CN107487773A - 处理硅材料切削后浆料的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了处理硅材料切削后浆料的方法和系统，其中，方法包括：将所述硅材料切削后浆料进行过滤处理，以便回收聚乙二醇并得到滤饼；采用洗涤液对所述滤饼进行洗涤和过滤，以便除去所述滤饼中的铁；将除铁后的滤饼和水混合浆化后供给至固固分离设备中进行固固分离处理，以便分别得到硅粉浆料和碳化硅浆料；分别将所述硅粉浆料和所述碳化硅浆料进行过滤，以便得到硅粉和碳化硅。该方法可以分别回收硅材料切削后浆料中的硅粉和碳化硅，同时回收聚乙二醇，从而显著降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及材料工程领域，具体而言，本发明涉及处理硅材料切削后浆料的方法和系统。
背景技术
硅材料加工一般采用金刚石砂线切割工艺，包括开方、切片等工序，线切割工艺加工过程中造成的材料损失量虽然为机加工领域最小，但由于材料本身成本高，若直接将切削物弃去，则会造成工艺成本增大。
因此，现有的处理硅材料切削后浆料的手段仍有待改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出处理硅材料切削后浆料的方法和系统。该方法可以分别回收硅材料切削后浆料中的硅粉和碳化硅，同时回收聚乙二醇，从而显著降低生产成本。
在本发明的第一方面，本发明提出了一种处理硅材料切削后浆料的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将所述硅材料切削后浆料进行过滤处理，以便回收聚乙二醇并得到滤饼；采用洗涤液对所述滤饼进行洗涤和过滤，以便除去所述滤饼中的铁；将除铁后的滤饼和水混合浆化后供给至固固分离设备中进行固固分离处理，以便分别得到硅粉浆料和碳化硅浆料；分别将所述硅粉浆料和所述碳化硅浆料进行过滤，以便得到硅粉和碳化硅。
由此，根据本发明实施例的处理硅材料切削后浆料的方法可以分别回收硅材料切削后浆料中的硅粉和碳化硅，同时回收聚乙二醇，从而显著降低生产成本。
另外，根据本发明上述实施例的处理硅材料切削后浆料的方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述硅材料切削后浆料是采用金刚石砂线切割工艺切削硅材料产生的。
在本发明的一些实施例中，所述处理硅材料切削后浆料的方法进一步包括：利用氢氧化钠溶液对所述碳化硅进行中和，以便得到中和后碳化硅；将所述中和后碳化硅进行过滤和干燥，以便得到碳化硅粉；将所述碳化硅粉返回所述金刚石砂线切割工艺中用于切削硅材料。由此，可以进一步降低生产成本。
在本发明的一些实施例中，所述洗涤是在20～80摄氏度下进行0.5～2.0小时完成的。
在本发明的一些实施例中，所述洗涤液为盐酸或硫酸，所述盐酸或硫酸的浓度为0.5～10wt％。
在本发明的一些实施例中，将除铁后的所述滤饼和水按照液固比(5～20)L:1kg进行混合浆化后供给至固固分离设备中进行固固分离处理。
在本发明的第二方面，本发明提出了一种用于实施上述实施例的处理硅材料切削后浆料的方法的系统。根据本发明的实施例，该系统包括：第一过滤装置，所述第一过滤装置具有切削后浆料入口、聚乙二醇出口和滤饼出口；洗涤过滤装置，所述洗涤过滤装置具有滤饼入口，洗涤液入口和除铁后滤饼出口，所述滤饼入口与所述滤饼出口相连；浆化槽，所述浆化槽具有除铁后滤饼入口、水入口和混合浆料出口，所述除铁后滤饼入口与所述除铁后滤饼出口相连；固固分离设备，所述固固分离设备具有混合浆料入口、硅粉浆料出口和碳化硅浆料出口，所述混合浆料入口与所述混合浆料出口相连；第二过滤装置，所述第二过滤装置与所述硅粉浆料出口相连；第三过滤装置，所述第三过滤装置与所述碳化硅浆料出口相连。
