CN106916920A - 一种用太阳能硅晶片金刚线切割后废弃的硅微粉制作炼钢用还原剂的方法 - Google Patents

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王央文
杨宏伟
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Abstract

本发明提供一种用太阳能硅晶片金刚线切割后废弃的硅微粉制作炼钢用还原剂的方法，该方法制得的炼钢用还原剂可取代常规用高价的铁硅(FeSi)还原剂，该方法包括以下步骤：a、在线回收太阳能硅晶片金钢线切割砂浆后进行压滤得到废渣；b、以废渣作为基础原料和复合溶剂搅拌混合后进行压滤，排出液体，得到湿渣；c、向湿渣中加入粘合剂后进行捏合；d、再把捏合后的混合料挤压成型后进行烘干定型，然后冷却即得炼钢用还原剂。

Description

一种用太阳能硅晶片金刚线切割后废弃的硅微粉制作炼钢用 还原剂的方法
技术领域
本发明涉及一种用太阳能硅晶片金刚线切割后，废弃的硅微粉来制作炼钢用还原剂的方法,属于资源再利用范畴。
背景技术
中国光伏发电产业近十年发展迅猛，在太阳能硅晶片线切割中，大量使用金钢线切割，太阳能硅晶片切割设备已超过万台投入运行，其中切割砂浆的用量已经达到约2万～3万吨/天。
在太阳能硅晶片金刚线切割过程中，整个机理是利用电镀在细钢丝上碳化硅颗粒的坚硬特性和锋利棱角，将硅棒逐步截断。因此切割砂浆的主要特性是具有良好的流动性，碳化硅颗粒均匀地包覆在高速运动中的钢丝表面,均匀平稳的使碳化硅微粒作用于硅棒表面，同时切割砂浆及时带走切割热和破碎硅微粉颗粒，保证硅片的表面质量。
随着整个太阳能行业的发展，再生回收技术大量引入, 在每一次回收过程约30%～45%的硅微粉将不能再回收使用而作为废弃物处理。不利于环境控制和造成企业成本的增加，为了适应未来市场需求及价格的竞争发展需要，整个行业都在为如何利再生砂和降低切割成本而不停地寻找新的途径。
发明内容
本发明的目的是：提供一种用太阳能硅晶片金刚线切割后废弃的硅微粉制作炼钢用还原剂的方法，本发明制得的炼钢用还原剂可取代常规用高价的铁硅(FeSi)还原剂。
本发明所述的用太阳能硅晶片金刚线切割后废弃的硅微粉制作炼钢用还原剂的方法，包括以下步骤：a、 在线回收太阳能硅晶片金钢线切割砂浆后进行压滤得到废渣；b、以废渣作为基础原料和复合溶剂搅拌混合后进行压滤，排出液体，得到湿渣；c、向湿渣中加入粘合剂后进行捏合；d、再把捏合后的混合料挤压成型后进行烘干定型，然后冷却即得炼钢用还原剂。
作为对上述的制作炼钢用还原剂的方法的进一步改进，废渣中各部分的重量比：
碳化硅 10%~17%
硅微粉 80%~85% ；
铁粉 2%~3.5% ；
聚乙二醇 0.5%~1%；
二乙二醇 余量。
作为对上述的制作炼钢用还原剂的方法的进一步改进，步骤b的具体过程如下：
b1. 称取总量2/3的复合溶剂加入搅拌罐中,并保持温度在15℃~40℃的条件下,将废渣破碎加入至混合溶剂中，使废渣分散成悬浮浆料；
当添加废渣量达到1/3总量后开始计时, 搅拌2~3小时,使废渣中的聚乙二醇和二乙二醇充分溶于复合溶剂中；
b2. 将混合均匀的浆料泵入板框式压滤机， 经过3~5小时压滤，进行固液分离。
作为对上述的制作炼钢用还原剂的方法的进一步改进，将b2步骤中进行固液分离所得的液体进行分离提纯，制得可再次使用的聚乙二醇/二乙二醇混合液和复合溶剂。
作为对上述的制作炼钢用还原剂的方法的进一步改进，步骤d的具体过程：将混合料连续加入到对辊压球机中挤出成型为2~5mm的球型或大块粉碎体后，在90℃~150℃的烘道中进行烘干成型,冷却至30℃~40℃时出料。
作为对上述的制作炼钢用还原剂的方法的进一步改进，所述复合溶剂是由醇类溶剂和酮类溶剂混合组成的一个混沸点的溶剂, 沸点控制在80℃~100℃之间,该复合溶剂对聚乙二醇和二乙二醇有互溶能力。最好醇类溶剂为异丙醇、乙醇或正丁醇，酮类溶剂为丁酮。优选复合溶剂由95wt%的异丙醇和5wt%的丁酮溶剂复配而成。
制得的镁还原剂的组成配比（重量比）：
碳化硅 10~20%
硅微粉 55~75%
聚乙二醇 0.5~1%
二乙二醇 2~3%
复合溶剂 0.5%~1%
粘合剂 适量(约占全部固体总量的5-8%)
本发明具有积极的效果：（1）充分利用再生资源和特殊硅微粉，制作炼钢用镁还原剂,从而降低产品成本30%以上,减少废弃硅微粉排放引发的环境污染，是一种绿色环保产品。（2）本发明用太阳能硅晶片金刚线切割后，废弃的硅微粉来制作炼钢用镁还原剂的方法。硅微粉中硅含量高, 是铁硅(FeSi)镁还原剂的良好替代品。（3）可有效地利用现有离线回收废砂浆产生的大量废弃的硅微粉，节约及回收率增加约96%。（4）与FeSi作为镁还原剂的成本对比， Mg生产成本降低约12%。
附图说明
图1是本发明的流程框图。
