PPM、铁(Fe)12PPM、钾(K)2.1PPM、锰(Mn)0.6PPM、钠(Na)1.7PPM、镍(Ni)0.1PPM、磷(P)0.11PPM、铅(Pb)0. 2PPM、钛(Ti)0.12PPM、钒(V)0.006PPM
7.将超纯硅粉微波加热在60-65℃真空脱水,并压制成球团;
8.将球团硅粉加入到GT450铸锭炉,在1410-1420℃温度下进行铸锭,铸锭速率5-10mm/小时,将硅锭切去上部20mm部分杂质,得到太阳能级多晶硅。经ICP-MC等离子质谱仪化验结果如下:铝(Al)0.2PPM、硼(B)0.1PPM、铋(Bi)0.003PPM、钙(Ca)0.05PPM、钴(Co)0.001PPM、铬(Cr)0.03PPM、铜(Cu)0.08PPM、铁(Fe)0.12PPM、钾(K)0.012PPM、锰(Mn)0.008PPM、钠(Na)0.021PPM、镍(Ni)0.04PPM、磷(P)0.15PPM、铅(Pb)0.003PPM、钛(Ti)0.006PPM、钒(V)0.0001PPM.

Claims (5)

1.一种从硅片切割加工副产物中回收多晶硅的方法,包括将废砂浆进行固液分离得到砂浆沉淀物;其特征在于,还包括以下步骤:
(1)在砂浆沉淀物中加入纯水调浆成重量百分比为15~25%的浆料,离心分离出重量百分比为30-45%的粗硅物和碳化硅粉;
(2)将粗硅物置于混合酸反应釜中,按照粗硅粉∶混合酸的重量百分比=1∶0.8~2加入混合无机酸,在温度60~80℃、搅拌速度40~50转/分条件下,反应6~8小时,得到初级硅粉料;
(3)将初级硅粉料加入纯水调浆成重量百分比为15~25%的浆料,加入到三级超声波洗涤塔中进行硅粉和碳化硅粉分离,分离出的上浮物为含硅粉80%的中级硅粉,下沉物为碳化硅;
(4)将中级硅粉加入纯水调浆成重量百分比为5~20%的浆料, 泵入高频介电分离装置中分离出99%的高纯硅粉;
(5)将高纯硅粉加入纯水调浆成重量百分比为3~10%的浆料,泵入电去离子模块的淡水侧,在直流电流的作用下,阳离子杂质通过阳离子交换膜,阴离子杂质经过阴离子交换膜去除,得99.99%的超纯硅粉;
(6)将超纯硅粉按现有技术经真空脱水、压制成球团、铸锭,切去铸锭上部20mm部分杂质,得到99.9999%的太阳能级多晶硅;或参入40-50%的西门子硅料拉单晶,重新制作硅片。
2.根据权利要求1所述的从硅片切割加工副产物中回收多晶硅的方法,其特征在于,所述混合无机酸是95 %以上的硫酸与50%以上的硝酸的混合酸。
3.根据权利要求1所述的从硅片切割加工副产物中回收多晶硅的方法,其特征在于,所述三级超声波的频率分别是:一级为18-20kHz、二级为40 kHz.,三级为50 kHz。
4.根据权利要求1所述的从硅片切割加工副产物中回收多晶硅的方法,其特征在于,所述高频介电分离条件是:高频为0.3~3MHz ,电压为260~500V。
5.根据权利要求1所述的从硅片切割加工副产物中回收多晶硅的方法,其特征在于,所述铸锭温度为1410~1420℃,铸锭速率为5~10mm/小时。
CN2011101914444A 2011-07-11 2011-07-11 从硅片切割加工副产物中回收多晶硅的方法 Pending CN102351183A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011101914444A CN102351183A (zh) 2011-07-11 2011-07-11 从硅片切割加工副产物中回收多晶硅的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011101914444A CN102351183A (zh) 2011-07-11 2011-07-11 从硅片切割加工副产物中回收多晶硅的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102351183A true CN102351183A (zh) 2012-02-15

Family

ID=45574868

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011101914444A Pending CN102351183A (zh) 2011-07-11 2011-07-11 从硅片切割加工副产物中回收多晶硅的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102351183A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102642837A (zh) * 2012-04-27 2012-08-22 河南新大新材料股份有限公司 从金刚石线锯切割硅片废料浆中回收多晶硅的方法
CN102659112A (zh) * 2012-05-23 2012-09-12 北京科技大学 电位调控离心法回收单晶和多晶硅切割废料中硅粉的方法
CN102674364A (zh) * 2012-04-20 2012-09-19 镇江环太硅科技有限公司 从带锯截断多晶硅锭产生的废料中回收硅料的方法
CN108355830A (zh) * 2018-03-08 2018-08-03 中国矿业大学 一种建筑石矿尾矿库中的细砂资源回收系统及工艺

