CN111232987A - 一种工业硅渣中单质硅高效回收的方法 - Google Patents

一种工业硅渣中单质硅高效回收的方法 Download PDF

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CN111232987A CN202010277032.1A CN202010277032A CN111232987A CN 111232987 A CN111232987 A CN 111232987A CN 202010277032 A CN202010277032 A CN 202010277032A CN 111232987 A CN111232987 A CN 111232987A
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Abstract

本发明涉及工业硅渣中单质硅高效回收的方法，属于硅废料资源回收技术领域。本发明将熔融工业硅渣倒出进行保温冷却，破碎后得到含工业硅颗粒的硅渣颗粒
Figure 92002DEST_PATH_IMAGE001
；将硅渣颗粒
Figure 488348DEST_PATH_IMAGE001
破碎，根据硅与渣的光学特性差异，将破碎的硅渣颗粒
Figure 158364DEST_PATH_IMAGE001
进行一次色选得到达到工业硅品质要求的硅颗粒和硅渣颗粒
Figure 476213DEST_PATH_IMAGE002
，将硅颗粒直接返回工业硅精炼；将硅渣颗粒
Figure 257087DEST_PATH_IMAGE002
破碎，再进行一次或二次色选分离得到精矿、中矿、尾矿三种产物，其中精矿为工业单质硅产品颗粒，中矿中单质硅的含量为5‑20%，尾矿中单质硅的含量为2‑5%，中矿经重熔实现渣硅的分离得到单质硅和硅渣，硅渣中单质硅的质量含量不高于2%。本发明可回收90%以上硅渣中的单质硅以实现硅渣的分值利用，工艺简单，生产成本低，效率高。

Description

一种工业硅渣中单质硅高效回收的方法
技术领域
本发明涉及一种工业硅渣中单质硅高效回收的方法，属于工业硅渣处理的技术领域。
背景技术
工业硅是生产有机硅、硅合金、多晶硅、单晶硅的基础原材料，广泛应用于航空航天、电子电器、新能源等行业，是一种重要的工业金属，产量逐年增加。然而光伏产业在生产加工过程中会产生很多固体废弃物，其中工业硅炉外精炼的生产过程中便会产生硅渣，硅渣在硅冶炼企业难处理，一般采用铺路、直接填埋或弃渣堆存的方式进行处理，每精炼2t硅水会产生约200kg的硅渣，因此每年产生近30万吨的硅渣，大量的硅渣长期堆存，造成了土地资源的严重浪费，并遗留了一系列的环境安全问题及隐患。同时硅渣中含有15-20%的单质硅，这些金属硅以夹杂物的形式损失在硅渣中，造成了硅资源的损失，给企业带来了较大的经济损失。此外硅废料中还存在被掺入了B、P、Ga、Al等杂质的重掺硅料，为了提升硅废料的回收利用率，也需要将重掺硅料从可用的硅料中分离出来。
目前，企业生产中对硅渣及混有杂质的硅废料的处理方法主要是依靠人工分拣的方式，将大块的硅废料进行破碎，从中选出可回收利用的大颗粒工业硅，这样分拣效率低，分拣后的硅渣等废料中仍有较高含量的工业硅无法回收；文献报道可采用重选法对硅渣进行处理，但是重选工艺需要浪费较多的水资源，并且长期处于重选环境下容易损害工作人员的身体，并且分离效果相对较差；文献报道可电磁感应熔炼或直接回炉熔炼的方法，但是硅渣在熔炼的过程中硅的损失较大，且能耗高，渣的粘度较大，很难直接实现分离。
发明内容
本发明针对现有技术存在的硅渣中单质硅回收利用效果较差的问题，提供一种工业硅渣中单质硅高效回收的方法，工业硅抬包精炼过程中产生的熔融的硅渣倒出，进行保温冷却，实现硅液滴的汇聚，减少渣中硅的包裹，将保温冷却后的硅渣破碎至5-10mm，破碎后得到含有大颗粒工业硅的硅渣颗粒，通过采用色选的工艺方法将硅渣颗粒中大颗粒单质硅分选出来，再通过1次或2次色选工艺，得到精矿、中矿和尾矿，色选获得的精矿品质达到工业硅产品质量要求；得到的中矿经重熔实现渣硅分离，获得的单质硅品质达到工业硅产品质量要求。本发明工艺简单，有利于硅渣中夹杂的单质硅的回收利用，生产成本低，效率高，易于实现产业化应用。
一种工业硅渣中单质硅高效回收的方法，具体步骤如下：
将熔融工业硅渣倒出，进行保温冷却以实现硅液滴的汇聚，减少渣中硅的包裹，破碎后 得到含工业硅颗粒的硅渣颗粒
Figure 554480DEST_PATH_IMAGE001
；将硅渣颗粒
Figure 199088DEST_PATH_IMAGE001
破碎，根据硅与渣的光学特性差异，将硅渣颗 粒
Figure 655478DEST_PATH_IMAGE001
进行一次色选，得到达到工业硅品质要求的硅颗粒和硅渣颗粒
Figure 676523DEST_PATH_IMAGE002