由此，根据本发明实施例的处理硅材料切削后浆料的系统可以分别回收硅材料切削后浆料中的硅粉和碳化硅，同时回收聚乙二醇，从而显著降低生产成本。
另外，根据本发明上述实施例的处理硅材料切削后浆料的系统还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述第一过滤装置、所述第二过滤装置和所述第三过滤装置均为离心机。
在本发明的一些实施例中，所述洗涤过滤装置为相连设置的洗涤槽和离心机。
在本发明的一些实施例中，所述处理硅材料切削后浆料的系统进一步包括：输送泵，所述输送泵设置在所述浆化槽和固固分离设备之间。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的处理硅材料切削后浆料的方法流程示意图；
图2是根据本发明再一个实施例的处理硅材料切削后浆料的方法流程示意图；
图3是根据本发明一个实施例的处理硅材料切削后浆料的系统结构示意图；
图4是根据本发明再一个实施例的处理硅材料切削后浆料的系统结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的第一方面，本发明提出了一种处理硅材料切削后浆料的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将硅材料切削后浆料进行过滤处理，以便回收聚乙二醇并得到滤饼；采用洗涤液对滤饼进行洗涤和过滤，以便除去滤饼中的铁；将除铁后的滤饼和水混合浆化后供给至固固分离设备中进行固固分离处理，以便分别得到硅粉浆料和碳化硅浆料；分别将硅粉浆料和碳化硅浆料进行过滤，以便得到硅粉和碳化硅。
下面参考图1～2对根据本发明实施例的处理硅材料切削后浆料的方法进行详细描述。根据本发明的实施例，该方法包括：
S100：第一过滤处理
该步骤中，将硅材料切削后浆料进行过滤处理，以便回收聚乙二醇并得到滤饼。根据本发明的具体实施例，本发明中所述的硅材料切削后浆料是采用金刚石砂线切割工艺切削硅材料产生的。硅材料切削后浆料中含有大量的聚乙二醇和碳化硅以及少量的硅屑和铁，通过将硅材料切削后浆料进行过滤处理，可以首先回收浆料中的聚乙二醇，从而降低生产成本。
S200：洗涤过滤处理
该步骤中，采用洗涤液对滤饼进行洗涤和过滤，以便除去滤饼中的铁。
根据本发明的实施例，洗涤的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，洗涤是在20～80摄氏度下进行0.5～2.0小时完成的，由此，可以充分除去滤饼中混有的铁，从而提高回收得到的硅粉与碳化硅的品质。
根据本发明的实施例，洗涤液的种类并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，洗涤液可以为盐酸或硫酸，该盐酸或硫酸的浓度可以为0.5～10wt％，由此，可以充分除去滤饼中混有的铁。
S300：浆化、固固分离处理
该步骤中，将除铁后的滤饼和水混合浆化后供给至固固分离设备中进行固固分离处理，以便分别得到硅粉浆料和碳化硅浆料。
根据本发明的具体实施例，可以将除铁后的滤饼和水按照液固比(5～20)L:1kg进行混合浆化后供给至固固分离设备中进行固固分离处理。发明人发现，液固比过高将导致水流量过大，为保证截面积速率，则设备需要更大的直径，导致成本提高；液固比过低会导致浆料浓度过高，分离不彻底。
根据本发明的具体实施例，固固分离设备可以采用中国专利CN101837318B的固固分离装置，利用除铁后滤饼中硅与碳化硅沉降速度不同的性质将二者分离。
S400：固固分离后产物过滤