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010078274A2 (en) * 2008-12-31 2010-07-08 Memc Electronic Materials, Inc. Methods to recover and purify silicon particles from saw kerf
CN102108317A (zh) * 2011-01-12 2011-06-29 陕西德盛新能源有限公司 硅片切割废砂浆分离提纯方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010078274A2 (en) * 2008-12-31 2010-07-08 Memc Electronic Materials, Inc. Methods to recover and purify silicon particles from saw kerf
CN102108317A (zh) * 2011-01-12 2011-06-29 陕西德盛新能源有限公司 硅片切割废砂浆分离提纯方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
广东省冶金地质九三五队、广东省冶金地质实验研究所编: "《稀有元素重砂矿物分离》", 31 July 1987, 冶金工业出版社 *
王鼎臣编: "《水处理技术及工程实例》", 31 January 2008, 化学工业出版社 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102674364A (zh) * 2012-04-20 2012-09-19 镇江环太硅科技有限公司 从带锯截断多晶硅锭产生的废料中回收硅料的方法
CN102642837A (zh) * 2012-04-27 2012-08-22 河南新大新材料股份有限公司 从金刚石线锯切割硅片废料浆中回收多晶硅的方法
CN102642837B (zh) * 2012-04-27 2013-07-24 河南新大新材料股份有限公司 从金刚石线锯切割硅片废料浆中回收多晶硅的方法
CN102659112A (zh) * 2012-05-23 2012-09-12 北京科技大学 电位调控离心法回收单晶和多晶硅切割废料中硅粉的方法
CN108355830A (zh) * 2018-03-08 2018-08-03 中国矿业大学 一种建筑石矿尾矿库中的细砂资源回收系统及工艺
CN108355830B (zh) * 2018-03-08 2024-05-10 中国矿业大学 一种建筑石矿尾矿库中的细砂资源回收系统及工艺

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102502720B (zh) 深度碳化法处理碳酸盐型锂精矿生产电池级碳酸锂工艺
JP2023053986A (ja) バッテリから材料を回収するためのプロセス、装置、およびシステム
US8354088B2 (en) Methods and apparatus for recovery of silicon and silicon carbide from spent wafer-sawing slurry
CN101792142A (zh) 从切割废砂浆中回收多晶硅锭、碳化硅粉和聚乙二醇的方法
JP4980793B2 (ja) シリコン回収方法及びシリコン回収装置
CN106040438B (zh) 一种从铝电解槽废旧的阴极炭块中回收炭和电解质的浮选方法
CN102351183A (zh) 从硅片切割加工副产物中回收多晶硅的方法
CN102642835A (zh) 从金刚线切割晶硅产生的废料中回收硅料的方法
CN101920957A (zh) 一种高纯石墨的制备方法
JP4520331B2 (ja) 水素ガスの製造方法
CN102642837B (zh) 从金刚石线锯切割硅片废料浆中回收多晶硅的方法
CN105689152B (zh) 一种回收碳化硅和硅的浮选溶剂
CN114349030A (zh) 一种磷酸铁锂废旧正极片的综合湿法回收利用方法
CN102352281B (zh) 一种硅片切割废砂浆中回收聚乙二醇和碳化硅颗粒的方法
CN103395788B (zh) 一种粒度可控的铸锭用硅粉及其制备方法和应用
CN102923706B (zh) 一种提高分散性的碳化硅微粉的制备方法
JP5431780B2 (ja) ニオブ原料又はタンタル原料を得るための処理方法、ニオブ又はタンタルの分離精製方法、酸化ニオブ又は酸化タンタルの製造方法。
JP2011218503A (ja) シリコン含有廃液処理方法
CN112479211B (zh) 一种连续生产乙硅烷的方法
CN104903476A (zh) 一种从固体矿和/或固体矿加工的副产物中回收稀土金属的方法
JP2015074575A (ja) 高純度蛍石の製造方法
US20130272945A1 (en) Method for Producing Silicon Chloride from Silicon Sludge
Wang et al. Separation of silicon carbide and silicon powders in kerf loss slurry through phase transfer separation method with sodium dodecyl sulfate addition
KR101409278B1 (ko) 산화흑연의 제조방법
CN108285147A (zh) 从晶体硅砂浆切割废料中提取高纯硅粉的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20120215