CN102795626A - 一种用于光伏行业的碳化硅切割刃料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于光伏行业的碳化硅切割刃料的制备方法，属光伏行业。本发明一种用于光伏行业的碳化硅切割刃料的制备方法的步骤如下：采用将碳化硅原料进行粗破碎、1级破碎后进行风力分级、2级破碎后进行粗筛分和细筛分、最后进行酸洗分级得到JIS1000，JIS1200，JIS1500，JIS2000四个品种的碳化硅切割刃料。本发明的优点是：与传统工艺相比较，生产出的碳化硅切割刃料产品的圆度值低(0.83-0.88)、产出率高(70-75%)，不仅可以有效地提高晶体硅的切割效率、改进切片质量，而且还可以显著减少碳化硅原料的浪费。
Description
技术领域
本发明涉及一种切割刃料的制备方法，特别涉及一种用于光伏行业的碳化硅切割刃料的制备方法。
背景技术
随着全球石油、煤炭等传统化石能源的日益紧张，能源危机迫在眉睫，可再生能源太阳能因取之不尽、用之不竭、清洁、安全等独特优势成分21世纪最重要的新能源，目前全球的太阳能产业进入了高速发展期；制备太阳能电池时，需要将晶体硅（包括单晶硅和多晶硅）棒或者铸锭进行开方后切割成硅片；无论是在开方过程中还是在切片过程中，用的都是多线切割技术；多线切割的工作原理是用碳化硅刃料作为磨料，聚乙二醇液体作为分散剂，金属丝带动碳化硅磨料对硅锭或硅棒进行切削研磨来进行切割的；该方法具有精度高、成品率高、效率高等优点。
目前光伏行业所用的碳化硅切割刃料根据粒度的不同主要分四个品种：JIS1000、JIS1200、JIS1500和JIS2000（分别为日本粒度标准1000目、1200目、1500目和2000目），这四个品种是为不同型号的晶体硅切割机配备的；目前光伏行业所用的碳化硅切割刃料主要是通过将碳化硅原料破碎筛分后得到的，生产工艺方法单一，生产碳化硅切割刃料的主要设备为雷蒙磨、气流磨和球磨机中的一种；采用雷蒙磨工艺生产的碳化硅切割刃料其圆度值较高（在0.9左右），因而不利于晶体硅的切割，且产出率较低（约为52~53％）；圆度值1表示圆形，圆度值越小说明碳化硅颗粒越不规则、棱角锋利，有利于晶体硅的切割；采用气流磨工艺生产的碳化硅刃料能耗大、且圆度值大于0.91，更适合做耐火材料和陶瓷材料；采用球磨机工艺的碳化硅切割刃料圆度值0.86左右，出品率在50%左右。由上可以看出，由于采用单一的雷蒙磨工艺、气流磨工艺或球磨机工艺生产碳化硅切割刃料，造成圆度值高不利于晶体硅的切割以及产出率低导致碳化硅的大量浪费的问题。
发明内容
针对现有光伏行业用碳化硅切割刃料在制备方法上存在的上述问题，本发明提供一种用于光伏行业的碳化硅切割刃料的制备方法，采用分步加工的方式对碳化硅进行加工，然后分级制成JIS1000、JIS1200、JIS1500和JIS2000碳化硅切割刃料，在保证碳化硅切割刃料的圆度值低的同时，提高产出率。
本发明的方法按以下步骤进行：
1、将碳化硅原料破碎成碎料，其粒度≤5mm；
2、将碎料采用雷蒙磨或球磨机进行1级粉碎，当碎料中粒度在4.5~15μm的部分占全部碎料总重量的28~33%时，采用分级机进行一次分级，分出的粒度＞15μm的部分作为1级粗料，粒度在4.5~15μm的部分作为1级细料；
3、将1级粗料作为二次原料采用雷蒙磨、球磨机或气流磨进行2级粉碎，当二次原料中粒度在4.5~15μm的部分占二次原料总重量的80~82%时，采用分级机进行二次分级，分出的粒度＞15μm的部分作为2级粗料，粒度≤15μm的部分作为2级细料采用分级机进行三次分级，分出的粒度在4.5~15μm的部分作为3级细料；
4、将2级粗料作为二次原料重复进行步骤3的操作；
