CN111298950B - 一种水系研磨硅粉的方法及硅粉 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水系研磨硅粉的方法，属于化学工艺技术领域。该方法包括，将待研磨硅泥与分散剂混合形成研磨浆；所述研磨浆的黏度不超过200厘帕·秒；将所述研磨浆加入研磨设备中，在25℃以下的温度下研磨，获得硅粉。通过本发明实施例的水系研磨硅粉的方法，与现有的有机系研磨获得片状硅粉的方法相比，无污染、安全性高，且水来源广泛，成本低廉，更适于工业化生产。

Description

一种水系研磨硅粉的方法及硅粉

技术领域

本发明属于化学工艺领域，特别是涉及一种水系研磨硅粉的方法以及硅粉。

背景技术

硅粉由于其耐温性好、耐酸碱腐蚀、化学性能稳定、理论比容量高、脱锂电位低等优点，得以在锂电池领域以及其它领域得到广泛的关注。其中，硅粉大体包括两类，一类为球状硅粉，另一类为片状硅粉，在具体应用中片状硅粉表现出了更加优越的性能。

为了获得粒度较小的片状硅粉，通常使用有机系研磨进行研磨。其中，有机系研磨使用有机溶剂作为湿磨液体介质进行研磨；但是有机系材料对环境污染高、且原料昂贵，操作不当时甚至有燃烧、爆炸的风险，安全性较低。

因此，亟需开发一种水系研磨获得片状硅粉的方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种水系研磨硅粉的方法，以便解决现有片状硅粉研磨方法环境污染大、成本高昂、安全性低的问题。

依据本发明的第一方面，提供了一种水系研磨硅粉的方法，该方法可以包括：

将待研磨硅泥与分散剂混合形成研磨浆；所述研磨浆的黏度不超过200厘帕·秒；

将研磨浆加入研磨设备中，在温度小于等于25℃下进行研磨，获得硅粉。

可选地，所述研磨浆的pH值为4-7。

可选地，所述研磨浆的黏度不超过100厘帕·秒；所述研磨的温度小于等于10℃。

可选地，所述研磨浆中还含有抗水解抑制剂。

可选地，所述抗水解抑制剂中含有钯离子、铂离子、钌离子、金离子,银离子、铜离子、铬离子、镍离子、钴离子、铁离子、锡离子、铋离子中的至少一种。

可选地，所述抗水解抑制剂选自氯化铜、硫酸铜、醋酸铜、硝酸铜、硝酸钴、醋酸钴、硝酸铁、醋酸铁、醋酸亚铁、硝酸锌、维生素C中的至少一种。

可选地，所述待研磨硅泥选自硅片切割所产生的硅泥；

和/或，

所述待研磨硅泥包括本征硅泥、硼掺杂硅泥、磷掺杂硅泥、镓掺杂硅泥中的任意一种。

可选地，所述分散剂选自聚乙二醇辛基苯基醚、聚氧乙烯(20)山梨醇酐单月桂酸酯、乙基苯基聚乙二醇、四甲基氢氧化胺、聚丙烯酸铵、2-氨基-2-甲基丙醇、聚甲基丙烯酸铵、及聚乙二醇中的至少一种。

可选地，所述方法还包括：

在研磨时，每隔预设时间检测所述研磨设备中研磨浆的黏度；

当所述研磨浆的黏度高于200厘帕·秒时，加入分散剂，以使所述研磨浆的黏度低于200厘帕·秒。

可选地，所述预设时间为半小时。

可选地，所述研磨的时长为2-4小时。

可选地，所述研磨设备包括卧式砂磨机、立式搅拌磨机、以及纳米搅拌磨机中的任意一种；

所述研磨设备的磨球选自钇安定氧化锆珠；

所述研磨设备的磨球粒径为0.05～0.6mm；

所述研磨设备的转速为500～2600转/分钟。

可选地，在形成研磨浆之前，所述方法还包括，对待研磨硅泥进行预处理；

所述预处理选自以下的一种或几种：

检测所述待研磨硅泥中硅粉的含量，当所述待研磨硅泥中硅粉的含量低于预设阈值时，对所述待研磨硅泥进行浓缩处理；

通过磁性吸引去除所述待研磨硅泥中的铁屑；

加入无机酸去除所述待研磨硅泥中的金属杂质，并通过水洗除去多余的无机酸。

依据本发明的第一方面，提供了一种硅粉，所述硅粉由上述方法制备得到，所述硅粉中的硅颗粒呈片状。

针对在先技术，本发明具备如下优点：

本发明实施例中，提供了一种水系研磨硅粉的方法，将待研磨的硅泥与分散剂混合形成研磨浆，并使研磨浆的粘度不超过200厘帕·秒，在低于25℃的环境下进行研磨，获得硅粉，经表征获得的硅粉为片状，通过水系研磨获得片状硅粉的方法不需要采用有机溶剂进行，原料安全、来源广泛、且对环境污染小，解决了现有片状硅粉研磨方法环境污染大、成本高昂、安全性低的问题。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明实施例提供的一种水系研磨硅粉的方法的步骤流程图；