，将硅颗粒直接返回工 业硅精炼；将硅渣颗粒
Figure 534758DEST_PATH_IMAGE002
破碎，再进行一次或两次色选分离得到精矿、中矿、尾矿三种产物， 其中精矿为工业单质硅产品颗粒，中矿中单质硅的含量为5-20%，尾矿中单质硅的含量为2- 5%，中矿经过重熔后实现渣硅的分离得到单质硅和硅渣，硅渣中单质硅的质量含量不高于 2%。
进一步的，以硅渣颗粒
Figure 350267DEST_PATH_IMAGE001
的质量为100%计，所述硅渣颗粒
Figure 231635DEST_PATH_IMAGE001
中粒度为5mm-30mm的工 业硅颗粒的质量含量为5-15%，由于保温冷却过程中，硅与渣的冷却速度不同，硅小熔滴进 一步会聚形成大的硅颗粒，从而减少了硅渣中夹杂的硅含量，实现硅与渣的初步分离；
进一步的，所述工业硅渣的来源包括但不限于工业硅熔体炉外精炼后的熔融渣、硅粉重熔后的熔融渣和/或硅粉火法精炼后的熔融渣。
进一步的，所述将熔融硅渣保温冷却中的保温过程为在保温容器中维持熔融态，冷却过程为随保温容器自然冷却；保温冷却可汇聚硅液滴，减少渣中硅的包裹；
更进一步的，所述保温过程时间不低于10min；
更进一步的，所述保温容器为保温槽或加有保温盖或保温层的渣池；硅渣冷却凝固时间为自然凝固时间的一倍以上。
进一步的，所述的硅渣保温冷却工艺，硅渣保温冷却凝固过程中实现了硅液滴的汇聚，单个硅液滴的尺寸增加一半以上。
进一步的，第一次色选前，硅渣颗粒
Figure 292258DEST_PATH_IMAGE001
破碎至粒径为5-10mm。
进一步的，所述色选工艺可以采用单层/双层履带式机型，采用高性能LED光源系统，智能光控技术，对被选硅渣进行施光；采用履带传送给料系统，将硅渣颗粒均匀输送到检测分离区域；图像采集系统采用2-8个高清全彩镜头对硅渣的颜色信息进行全面捕获，运用颜色和形状相结合的全数字图像处理算法进行分选；采用智能高频电磁阀对硅渣颗粒进行挑选，响应时间短至几个毫秒。
进一步的，所述硅渣颗粒
Figure 4999DEST_PATH_IMAGE001
色选分选工艺中色选设备控制气压为0.1~0.4Mpa，设备 的给料量为30-80%；灵敏度为160-200；背景板设置为400-500；色差类型为白/黑；色度：单 质硅为180-230，渣为20-80；亮度：单质硅为180-220，渣为20-70；清灰间隔为15-100min，清 灰时间为5-30s。
进一步的，所述硅渣颗粒
Figure 991409DEST_PATH_IMAGE002
色选分选工艺中控制气压为0.1~0.4Mpa，设备的给料 量为30-80%；灵敏度为100-240；背景板设置为400-500；色差类型为白/黑；色度：单质硅为 150-230，渣为20-80；亮度：单质硅为180-220，渣为40-70；清灰间隔为15-60min，清灰时间 为5-30s。
进一步的，所述色选机处理能力为2-50吨/小时。
优选的，中矿中单质硅的质量含量5-20%。
以硅渣颗粒
Figure 687970DEST_PATH_IMAGE001
的质量为100%计，所述硅渣颗粒
Figure 785239DEST_PATH_IMAGE001
色选所得工业硅品质要求的硅颗粒 含量为5-12%，所述硅渣颗粒
Figure 352486DEST_PATH_IMAGE002
色选所得精矿占3-6%，中矿占20-60%，尾矿占25-70%。
硅渣颗粒直接色选实现硅渣分离的原理：在光源的作用下，根据硅与渣光学特性的差异，利用光电探测技术将硅渣中不同颜色的硅与渣进行自动分拣，实现硅与渣的分离。
本发明的有益效果是：
（1）本发明促进了硅颗粒的富集，减少了硅渣中夹杂硅的含量，并直接进行色选分离的方法，单质硅颗粒的纯度达到工业硅品质的要求，中矿中单质硅的质量含量5-20%，并经过重熔后实现渣硅的分离得到单质硅和硅渣；渣中单质硅的含量不高于2%，可实现硅渣的分值化利用；
（2）本发明工艺简单，有利于硅渣中夹杂的单质硅的回收利用，生产成本低，效率高，易于实现产业化应用。
附图说明
图1为色选工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1：一种工业硅渣中单质硅高效回收的方法（见图1），具体步骤如下：
将熔融工业硅渣倒入保温槽中，保温维持熔融态10min，然后随保温槽自然冷却并破碎 得到含有工业硅颗粒的硅渣颗粒
Figure 713060DEST_PATH_IMAGE001
，硅渣保温冷却凝固过程中实现了硅液滴的汇聚，单个硅 液滴的尺寸增加一半以上，其中以硅渣颗粒I的质量为100%计，硅渣颗粒
Figure 896917DEST_PATH_IMAGE001
中粒度为5-8mm的 工业硅颗粒的含量约为15%；将硅渣颗粒