5、将1级细料和3级细料酸洗至物料中Fe的重量含量≤0.2%，水洗去除酸液并烘干去除水分，然后采用分级机进行细化分级，获得JIS1000、JIS1200、JIS1500和JIS2000碳化硅切割刃料。
上述的JIS1000、JIS1200、JIS1500和JIS2000碳化硅切割刃料的圆度值为0.83~0.88。
上述方法中JIS1000、JIS1200、JIS1500和JIS2000碳化硅切割刃料产品的产出率按重量百分比为62~75%。
上述方法的步骤2中采用的分级机为风力分级机。
上述方法的步骤3中，当采用雷蒙磨或气流磨进行2级粉碎时，二次分级和三次分级采用的分级机为风力分级机，当采用球磨机进行2级粉碎时，二次分级和三次分级采用的分级机为水力分级机。
上述方法的步骤5中细化分级采用的分级机为风力分级机。
上述方法中酸洗采用的酸液为重量浓度5~20%的盐酸或硫酸，酸洗的方法是将物料置于酸液中搅拌。
本发明的原理是在1级粉碎过程中保留部分圆度值较低的物料，在后续步骤中继续粉碎和逐次分级提高产出率，将圆度值较低的物料与后续的物料混合降低物料整体的圆度值，并增加产出率，避免了传统方式采用一次粉碎时圆度值高和产出率低的缺点；本发明的方法制备的碳化硅切割刃料的圆度值保持着较低水平，且产出率大幅提高，使用该碳化硅切割刃料能够有效提高晶体硅的切割效率，改进切片质量，同时还显著减少碳化硅原料的浪费。
附图说明
图1为本发明的一种用于光伏行业的碳化硅切割刃料的制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
本发明实施例中采用的碳化硅原料的重量纯度≥95%。
本发明实施例中采用的盐酸和硫酸是采用工业产品配制。
本发明制备的碳化硅切割刃料符合日本JIS1000、JIS1200、JIS1500和JIS2000粒度标准。实施例1
1、将碳化硅原料破碎成碎料，其粒度≤5mm；
2、将碎料采用雷蒙磨进行1级粉碎，当碎料中粒度在4.5~15μm的部分占全部碎料总重量的28%时，采用风力分级机进行一次分级，分出的粒度＞15μm的部分作为1级粗料，粒度在4.5~15μm的部分作为1级细料，粒度＜4.5μm的部分去除；
3、将1级粗料作为二次原料采用雷蒙磨进行2级粉碎，当二次原料中粒度在4.5~15μm的部分占二次原料总重量的80%时，采用风力分级机进行二次分级，分出的粒度＞15μm的部分作为2级粗料，粒度≤15μm的部分作为2级细料采用风力分级机进行三次分级，分出的粒度在4.5~15μm的部分作为3级细料，粒度＜4.5μm的部分去除；
4、将2级粗料作为二次原料重复进行步骤3的操作；
5、将1级细料和3级细料置于重量浓度5%的盐酸中搅拌酸洗，至物料中Fe的重量含量≤0.2%，水洗去除酸液并烘干水分，然后采用风力分级机进行细化分级，获得JIS1000、JIS1200、JIS1500和JIS2000碳化硅切割刃料，其圆度值为0.85；产出率按重量百分比为62%；
使用上述产品进行晶体硅切割，切割效率和切片质量均明显提高。
实施例2
1、将碳化硅原料破碎成碎料，其粒度≤5mm；
2、将碎料采用球磨机进行1级破碎，当碎料中粒度在4.5~15μm的部分占全部碎料总重量的29%时，采用风力分级机进行一次分级，分出的粒度＞15μm的部分作为1级粗料，粒度在4.5~15μm的部分作为1级细料，粒度＜4.5μm的部分去除；
3、将1级粗料作为二次原料采用球磨机进行2级粉碎，当二次原料中粒度在4.5~15μm的部分占二次原料总重量的81%时，采用水力分级机进行二次分级，分出的粒度＞15μm的部分作为2级粗料，粒度≤15μm的部分作为2级细料采用水力分级机进行三次分级，分出的粒度在4.5~15μm的部分作为3级细料，粒度＜4.5μm的部分去除；