该步骤中，分别将S300中得到的硅粉浆料和碳化硅浆料进行过滤，以便得到硅粉和碳化硅。
由此，根据本发明实施例的处理硅材料切削后浆料的方法通过将硅材料切削后浆料进行过滤处理，以便回收聚乙二醇并得到滤饼，进而采用洗涤液对滤饼进行洗涤和过滤，以便除去滤饼中的铁，后续将除铁后的滤饼和水混合浆化后供给至固固分离设备中进行固固分离处理，以便分别得到硅粉浆料和碳化硅浆料，分别将硅粉浆料和碳化硅浆料进行过滤，即可得到硅粉和碳化硅。由此，该方法通过分别回收硅材料切削后浆料中的硅粉和碳化硅，同时回收聚乙二醇，从而显著降低生产成本。
参考图2，本发明实施例的处理硅材料切削后浆料的方法进一步包括：
S500：返回碳化硅粉
该步骤中，利用氢氧化钠溶液对S400中得到的碳化硅进行中和，以便得到中和后碳化硅；将中和后碳化硅进行过滤和干燥，以便得到碳化硅粉；将碳化硅粉返回金刚石砂线切割工艺中用于切削硅材料。具体地，由于采用了酸性洗涤液除去硅材料切削后浆料中的铁，使得固固分离处理得到的碳化硅也呈酸性，可以采用氢氧化钠溶液对碳化硅进行中和，进而可以将中和后碳化硅进行过滤和干燥，得到的碳化硅粉可以返回金刚石砂线切割工艺中用于切削硅材料，从而可以进一步降低生产成本。
由此，根据本发明实施例的处理硅材料切削后浆料的方法通过将硅材料切削后浆料进行过滤处理，以便回收聚乙二醇并得到滤饼，进而采用洗涤液对滤饼进行洗涤和过滤，以便除去滤饼中的铁，后续将除铁后的滤饼和水混合浆化后供给至固固分离设备中进行固固分离处理，以便分别得到硅粉浆料和碳化硅浆料，分别将硅粉浆料和碳化硅浆料进行过滤，即可得到硅粉和碳化硅，其中，碳化硅经氢氧化钠中和、过滤、干燥后可以返回金刚石砂线切割工艺中。由此，该方法通过分别回收硅材料切削后浆料中的硅粉和碳化硅，同时回收聚乙二醇，从而显著降低生产成本。
在本发明的第二方面，本发明提出了一种用于实施上述实施例的处理硅材料切削后浆料的方法的系统。根据本发明的实施例，参考图3～4，该系统包括：第一过滤装置100、洗涤过滤装置200、浆化槽300、固固分离设备400、第二过滤装置500和第三过滤装置600。其中，第一过滤装置100具有切削后浆料入口101、聚乙二醇出口102和滤饼出口103；洗涤过滤装置200具有滤饼入口201，洗涤液入口202和除铁后滤饼出口203，滤饼入口201与滤饼出口103相连；浆化槽300具有除铁后滤饼入口301、水入口302和混合浆料出口303，除铁后滤饼入口301与除铁后滤饼出口203相连；固固分离设备400具有混合浆料入口401、硅粉浆料出口402和碳化硅浆料出口403，混合浆料入口401与混合浆料出口303相连；第二过滤装置500与硅粉浆料出口402相连；第三过滤装置600与碳化硅浆料出口403相连。
下面参考图3～4对根据本发明实施例的处理硅材料切削后浆料的系统进行详细描述：
根据本发明的实施例，第一过滤装置100具有切削后浆料入口101、聚乙二醇出口102和滤饼出口103，第一过滤装置100适于将硅材料切削后浆料进行过滤处理，以便回收聚乙二醇并得到滤饼。根据本发明的具体实施例，本发明中所述的硅材料切削后浆料是采用金刚石砂线切割工艺切削硅材料产生的。硅材料切削后浆料中含有大量的聚乙二醇和碳化硅以及少量的硅屑和铁，通过将硅材料切削后浆料进行过滤处理，可以首先回收浆料中的聚乙二醇，从而降低生产成本。
根据本发明的具体实施例，第一过滤装置可以为离心机。
根据本发明的实施例，洗涤过滤装置200具有滤饼入口201，洗涤液入口202和除铁后滤饼出口203，滤饼入口201与滤饼出口103相连，洗涤过滤装置200适于采用洗涤液对滤饼进行洗涤和过滤，以便除去滤饼中的铁。