Figure 296412DEST_PATH_IMAGE001
破碎至平均粒径为5mm，使硅渣颗粒
Figure 983746DEST_PATH_IMAGE001
中包裹的大 颗粒单质硅暴露；根据硅与渣光学特性的差异，将硅渣颗粒
Figure 311959DEST_PATH_IMAGE001
进行第一次色选，采用双层履 带式机型，高性能LED光源系统，智能光控技术，采用履带传送给料系统，将硅渣颗粒均匀输 送到检测分离区域；图像采集系统采用8个高清全彩镜头对硅渣的颜色信息进行全面捕获， 运用颜色和形状相结合的全数字图像处理算法进行分选；采用智能高频电磁阀对硅渣颗粒 进行挑选；
其中硅渣颗粒
Figure 451953DEST_PATH_IMAGE001
色选分选工艺中选设备控制气压为0.3Mpa，设备的给料量为40%；灵敏 度为200；背景板设置为450；色差类型为白/黑；色度：单质硅为170，渣为40；亮度：单质硅为 200，渣为50；清灰间隔为15min，清灰时间为5s；色选速度为2吨/小时，色选得到达到工业硅 品质要求的单质硅颗粒和硅渣颗粒
Figure 156604DEST_PATH_IMAGE002
，将单质硅颗粒直接返回工业硅精炼使用；
将硅渣颗粒
Figure 698444DEST_PATH_IMAGE002
破碎至粒径为3mm，再进行两次色选，色选机配置同硅渣颗粒
Figure 197558DEST_PATH_IMAGE001
色选；
其中硅渣颗粒
Figure 28111DEST_PATH_IMAGE002
色选分选工艺控制气压为0.3Mpa，色选中供料量为35%，灵敏度为200； 背景板设置为450；色差类型为白/黑；色度：单质硅为170，渣为40；亮度：单质硅为200，渣为 50；清灰间隔为15min，清灰时间为5s；色选速度为2吨/小时，分离得到精矿、中矿和尾矿三 种产物，其中硅渣颗粒
Figure 270873DEST_PATH_IMAGE002
第二次色选为硅渣颗粒
Figure 434264DEST_PATH_IMAGE002
第一次色选后所得中矿返回进行的第二 次色选；原料工业硅渣中单质硅的质量含量为20%，硅渣颗粒
Figure 104279DEST_PATH_IMAGE002
色选得到的精矿为工业硅产 品颗粒；硅渣颗粒
Figure 218866DEST_PATH_IMAGE001
色选得到的达到工业硅品质要求的单质硅颗粒和硅渣颗粒
Figure 265319DEST_PATH_IMAGE002
色选得到 的精矿可直接回到抬包精炼炉中，和工业硅熔融液共同精炼得到工业硅产品；或硅渣颗粒
Figure 781751DEST_PATH_IMAGE001
色选得到的达到工业硅品质要求的单质硅颗粒和硅渣颗粒
Figure 825931DEST_PATH_IMAGE002
色选得到的精矿合并后单独 重新熔炼，得到工业硅和渣；硅渣颗粒
Figure 162234DEST_PATH_IMAGE002
经两次色选工艺得到的中矿中单质硅的质量含量 为5%，尾矿中单质硅的质量含量为4.2%；中矿经重熔实现渣硅分离得到单质硅和硅渣；
以硅渣颗粒
Figure 746799DEST_PATH_IMAGE001
的质量为100%计，硅渣颗粒
Figure 117738DEST_PATH_IMAGE001
色选得到的单质硅颗粒占12%，硅渣颗粒
Figure 893670DEST_PATH_IMAGE002
经 两次色选后得到的精矿占4%，中矿占60%，尾矿占24%；中矿中单质硅的含量为5%，经过重熔 后实现渣硅的分离得到单质硅工业产品和硅渣，硅渣中单质硅的质量含量为1%；
本实施例工业硅渣原料中硅与渣的分离率达到98%，硅渣颗粒
Figure 982849DEST_PATH_IMAGE001
色选得到的达到工业硅 品质要求的单质硅颗粒和硅渣颗粒
Figure 105526DEST_PATH_IMAGE002
色选得到的精矿的纯度均达到99.7 %，重熔后单质硅 工业产品的纯度为99.9%。
实施例2：一种工业硅渣中单质硅高效回收的方法（见图1），具体步骤如下：
将熔融工业硅渣倒入渣池中，在渣池的硅渣上面盖上保温盖，保温维持熔融态30min， 再随渣池自然冷却并破碎得到含有工业硅颗粒的硅渣颗粒
Figure 596550DEST_PATH_IMAGE001
，硅渣保温冷却凝固过程中实 现了硅液滴的汇聚，单个硅液滴的尺寸增加一半以上，其中以硅渣颗粒I的质量为100%计， 硅渣颗粒
Figure 779270DEST_PATH_IMAGE001
中粒度为10-15mm的工业硅颗粒的含量约为10%，；将硅渣颗粒
Figure 293428DEST_PATH_IMAGE001
破碎至平均粒径 为10mm，使硅渣颗粒
Figure 219795DEST_PATH_IMAGE001