4、将2级粗料作为二次原料重复进行步骤3的操作；
5、将1级细料和3级细料置于重量浓度10%的盐酸中搅拌酸洗，至物料中Fe的重量含量≤0.2%，水洗去除酸液并烘干去除水分，然后采用风力分级机进行细化分级，获得JIS1000、JIS1200、JIS1500和JIS2000碳化硅切割刃料，其圆度值为0.86；产出率按重量百分比为72%；
使用上述产品进行晶体硅切割，切割效率和切片质量均明显提高。
实施例3
1、将碳化硅原料破碎成碎料，其粒度≤5mm；
2、将碎料采用雷蒙磨进行1级粉碎，当碎料中粒度在4.5~15μm的部分占全部碎料总重量的30%时，采用风力分级机进行一次分级，分出的粒度＞15μm的部分作为1级粗料，粒度在4.5~15μm的部分作为1级细料，粒度＜4.5μm的部分去除；
3、将1级粗料作为二次原料采用气流磨进行2级粉碎，当二次原料中粒度在4.5~15μm的部分占二次原料总重量的82%时，采用风力分级机进行二次分级，分出的粒度＞15μm的部分作为2级粗料，粒度≤15μm的部分作为2级细料采用风力分级机进行三次分级，分出的粒度在4.5~15μm的部分作为3级细料，粒度＜4.5μm的部分去除；
4、将2级粗料作为二次原料重复进行步骤3的操作；
5、将1级细料和3级细料置于重量浓度20%的盐酸中搅拌酸洗，至物料中Fe的重量含量≤0.2%，水洗去除酸液并烘干去除水分，然后采用风力分级机进行细化分级，获得JIS1000、JIS1200、JIS1500和JIS2000碳化硅切割刃料，其圆度值为0.87；产出率按重量百分比为73%；
使用上述产品进行晶体硅切割，切割效率和切片质量均明显提高。
实施例4
1、将碳化硅原料破碎成碎料，其粒度≤5mm；
2、将碎料采用球磨机进行1级粉碎，当碎料中粒度在4.5~15μm的部分占全部碎料总重量的31%时，采用风力分级机进行一次分级，分出的粒度＞15μm的部分作为1级粗料，粒度在4.5~15μm的部分作为1级细料，粒度＜4.5μm的部分去除；
3、将1级粗料作为二次原料采用雷蒙磨进行2级粉碎，当二次原料中粒度在4.5~15μm的部分占二次原料总重量的80%时，采用风力分级机进行二次分级，分出的粒度＞15μm的部分作为2级粗料，粒度≤15μm的部分作为2级细料采用风力分级机进行三次分级，分出的粒度在4.5~15μm的部分作为3级细料，粒度＜4.5μm的部分去除；
4、将2级粗料作为二次原料重复进行步骤3的操作；
5、将1级细料和3级细料置于重量浓度5%的硫酸中搅拌酸洗，至物料中Fe的重量含量≤0.2%，水洗去除酸液并烘干去除水分，然后采用风力分级机进行细化分级，获得JIS1000、JIS1200、JIS1500和JIS2000碳化硅切割刃料，其圆度值为0.88；产出率按重量百分比为75%；
使用上述产品进行晶体硅切割，切割效率和切片质量均明显提高。
实施例5
1、将碳化硅原料破碎成碎料，其粒度≤5mm；
2、将碎料采用雷蒙磨进行1级粉碎，当碎料中粒度在4.5~15μm的部分占全部碎料总重量的32%时，采用风力分级机进行一次分级，分出的粒度＞15μm的部分作为1级粗料，粒度在4.5~15μm的部分作为1级细料，粒度＜4.5μm的部分去除；
3、将1级粗料作为二次原料采用球磨机进行2级粉碎，当二次原料中粒度在4.5~15μm的部分占二次原料总重量的81%时，采用水力分级机进行二次分级，分出的粒度＞15μm的部分作为2级粗料，粒度≤15μm的部分作为2级细料采用水力分级机进行三次分级，分出的粒度在4.5~15μm的部分作为3级细料，粒度＜4.5μm的部分去除；
4、将2级粗料作为二次原料重复进行步骤3的操作；