根据本发明的实施例，洗涤的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，洗涤是在20～80摄氏度下进行0.5～2.0小时完成的，由此，可以充分除去滤饼中混有的铁，从而提高回收得到的硅粉与碳化硅的品质。
根据本发明的实施例，洗涤液的种类并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，洗涤液可以为盐酸或硫酸，该盐酸或硫酸的浓度可以为0.5～10wt％，由此，可以充分除去滤饼中混有的铁。
根据本发明的具体实施例，洗涤过滤装置可以为相连设置的洗涤槽和离心机。
根据本发明的实施例，浆化槽300具有除铁后滤饼入口301、水入口302和混合浆料出口303，除铁后滤饼入口301与除铁后滤饼出口203相连，浆化槽300适于将除铁后的滤饼和水混合浆化。
根据本发明的具体实施例，可以将除铁后的滤饼和水按照液固比(5～20)L:1kg进行混合浆化后供给至固固分离设备中进行固固分离处理。发明人发现，液固比过高将导致水流量过大，为保证截面积速率，则设备需要更大的直径，导致成本提高；液固比过低会导致浆料浓度过高，分离不彻底。
根据本发明的实施例，固固分离设备400具有混合浆料入口401、硅粉浆料出口402和碳化硅浆料出口403，混合浆料入口401与混合浆料出口303相连，固固分离设备400适于将浆化槽中混合浆化得到的物料进行固固分离处理，以便分别得到硅粉浆料和碳化硅浆料。
根据本发明的具体实施例，固固分离设备可以采用中国专利CN101837318B的固固分离装置，利用除铁后滤饼中硅与碳化硅沉降速度不同的性质将二者分离。
根据本发明的实施例，第二过滤装置500与硅粉浆料出口402相连，第二过滤装置500适于将硅粉浆料进行过滤，以便得到硅粉。
根据本发明的具体实施例，第二过滤装置可以为离心机。
根据本发明的实施例，第三过滤装置600与碳化硅浆料出口403相连，第三过滤装置600适于将碳化硅浆料进行过滤，以便得到碳化硅。
根据本发明的具体实施例，第三过滤装置可以为离心机。
根据本发明的一个具体实施例，可以利用氢氧化钠溶液对第三过滤装置中过滤得到的碳化硅进行中和，以便得到中和后碳化硅；将中和后碳化硅进行过滤和干燥，以便得到碳化硅粉；将碳化硅粉返回金刚石砂线切割工艺中用于切削硅材料。具体地，由于采用了酸性洗涤液除去硅材料切削后浆料中的铁，使得固固分离处理得到的碳化硅也呈酸性，可以采用氢氧化钠溶液对碳化硅进行中和，进而可以将中和后碳化硅进行过滤和干燥，得到的碳化硅粉可以返回金刚石砂线切割工艺中用于切削硅材料，从而可以进一步降低生产成本。
由此，根据本发明实施例的处理硅材料切削后浆料的系统通过将硅材料切削后浆料供给至第一过滤装置中进行过滤处理，以便回收聚乙二醇并得到滤饼，进而将滤饼供给至洗涤过滤装置中采用洗涤液对滤饼进行洗涤和过滤，以便除去滤饼中的铁，后续将除铁后的滤饼和水供给至浆化槽中混合浆化后，将混合浆化得到的物料供给至固固分离设备中进行固固分离处理，以便分别得到硅粉浆料和碳化硅浆料，分别将硅粉浆料和碳化硅浆料供给至第二过滤装置和第三过滤装置中进行过滤，即可得到硅粉和碳化硅，其中，碳化硅经氢氧化钠中和、过滤、干燥后可以返回金刚石砂线切割工艺中。由此，该系统通过分别回收硅材料切削后浆料中的硅粉和碳化硅，同时回收聚乙二醇，从而显著降低生产成本。
参考图4，本发明实施例的处理硅材料切削后浆料的系统还可以进一步包括：输送泵700。
根据本发明的实施例，输送泵700设置在浆化槽300和固固分离设备400之间，输送泵700适于将浆化槽中混合浆化得到的物料泵入固固分离设备中。