包裹的大颗粒单质硅暴露；根据硅与渣光学特性的差异，将硅渣颗粒
Figure 565326DEST_PATH_IMAGE001
进行第一次色选，采用双层履带式机型，高性能LED光源系统，智能光控技术，采用履带传送 给料系统，将硅渣颗粒均匀输送到检测分离区域；图像采集系统采用8个高清全彩镜头对硅 渣的颜色信息进行全面捕获，运用颜色和形状相结合的全数字图像处理算法进行分选；采 用智能高频电磁阀对硅渣颗粒进行挑选；
其中硅渣颗粒
Figure 918947DEST_PATH_IMAGE001
色选分选工艺中选设备控制气压为0.2Mpa，设备的给料量为30%；灵敏 度为160；背景板设置为400；色差类型为白/黑；色度：单质硅为180，渣为50；亮度：单质硅为 190，渣为45；清灰间隔为30min，清灰时间为10s。色选速度为8吨/小时，色选得到达到工业 硅品质要求的单质硅颗粒和硅渣颗粒
Figure 484183DEST_PATH_IMAGE002
，将单质硅颗粒直接返回工业硅精炼使用；
将硅渣颗粒
Figure 214242DEST_PATH_IMAGE002
破碎至平均粒径为5mm，再进行一次色选，色选机配置同硅渣颗粒
Figure 414279DEST_PATH_IMAGE001
色选；
其中硅渣颗粒
Figure 938801DEST_PATH_IMAGE002
色选工艺参数的控制气压为0.2Mpa，色选中供料量为40%，灵敏度为： 150；背景板设置为：400；色差类型：白/黑；色度：单质硅为180，渣为50；亮度：单质硅为190， 渣为45；清灰间隔20min，清灰时间：10s；色选速度为8吨/小时，分离得到精矿、中矿和尾矿 三种产物，工业硅渣原料中单质硅的质量含量为15%，硅渣颗粒
Figure 427551DEST_PATH_IMAGE002
色选所得精矿为工业硅产 品颗粒，硅渣颗粒
Figure 961301DEST_PATH_IMAGE001
色选得到的达到工业硅品质要求的单质硅颗粒和硅渣颗粒
Figure 15844DEST_PATH_IMAGE002
色选得到 的精矿可直接回到抬包精炼炉中，和工业硅熔融液共同精炼，得到工业硅产品；或硅渣颗粒
Figure 976847DEST_PATH_IMAGE001
色选得到的达到工业硅品质要求的单质硅颗粒和硅渣颗粒
Figure 749631DEST_PATH_IMAGE002
色选得到的精矿合并后单独 重新熔炼，得到工业硅和渣；硅渣颗粒
Figure 331746DEST_PATH_IMAGE002
经色选得到的中矿中单质硅的质量含量为8%，尾矿 中单质硅的质量含量为2.5%；硅渣颗粒
Figure 240796DEST_PATH_IMAGE002
经色选得到的中矿经重熔实现渣硅分离得到单质 硅和硅渣；
以硅渣颗粒
Figure 575963DEST_PATH_IMAGE001
的质量为100%计，硅渣颗粒
Figure 570463DEST_PATH_IMAGE001
色选得到的单质硅颗粒占7%，硅渣颗粒
Figure 446016DEST_PATH_IMAGE002
色 选得到的精矿占3%，中矿占50%，尾矿占40%；中矿中单质硅的质量含量为8%，经过重熔后实 现渣硅的分离得到单质硅工业产品和硅渣，硅渣中单质硅的质量含量为1.5 %；
本实施例原料工业硅渣中硅与渣的分离率达到97%，硅渣颗粒
Figure 209572DEST_PATH_IMAGE001
色选得到的达到工业硅 品质要求的单质硅颗粒和硅渣颗粒
Figure 777957DEST_PATH_IMAGE002
色选得到的精矿的纯度均达到98%，重熔后单质硅工 业产品的纯度为99.9%。
实施例3：一种工业硅渣中单质硅高效回收的方法（见图1），具体步骤如下：
将熔融工业硅渣倒入渣池中，在渣池的硅渣上面覆盖保温层，保温维持熔融态60min， 再随渣池自然冷却并破碎得到含有工业硅颗粒的硅渣颗粒
Figure 259754DEST_PATH_IMAGE001
，硅渣保温冷却凝固过程中实 现了硅液滴的汇聚，单个硅液滴的尺寸增加一半以上，其中以硅渣颗粒I的质量为100%计， 硅渣颗粒
Figure 673418DEST_PATH_IMAGE001
中粒度为20-25mm的工业硅颗粒的含量约为12 %；将硅渣颗粒
Figure 760322DEST_PATH_IMAGE001
破碎至粒径为 8mm，使硅渣颗粒
Figure 735494DEST_PATH_IMAGE001
包裹的大颗粒单质硅暴露；根据硅与渣光学特性的差异，将硅渣颗粒
Figure 704587DEST_PATH_IMAGE001
进 行一次色选，采用单层履带式机型，高性能LED光源系统，智能光控技术，采用履带传送给料 系统，将硅渣颗粒均匀输送到检测分离区域；图像采集系统采用6个高清全彩镜头对硅渣的 颜色信息进行全面捕获，运用颜色和形状相结合的全数字图像处理算法进行分选；采用智 能高频电磁阀对硅渣颗粒进行挑选；