具体实施方式
下面通过制备炼钢用还原剂来具体阐述本发明的制作方法。
a．在线回收太阳能硅晶片金钢线切割砂浆后进行压滤得到废渣。废渣中含有硅微粉及切割冷却液等微量杂质组成，其中：
碳化硅 10%~13%
硅微粉 80%~83%；
铁粉 2%~3.5% ；
聚乙二醇 0.5%~1%；
二乙二醇 2%~4%。
b0.制备复合溶剂。复合溶剂以95%的异丙醇和5%的丁酮溶剂复配而成。
b1.每100kg废渣使用的复合溶剂总量为200kg。称取总量2/3的复合溶剂加入搅拌罐中,并保持温度在15℃~40℃的条件下,使用废渣破碎加料机将废渣破碎后在可变速的搅拌条件下加入至混合溶剂中，使废渣分散成悬浮的浆料。
当添加废渣量达到1/3总量后开始计时, 充分搅拌2~3小时后,使废渣中的聚乙二醇和二乙二醇充分溶于复合溶剂中.
b2. 将上述混合均匀的浆料使用恒定的泵压将浆料压入负压双密封板框式压滤机，并选择一定规格的压滤布, 经过3~5小时压滤后,将浆料中固体与液体进行固液分离；压滤成型时，为了对固液分离中的复合溶剂挥发能有效地进行控制，密封负压在0.07～0.09MPa之间， 整机负压控制在0.03～0.05MPa之间。
b3.将压滤排出的混合溶液收集后并进一步分离提纯，制得可再次使用的聚乙二醇/二乙二醇混合液和复合溶剂。
c. 将压滤后所得的湿渣加入粘合剂（粘合剂的添加量为5~8%），输送到捏合机中捏合，进行粉体表面胶水的保护,重点隔离水气与硅微粉的接触反应,避免会造成自燃现象的发生；粘合剂是0．1％(指固含量)浓度的聚丙烯酰胺的水溶液。
d. 将捏合后的混合料通过一台或多台单螺杆或双螺杆变速输送机连续输送到对辊压球机中，高压挤出为2~5mm的球型或大块粉碎体，并在90℃~150℃的烘道中进行烘干成型,冷却至30℃~40℃时出料；制得炼钢用镁还原剂。
镁还原剂的组成配比：
碳化硅 17.5%
硅微粉 65.5%
聚乙二醇 0.5 %
二乙二醇 2.5%
复合溶剂 0.8%
粘合剂 适量(约占全部固体总量的5%)
本发明可取代常规用高价的铁硅(FeSi)用作镁还原剂。使用本发明可充分利用再生资源和特殊硅微粉,从而降低产品成本和减少废弃硅微粉引发的环境污染，是一种绿色环保产品。所制成的硅微粉中硅含量高, 是铁硅(FeSi)镁还原剂的良好替代品。
本发明中，镁还原剂用的主要成份硅微粒，来自太阳能硅晶片金刚线切割后的废渣，由硅微粒及微量切割液组成。结果: 与FeSi成本对比；Mg生产成本降低12%，节约及回收率增加96% (注: 每生产还原一吨镁需FeSi的成本约50%, 而用硅-碳化硅还原剂的成本约38%)。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用太阳能硅晶片金刚线切割后废弃的硅微粉制作炼钢用还原剂的方法，其特征是：包括以下步骤：a、 在线回收太阳能硅晶片金钢线切割砂浆后进行压滤得到废渣；b、以废渣作为基础原料和复合溶剂搅拌混合后进行压滤，排出液体，得到湿渣；c、向湿渣中加入粘合剂后进行捏合；d、再把捏合后的混合料挤压成型后进行烘干定型，然后冷却即得炼钢用还原剂。
2.如权利要求1所述的制作炼钢用还原剂的方法，其特征是：
废渣中各部分的重量比：
碳化硅 10%~17%；
硅微粉 80%~85% ；
铁粉 2%~3.5% ；
聚乙二醇 0.5%~1%；
二乙二醇 余量。
3.如权利要求2所述的制作炼钢用还原剂的方法，其特征是：
步骤b的具体过程如下：
b1. 称取总量2/3的复合溶剂加入搅拌罐中,并保持温度在15℃~40℃的条件下,将废渣破碎加入至混合溶剂中，使废渣分散成悬浮浆料；
当添加废渣量达到1/3总量后开始计时, 搅拌2~3小时,使废渣中的聚乙二醇和二乙二醇充分溶于复合溶剂中；
b2. 将混合均匀的浆料泵入板框式压滤机， 经过3~5小时压滤，进行固液分离。
4.如权利要求3所述的制作炼钢用还原剂的方法，其特征是：
将b2步骤中进行固液分离所得的液体进行分离提纯，制得可再次使用的聚乙二醇/二乙二醇混合液和复合溶剂。
5.如权利要求1所述的制作炼钢用还原剂的方法，其特征是：
步骤d的具体过程：将混合料连续加入到对辊压球机中挤出成型为2~5mm的球型或大块粉碎体后，在90℃~150℃的烘道中进行烘干成型,冷却至30℃~40℃时出料。
6.如权利要求1所述的制作炼钢用还原剂的方法，其特征是：所述复合溶剂是由醇类溶剂和酮类溶剂混合组成的一个混沸点的溶剂, 沸点控制在80℃~100℃之间,该复合溶剂对聚乙二醇和二乙二醇有互溶能力。
7.如权利要求6所述的制作炼钢用还原剂的方法，其特征是：醇类溶剂为异丙醇、乙醇或正丁醇，酮类溶剂为丁酮。
8.如权利要求7所述的制作炼钢用还原剂的方法，其特征是：复合溶剂由95wt%的异丙醇和5wt%的丁酮溶剂复配而成。
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