图2是本发明实施例中研磨前的硅粉的电镜照片；

图3是研磨2.5小时后的硅粉电镜照片；

图4是本发明实施例中研磨2.5小时后硅粉的粒径分布图；

图5是本发明实施例中用0.2mm钇安定氧化锆珠研磨后硅粉的粒径随研磨时间的变化曲线图；

图6是本发明实施例中用0.5mm钇安定氧化锆珠研磨后硅粉的粒径随研磨时间的变化曲线图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1是本发明实施例提供的一种水系研磨硅粉的方法的步骤流程图，如图1所示，该方法可以包括：

步骤101：将待研磨硅泥与分散剂混合形成研磨浆；研磨浆的黏度不超过200厘帕·秒(cps)。

可选地，所述待研磨硅泥选自硅片切割所产生的硅泥。

由于现有的光伏产业在进行硅片切割时，有大约45-55％的多晶硅或单晶硅以硅泥的形式排出，并成为废弃物，但是，硅片切割采用的均为高纯硅，在这种情况下，会有大量高纯硅被浪费。本发明实施例采用硅片切割时产生的硅泥进行研磨，获得在电池领域表现良好的片状硅粉，能够对硅泥进行回收利用，降低生产成本。

可选地，所述待研磨硅泥包括本征硅泥、硼掺杂硅泥、磷掺杂硅泥、镓掺杂硅泥中的任意一种。

本发明实施例中，对待研磨硅泥的具体成分不做特殊限制，其中待研磨硅泥可以是本征硅泥、硼掺杂硅泥、磷掺杂硅泥、镓掺杂硅泥中的任意一种，这与获取硅泥的来源有关，上述不同成分的硅泥可以是不同硅片产品切割时产生的硅泥，也可以是其他途径获得的硅泥，本发明对此不做具体限制。

可选地，在形成研磨浆的所述步骤101之前，所述方法还包括：

对待研磨硅泥进行预处理。

进一步可选地，所述预处理选自以下的一种或几种：

第一种：检测所述待研磨硅泥中硅粉的含量，当所述待研磨硅泥中硅粉的含量低于预设阈值时，对所述待研磨硅泥进行浓缩处理。

本发明实施例中，在研磨前还可以对硅泥中硅含量进行检测，当硅泥中硅含量低于预定阈值时，可以对硅泥进行浓缩，如，在检测硅泥中硅含量低于5.0wt％时，则在硅泥中加入有机酸，如冰醋酸、柠檬酸等后搅拌，再调节硅泥pH在3.2-3.6之间，将调节好的硅泥进行静置8-12小时分层，之后再抽取硅泥总质量的80％的上层清液，留下下层硅粉砂浆，或者也可以通过板框压滤机过滤上层清液，同时也可以将上层清液中的部分硅粉回收至下层硅粉砂浆中。

本发明实施例中，如果对硅泥进行静置、沉淀、压滤等，获得的硅粉砂浆就会发生絮凝，从而影响后续研磨效果，因此，可以在硅粉砂浆中加入氢氧化锂水溶液，使得硅粉砂浆的pH在6.8-7.0之间，并使用搅拌机搅拌硅粉砂浆,使絮凝的硅粉重新分散，以提升硅粉研磨的效率。

第二种：通过磁性吸引去除所述待研磨硅泥中的铁屑。

第三种：加入无机酸去除所述待研磨硅泥中的金属杂质，并通过水洗除去多余的无机酸。

本发明实施例中，在对硅泥进行研磨之前，除了对硅泥进行浓缩外，还可以对硅泥进行提纯。可选地，可以先提纯除去硅泥中的金属杂质，通过磁性吸引如电磁铁磁选机移除铁杂质，或者通过加入无机酸溶解可以与酸反应的金属杂质，再用水清洗除去多余的无机酸，进行除杂，其中无机酸可以是盐酸、稀硫酸等。