其中硅渣颗粒
Figure 921942DEST_PATH_IMAGE001
色选分选工艺中设备控制气压为0.3Mpa，设备的给料量为30%；灵敏度 为180；背景板设置为400；色差类型为白/黑；色度：单质硅为200，渣为80；亮度：单质硅为 180，渣为20；清灰间隔为60min，清灰时间为15s；色选速度为10吨/小时，色选得到达到工业 硅品质要求的单质硅颗粒和硅渣颗粒
Figure 925670DEST_PATH_IMAGE002
，将单质硅颗粒直接返回工业硅精炼使用；
将硅渣颗粒
Figure 570278DEST_PATH_IMAGE002
破碎至粒径为2mm，再进行一次色选，色选机配置同硅渣颗粒
Figure 26667DEST_PATH_IMAGE001
色选；
其中硅渣颗粒
Figure 782133DEST_PATH_IMAGE002
色选分选工艺参数的控制气压为0.3Mpa，色选中供料量为30%，灵敏度 为240；背景板设置为450；色差类型：白/黑；色度：单质硅为150，渣为20；亮度：单质硅为 180，渣为40；清灰间隔为10min，清灰时间为15s；色选速度10吨/小时，分离得到精矿、中矿 和尾矿三种产物；工业硅渣原料中单质硅的质量含量为19.6%，，硅渣颗粒
Figure 843630DEST_PATH_IMAGE002
色选所得精矿 为工业硅产品颗粒，硅渣颗粒
Figure 393560DEST_PATH_IMAGE001
色选得到的达到工业硅品质要求的单质硅颗粒和硅渣颗粒
Figure 835780DEST_PATH_IMAGE002
色选得到的精矿可直接回到抬包精炼炉中，和工业硅熔融液共同精炼，得到工业硅产品； 或硅渣颗粒
Figure 394938DEST_PATH_IMAGE001
色选得到的达到工业硅品质要求的单质硅颗粒和硅渣颗粒
Figure 373258DEST_PATH_IMAGE002
色选得到的精矿 合并后单独重新熔炼，得到工业硅和渣；硅渣颗粒
Figure 359669DEST_PATH_IMAGE002
经色选得到的中矿中单质硅的质量含 量为10%，尾矿中单质硅的质量含量为5.0%；硅渣颗粒
Figure 525071DEST_PATH_IMAGE002
经色选得到中矿经重熔实现渣硅分 离得到单质硅和硅渣；
以硅渣颗粒
Figure 825602DEST_PATH_IMAGE001
的质量为100%计，硅渣颗粒
Figure 658429DEST_PATH_IMAGE001
色选得到的单质硅颗粒占10%，硅渣颗粒
Figure 815741DEST_PATH_IMAGE002
色 选得到的精矿占3%，中矿占45%，尾矿占42%；中矿中单质硅的含量为10%，经过重熔后实现渣 硅的分离得到单质硅工业产品和硅渣，硅渣中单质硅的质量含量为1.5%；
本实施例原料工业硅渣中硅与渣的分离率达到95%，硅渣颗粒
Figure 468439DEST_PATH_IMAGE001
色选得到的达到工业硅 品质要求的单质硅颗粒和硅渣颗粒
Figure 136443DEST_PATH_IMAGE002
色选得到的精矿的纯度均达到97%，重熔后单质硅工 业产品的纯度为99.9%。
实施例4：一种工业硅渣中单质硅高效回收的方法（见图1），具体步骤如下：
将熔融工业硅渣倒入保温槽中，保温维持熔融态120min，然后随保温槽自然冷却并破 碎得到含有工业硅颗粒的硅渣颗粒
Figure 823776DEST_PATH_IMAGE001
，硅渣保温冷却凝固过程中实现了硅液滴的汇聚，单个 硅液滴的尺寸增加一半以上，其中以硅渣颗粒I的质量为100%计，硅渣颗粒
Figure 151989DEST_PATH_IMAGE001
中粒度为30~ 35mm的工业硅颗粒的含量约为11 %；将硅渣颗粒
Figure 495246DEST_PATH_IMAGE001
破碎至粒径为5mm，使硅渣颗粒
Figure 934318DEST_PATH_IMAGE001
包裹的大 颗粒单质硅暴露；根据硅与渣光学特性的差异，将硅渣颗粒
Figure 476157DEST_PATH_IMAGE001
进行一次色选，采用双层履带 式机型，高性能LED光源系统，智能光控技术，采用履带传送给料系统，将硅渣颗粒均匀输送 到检测分离区域；图像采集系统采用8个高清全彩镜头对硅渣的颜色信息进行全面捕获，运 用颜色和形状相结合的全数字图像处理算法进行分选；采用智能高频电磁阀对硅渣颗粒进 行挑选；
其中硅渣颗粒
Figure 240851DEST_PATH_IMAGE001