由此，根据本发明实施例的处理硅材料切削后浆料的系统通过将硅材料切削后浆料供给至第一过滤装置中进行过滤处理，以便回收聚乙二醇并得到滤饼，进而将滤饼供给至洗涤过滤装置中采用洗涤液对滤饼进行洗涤和过滤，以便除去滤饼中的铁，后续将除铁后的滤饼和水供给至浆化槽中混合浆化后，将混合浆化得到的物料通过输送泵供给至固固分离设备中进行固固分离处理，以便分别得到硅粉浆料和碳化硅浆料，分别将硅粉浆料和碳化硅浆料供给至第二过滤装置和第三过滤装置中进行过滤，即可得到硅粉和碳化硅，其中，碳化硅经氢氧化钠中和、过滤、干燥后可以返回金刚石砂线切割工艺中。由此，该系统通过分别回收硅材料切削后浆料中的硅粉和碳化硅，同时回收聚乙二醇，从而显著降低生产成本。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种处理硅材料切削后浆料的方法，其特征在于，包括：
将所述硅材料切削后浆料进行过滤处理，以便回收聚乙二醇并得到滤饼；
采用洗涤液对所述滤饼进行洗涤和过滤，以便除去所述滤饼中的铁；
将除铁后的滤饼和水混合浆化后供给至固固分离设备中进行固固分离处理，以便分别得到硅粉浆料和碳化硅浆料；
分别将所述硅粉浆料和所述碳化硅浆料进行过滤，以便得到硅粉和碳化硅。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅材料切削后浆料是采用金刚石砂线切割工艺切削硅材料产生的。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，进一步包括：
利用氢氧化钠溶液对所述碳化硅进行中和，以便得到中和后碳化硅；
将所述中和后碳化硅进行过滤和干燥，以便得到碳化硅粉；
将所述碳化硅粉返回所述金刚石砂线切割工艺中用于切削硅材料。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述洗涤是在20～80摄氏度下进行0.5～2.0小时完成的。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述洗涤液为盐酸或硫酸，所述盐酸或硫酸的浓度为0.5～10wt％。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将除铁后的所述滤饼和水按照液固比(5～20)L:1kg进行混合浆化后供给至固固分离设备中进行固固分离处理。
7.一种用于实施权利要求1～6任一项所述处理硅材料切削后浆料的方法的系统，其特征在于，包括：
第一过滤装置，所述第一过滤装置具有切削后浆料入口、聚乙二醇出口和滤饼出口；
洗涤过滤装置，所述洗涤过滤装置具有滤饼入口，洗涤液入口和除铁后滤饼出口，所述滤饼入口与所述滤饼出口相连；
浆化槽，所述浆化槽具有除铁后滤饼入口、水入口和混合浆料出口，所述除铁后滤饼入口与所述除铁后滤饼出口相连；
固固分离设备，所述固固分离设备具有混合浆料入口、硅粉浆料出口和碳化硅浆料出口，所述混合浆料入口与所述混合浆料出口相连；
第二过滤装置，所述第二过滤装置与所述硅粉浆料出口相连；
第三过滤装置，所述第三过滤装置与所述碳化硅浆料出口相连。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一过滤装置、所述第二过滤装置和所述第三过滤装置均为离心机。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述洗涤过滤装置为相连设置的洗涤槽和离心机。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，进一步包括：
输送泵，所述输送泵设置在所述浆化槽和固固分离设备之间。
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