5、将1级细料和3级细料置于重量浓度10%的硫酸中搅拌酸洗，至物料中Fe的重量含量≤0.2%，水洗去除酸液并烘干去除水分，然后采用风力分级机进行细化分级，获得JIS1000、JIS1200、JIS1500和JIS2000碳化硅切割刃料，其圆度值为0.83；产出率按重量百分比为71%；
使用上述产品进行晶体硅切割，切割效率和切片质量均明显提高。实施例6
1、将碳化硅原料破碎成碎料，其粒度≤5mm；
2、将碎料采用球磨机进行1级粉碎，当碎料中粒度在4.5~15μm的部分占全部碎料总重量的33%时，采用风力分级机进行一次分级，分出的粒度＞15μm的部分作为1级粗料，分出的粒度在4.5~15μm的部分作为3级细料，粒度＜4.5μm的部分去除；
3、将1级粗料作为二次原料采用气流磨进行2级粉碎，当二次原料中粒度在4.5~15μm的部分占二次原料总重量的82%时，采用风力分级机进行二次分级，分出的粒度＞15μm的部分作为2级粗料，粒度≤15μm的部分作为2级细料采用风力分级机进行三次分级，粒度在4.5~15μm的部分作为3级细料，粒度＜4.5μm的部分去除；
4、将2级粗料作为二次原料重复进行步骤3的操作；
5、将1级细料和3级细料置于重量浓度20%的硫酸中搅拌酸洗，至物料中Fe的重量含量≤0.2%，水洗去除酸液并烘干去除水分，然后采用风力分级机进行细化分级，获得JIS1000、JIS1200、JIS1500和JIS2000碳化硅切割刃料，其圆度值为0.84；产出率按重量百分比为70%；
使用上述产品进行晶体硅切割，切割效率和切片质量均明显提高。
Claims (6)
1.一种用于光伏行业的碳化硅切割刃料的制备方法，其特征在于按以下步骤进行：
(1)将碳化硅原料破碎成碎料，其粒度≤5mm；
(2)将碎料采用雷蒙磨或球磨机进行1级粉碎，当碎料中粒度在4.5~15μm的部分占全部碎料总重量的28~33%时，采用分级机进行一次分级，分出的粒度＞15μm的部分作为1级粗料，粒度在4.5~15μm的部分作为1级细料；
(3)将1级粗料作为二次原料采用雷蒙磨、球磨机或气流磨进行2级粉碎，当二次原料中粒度在4.5~15μm的部分占二次原料总重量的80~82%时，采用分级机进行二次分级，分出的粒度＞15μm的部分作为2级粗料，粒度≤15μm的部分作为2级细料采用分级机进行三次分级，分出的粒度在4.5~15μm的部分作为3级细料；
(4)将2级粗料作为二次原料重复进行步骤（3）的操作；
(5)将1级细料和3级细料酸洗至物料中Fe的重量含量≤0.2%，水洗去除酸液并烘干去除水分，然后采用分级机进行细化分级，获得JIS1000、JIS1200、JIS1500和JIS2000碳化硅切割刃料。
2.根据权利要求1所述的一种用于光伏行业的碳化硅切割刃料的制备方法，其特征在于所述的JIS1000、JIS1200、JIS1500和JIS2000碳化硅切割刃料的圆度值为0.83~0.88。
3.根据权利要求1所述的一种用于光伏行业的碳化硅切割刃料的制备方法，其特征在于JIS1000、JIS1200、JIS1500和JIS2000碳化硅切割刃料产品的产出率按重量百分比为62%~75%。
4.根据权利要求1所述的一种用于光伏行业的碳化硅切割刃料的制备方法，其特征在于步骤(2)中采用的分级机为风力分级机。
5.根据权利要求1所述的一种用于光伏行业的碳化硅切割刃料的制备方法，其特征在于步骤(3)中，当采用雷蒙磨或气流磨进行2级粉碎时，二次分级和三次分级采用的分级机为风力分级机，当采用球磨机进行2级粉碎时，二次分级和三次分级采用的分级机为水力分级机。
6.根据权利要求1所述的一种用于光伏行业的碳化硅切割刃料的制备方法，其特征在于步骤（5）中细化分级采用的分级机为风力分级机。
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