色选分选工艺中选设备控制气压为0.4Mpa，设备的给料量为60%；灵敏 度为220；背景板设置为500；色差类型为白/黑；色度：单质硅为230，渣为60；亮度：单质硅为 220，渣为60；清灰间隔为100min，清灰时间为20s；色选速度为15吨/小时，色选得到达到工 业硅品质要求的单质硅颗粒和硅渣颗粒
Figure 602562DEST_PATH_IMAGE002
，将单质硅颗粒直接返回工业硅精炼使用；
将硅渣颗粒
Figure 845325DEST_PATH_IMAGE002
再进行一次色选，色选机配置同硅渣颗粒
Figure 740206DEST_PATH_IMAGE001
色选；
其中硅渣颗粒
Figure 410222DEST_PATH_IMAGE002
色选分选工艺参数的控制气压为0.4Mpa，色选中供料量为60%，灵敏度 为180；背景板设置为400；色差类型：白/黑；色度：单质硅为230，渣为60；亮度：单质硅为 220，渣为60；清灰间隔为60min，清灰时间为20s；色选速度为15吨/小时, 分离得到精矿、中 矿和尾矿三种产物，其中原料工业硅渣中单质硅的质量含量为17.4%，硅渣颗粒
Figure 790388DEST_PATH_IMAGE002
色选得到 的精矿为工业硅产品颗粒，硅精矿颗粒可直接回到抬包精炼炉中，和工业硅熔融液共同精 炼，得到工业硅产品；或硅渣颗粒
Figure 836841DEST_PATH_IMAGE001
色选得到的达到工业硅品质要求的单质硅颗粒和硅渣颗 粒
Figure 87694DEST_PATH_IMAGE002
色选得到的精矿合并后单独重新熔炼，得到工业硅和渣；硅渣颗粒
Figure 131873DEST_PATH_IMAGE002
经两次色选工艺得 到的中矿中单质硅的质量含量为30%，尾矿中单质硅的质量含量为2%；
以硅渣颗粒
Figure 733756DEST_PATH_IMAGE001
的质量为100%计，硅渣颗粒
Figure 318321DEST_PATH_IMAGE001
色选得到的单质硅颗粒占8%，硅渣颗粒
Figure 689259DEST_PATH_IMAGE002
经 色选得到的精矿占4%，中矿占20%，尾矿占68%；中矿中单质硅的含量为20%，经过重熔后实现 渣硅的分离得到单质硅工业产品和硅渣，硅渣中单质硅的质量含量为1.6%；
本实施例工业硅渣原料中硅与渣的分离率达到93 %，硅渣颗粒
Figure 468122DEST_PATH_IMAGE001
色选得到的达到工业 硅品质要求的单质硅颗粒和硅渣颗粒
Figure 557301DEST_PATH_IMAGE002
色选得到的精矿的纯度均达到96%，重熔后单质硅 工业产品的纯度为99.9 %。
实施例5：一种工业硅渣中单质硅高效回收的方法（见图1），具体步骤如下：
将熔融工业硅渣倒入渣池中，在渣池的硅渣上面盖上保温盖，保温维持熔融态50min， 再随渣池自然冷却并破碎得到含有工业硅颗粒的硅渣颗粒
Figure 883240DEST_PATH_IMAGE001
，硅渣保温冷却凝固过程中实 现了硅液滴的汇聚，单个硅液滴的尺寸增加一半以上，其中以硅渣颗粒I的质量为100%计， 硅渣颗粒
Figure 108685DEST_PATH_IMAGE001
中粒度为20~25mm的工业硅颗粒的含量约为10 %；将硅渣颗粒
Figure 556984DEST_PATH_IMAGE001
破碎至平均粒径 为10mm，使硅渣颗粒
Figure 133458DEST_PATH_IMAGE001
包裹的大颗粒单质硅暴露；根据硅与渣光学特性的差异，将硅渣颗粒
Figure 59826DEST_PATH_IMAGE001
进行一次色选，采用双层履带式机型，高性能LED光源系统，智能光控技术，采用履带传送给 料系统，将硅渣颗粒均匀输送到检测分离区域；图像采集系统采用4个高清全彩镜头对硅渣 的颜色信息进行全面捕获，运用颜色和形状相结合的全数字图像处理算法进行分选；采用 智能高频电磁阀对硅渣颗粒进行挑选；
其中硅渣颗粒
Figure 608619DEST_PATH_IMAGE001
色选分选工艺中控制气压为0.1Mpa，色选中供料量为80%，灵敏度为 180；背景板设置为500；色差类型：白/黑；色度：单质硅为230，渣为20；亮度：单质硅为200， 渣为70；清灰间隔为40min，清灰时间为30s；色选速度为30吨/小时，色选得到达到工业硅品 质要求的单质硅颗粒和硅渣颗粒
Figure 962240DEST_PATH_IMAGE002
，将单质硅颗粒直接返回工业硅精炼使用；
将硅渣颗粒
Figure 760432DEST_PATH_IMAGE002
破碎至平均粒径为5mm，再进行一次色选，色选机配置同硅渣颗粒
Figure 254605DEST_PATH_IMAGE001
色选；
其中硅渣颗粒
Figure 454642DEST_PATH_IMAGE002
色选分选工艺参数的控制气压为0.1Mpa，色选中供料量为80%，灵敏度 为180；背景板设置为500；色差类型：白/黑；色度：单质硅为230，渣为80；亮度：单质硅为 150，渣为70；清灰间隔为30min，清灰时间为30s；色选速度为30吨/小时，分离得到精矿、中 矿和尾矿三种产物，其中工业硅渣原料中单质硅的质量含量为16.7 %，硅渣颗粒
Figure 979164DEST_PATH_IMAGE002
色选所 得精矿为工业硅产品颗粒，硅渣颗粒
Figure 467914DEST_PATH_IMAGE001
色选得到的达到工业硅品质要求的单质硅颗粒和硅 渣颗粒
Figure 736085DEST_PATH_IMAGE002
色选得到的精矿可直接回到抬包精炼炉中，和工业硅熔融液共同精炼，得到工业 硅产品；或硅渣颗粒
Figure 56208DEST_PATH_IMAGE001
色选得到的达到工业硅品质要求的单质硅颗粒和硅渣颗粒
Figure 17210DEST_PATH_IMAGE002
色选得 到的精矿合并后单独重新熔炼，得到工业硅和渣；硅渣颗粒
Figure 789994DEST_PATH_IMAGE002
经色选得到的中矿中单质硅 的质量含量为16%，尾矿中中单质硅的质量含量为5%；
以硅渣颗粒
Figure 799539DEST_PATH_IMAGE001
的质量为100%计，硅渣颗粒
Figure 974168DEST_PATH_IMAGE001
色选得到的单质硅颗粒占7%，硅渣颗粒
Figure 607537DEST_PATH_IMAGE002
色 选得到的精矿占3%，中矿占20%，尾矿占70%；中矿中单质硅的质量含量为16%，经过重熔后实 现渣硅的分离得到单质硅工业产品和硅渣，硅渣中单质硅的质量含量为2%；
本实施例原料工业硅渣中硅与渣的分离率达到91%，硅渣颗粒
Figure 867617DEST_PATH_IMAGE001
色选得到的达到工业硅 品质要求的单质硅颗粒和硅渣颗粒
Figure 477590DEST_PATH_IMAGE002
色选得到的精矿的纯度均达到95%，重熔后单质硅工 业产品的纯度为99.9%。
实施例6：一种工业硅渣中单质硅高效回收的方法（见图1），具体步骤如下：
将熔融工业硅渣倒倒入渣池中，在渣池的硅渣上面盖上保温盖，保温维持熔融态 10min，再随渣池自然冷却并破碎得到含有工业硅颗粒的硅渣颗粒
Figure 709988DEST_PATH_IMAGE001
，硅渣保温冷却凝固过 程中实现了硅液滴的汇聚，单个硅液滴的尺寸增加一半以上，其中以硅渣颗粒I的质量为 100%计，硅渣颗粒
Figure 12793DEST_PATH_IMAGE001
中粒度为5~8mm的工业硅颗粒的含量约为12%，；将硅渣颗粒
Figure 760170DEST_PATH_IMAGE001
破碎至平均 粒径为5mm，使硅渣颗粒
Figure 173833DEST_PATH_IMAGE001
包裹的大颗粒单质硅暴露；根据硅与渣光学特性的差异，将硅渣颗 粒
Figure 57476DEST_PATH_IMAGE001
进行一次色选，采用双层履带式机型，高性能LED光源系统，智能光控技术，采用履带传 送给料系统，将硅渣颗粒均匀输送到检测分离区域；图像采集系统采用8个高清全彩镜头对 硅渣的颜色信息进行全面捕获，运用颜色和形状相结合的全数字图像处理算法进行分选； 采用智能高频电磁阀对硅渣颗粒进行挑选；
其中硅渣颗粒
Figure 734445DEST_PATH_IMAGE001
色选分选工艺中控制气压为0.2Mpa，色选中供料量为40%，灵敏度为 160；背景板设置为400；色差类型：白/黑；色度：单质硅为150，渣为50；亮度：单质硅为200， 渣为50；清灰间隔为50min，清灰时间为20s；色选速度为50吨/小时，色选得到达到工业硅品 质要求的单质硅颗粒和硅渣颗粒
Figure 703538DEST_PATH_IMAGE002
，将单质硅颗粒直接返回工业硅精炼使用；
将硅渣颗粒
Figure 431146DEST_PATH_IMAGE002
破碎至平均粒径为3mm，再进行一次色选，色选机配置同硅渣颗粒
Figure 434874DEST_PATH_IMAGE001
色选；
其中硅渣颗粒
Figure 79482DEST_PATH_IMAGE002
色选分选工艺参数的控制气压为0.2Mpa，色选中供料量为40%，灵敏度 为160；背景板设置为400；色差类型：白/黑；色度：单质硅为150，渣为50；亮度：单质硅为 200，渣为50；清灰间隔为30min，清灰时间为30s；色选速度为50吨/小时，分离得到精矿、中 矿和尾矿三种产物，其中工业硅渣原料中单质硅的质量含量为19.4%，硅渣颗粒
Figure 739134DEST_PATH_IMAGE002
色选所得 精矿为工业硅产品颗粒，硅渣颗粒
Figure 494600DEST_PATH_IMAGE001
色选得到的达到工业硅品质要求的单质硅颗粒和硅渣 颗粒
Figure 87256DEST_PATH_IMAGE002
色选得到的精矿可直接回到抬包精炼炉中，和工业硅熔融液共同精炼，得到工业硅 产品；或硅渣颗粒
Figure 902765DEST_PATH_IMAGE001
色选得到的达到工业硅品质要求的单质硅颗粒和硅渣颗粒
Figure 846450DEST_PATH_IMAGE002
色选得到 的精矿合并后单独重新熔炼，得到工业硅和渣；硅渣颗粒
Figure 405607DEST_PATH_IMAGE002
经色选得到的中矿中单质硅的 质量含量为8%，尾矿中单质硅的质量含量为3%；硅渣颗粒
Figure 885393DEST_PATH_IMAGE002
经色选得到的中矿经重熔实现 渣硅分离得到单质硅和硅渣；
以硅渣颗粒
Figure 606224DEST_PATH_IMAGE001
的质量为100%计，硅渣颗粒
Figure 37205DEST_PATH_IMAGE001
色选得到的单质硅颗粒占8%，硅渣颗粒
Figure 337737DEST_PATH_IMAGE002
色 选得到的精矿占6%，中矿占56%，尾矿占30%；中矿中单质硅的质量含量为8%，经过重熔后实 现渣硅的分离得到单质硅工业产品和硅渣，硅渣中单质硅的质量含量为2%；
本实施例原料工业硅渣中硅与渣的分离率达到90%，硅渣颗粒
Figure 170563DEST_PATH_IMAGE001
色选得到的达到工业硅 品质要求的单质硅颗粒和硅渣颗粒
Figure 62296DEST_PATH_IMAGE002
色选得到的精矿的纯度均达到95%，重熔后单质硅工 业产品的纯度为99.9%。

Claims (8)

1.一种工业硅渣中单质硅高效回收的方法，其特征在于，具体步骤如下：
将熔融工业硅渣倒出，进行保温冷却，破碎后得到含工业硅颗粒的硅渣颗粒
Figure 661070DEST_PATH_IMAGE001
；将硅渣 颗粒
Figure 562030DEST_PATH_IMAGE001
破碎，根据硅与渣的光学特性差异，将硅渣颗粒
Figure 983784DEST_PATH_IMAGE001
进行一次色选，得到达到工业硅品质 要求的硅颗粒和硅渣颗粒
Figure 515259DEST_PATH_IMAGE002
，将硅颗粒直接返回工业硅精炼；将硅渣颗粒
Figure 655253DEST_PATH_IMAGE002
破碎，再进行一 次或两次色选分离得到精矿、中矿、尾矿三种产物，其中精矿为工业单质硅产品颗粒，中矿 中单质硅的含量为5-20%，尾矿中单质硅的含量为2-5%，中矿经过重熔后实现渣硅的分离得 到单质硅和硅渣，硅渣中单质硅的质量含量不高于2%。
2.根据权利要求1所述工业硅渣中单质硅高效回收的方法，其特征在于：工业硅渣的来源包括但不限于工业硅熔体炉外精炼后的熔融渣、硅粉重熔后的熔融渣和/或硅粉火法精炼后的熔融渣。
3.根据权利要求1所述的工业硅渣中单质硅高效回收的方法，其特征在于：将熔融硅渣保温冷却中的保温过程为在保温容器中维持熔融态，冷却过程为随保温容器自然冷却。
4.根据权利要求3所述的硅渣保温冷却，其特征在于：保温容器为保温槽或加有保温盖或保温层的渣池；硅渣冷却凝固时间为自然凝固时间的一倍以上。
5.根据权利要求1所述工业硅渣中单质硅高效回收的方法，其特征在于：硅渣颗粒
Figure 359904DEST_PATH_IMAGE001
破 碎至粒径为5-10mm。
6.根据权利要求1所述工业硅渣中单质硅高效回收的方法，其特征在于：硅渣颗粒
Figure 167323DEST_PATH_IMAGE001
色 选设备控制气压为0.1~0.4Mpa，设备的给料量为30-80%；灵敏度为160-220；背景板设置为 400-500；色差类型为白/黑；色度：单质硅为180-230，渣为20-80；亮度：单质硅为180-220， 渣为20-70；清灰间隔为15-100min，清灰时间为5-30s。
7.根据权利要求1所述工业硅渣中单质硅高效回收的方法，其特征在于：硅渣颗粒
Figure 666438DEST_PATH_IMAGE002
破 碎至粒径为2-5mm。
8.根据权利要求1所述工业硅渣中单质硅高效回收的方法，其特征在于：硅渣颗粒
Figure 792263DEST_PATH_IMAGE002
色 选设备控制气压为0.1 ~0.4Mpa，设备的给料量为30-80%；灵敏度为160-240；背景板设置为 400-500；色差类型为白/黑；色度：单质硅为150-230，渣为20-80；亮度：单质硅为150-220， 渣为40-70；清灰间隔为10-30min，清灰时间为5-30s。
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