可选地，所述分散剂选自聚乙二醇辛基苯基醚、聚氧乙烯(20)山梨醇酐单月桂酸酯、乙基苯基聚乙二醇、四甲基氢氧化胺、聚丙烯酸铵、2-氨基-2-甲基丙醇、聚甲基丙烯酸铵、及聚乙二醇中的至少一种。

本发明实施例中，分散剂中包括聚乙二醇辛基苯基醚、四甲基氢氧化胺、聚丙烯酸铵、2-氨基-2-甲基丙醇、聚甲基丙烯酸铵、及聚乙二醇中的一种或者几种混合。进一步可选地，可以是市售获得的Triton x 100、Tween 20、Nonidet P40、Darvan 821A、Darvan C-N、Dolapix A88、Dolapix CE64等中的至少一种，本发明对分散剂的种类和获取途径不做限制。

可选地，所述研磨浆中还含有抗水解抑制剂。

本发明实施例中，在制备研磨浆时，即将硅泥与分散剂混合时，还可以加入抗水解抑制剂，以免研磨浆中的硅在水中发生水解，影响研磨效果。可选地，抗水解抑制剂可以选用金属离子类抗水解抑制剂或有机类抗水解抑制剂。金属离子类抗水解抑制剂中包含高还原电位的金属离子，从而使得金属离子能够沉积在硅粉表面形成金属膜，阻隔水与硅粉的接触避免水解。有机类抗水解抑制剂可以通过有机物表面改性，对硅粉进行包覆，以形成疏水层避免水解。

进一步可选地，所述抗水解抑制剂中含有钯离子、铂离子、钌离子、金离子,银离子、铜离子、铬离子、镍离子、钴离子、铁离子、锡离子、铋离子中的至少一种。

本发明实施例中，对于抗水解抑制剂中所含的金属离子不做具体限定，只要其在硅水环境中，能够被还原并沉积在硅粉表面，形成金属膜即可，对于金属离子种类的数目也不做限制，可以抗水解抑制剂中可以仅含一种金属离子，也可以是多种金属离子的混合，实际研磨过程中，可以根据需求选择抗水解抑制剂中包含的金属离子种类，本发明对此不做具体限制。

本发明实施例中，金属离子类抗水解抑制剂中阳离子为高还原电位的金属离子，而阴离子可以选自氯离子、硫酸根离子、醋酸根离子、硝酸根离子、醋酸根离子。

进一步可选地，所述抗水解抑制剂包括氯化铜、硫酸铜、醋酸铜、硝酸铜、硝酸钴、醋酸钴、硝酸铁、醋酸铁、醋酸亚铁、硝酸锌、维生素C中的至少一种。

可选地，所述研磨浆的pH值为4-7。这样硅在偏酸性条件下，不易与水反生副反应，从而促使硅沿其解理面破碎，有利于形成片状硅粉。

优选地，所述研磨浆的黏度不超过100厘帕·秒。这样研磨浆的黏度更低，硅粉更容易在其中分散，有利于研磨。

步骤102：将研磨浆加入研磨设备中，在温度小于等于25℃下进行研磨，获得硅粉。

优选地，研磨的温度小于等于10℃。这样可以进一步抑制硅粉与水产生的副反应，进而进一步有利于研磨出片状硅粉。

可选地，所述研磨的时长为2-4小时。

本发明实施例中，对于研磨时间经过大量实验数据表明，研磨时长为两小时内时硅粉粒径变化较为明显，在2-4小时内略有变化，在4小时后变化较小，因此，为了保证大部分研磨浆得到充分研磨的情况下，能够节约研磨时间，降低研磨设备的功耗，可以选择2-4小时的研磨时长。当然，可以理解的是，本领域技术人员也可以根据硅粉的粒径需求对研磨的时长进行其它选择，例如选择两小时以下，或四小时以上的研磨时长。

可选地，所述研磨设备包括卧式砂磨机、立式搅拌磨机、以及纳米搅拌磨机中的任意一种。

所述研磨设备的研磨介质包括钇安定氧化锆珠。

本发明实施例中，选择钇安定氧化锆珠为研磨介质，本领域技术人员也可以使用其他材质的磨球作为研磨介质，如碳钢、刚玉、玛瑙等，本发明对此不做具体限制。

所述研磨设备的磨球粒径为0.05～0.6mm。更优选为0.1～0.6mm。

本发明实施例中，磨球的粒径决定了磨球与研磨浆接触点的多少，因此，可以根据实际工艺需求以及工艺条件选择磨球粒径，可选地，磨球粒径可以是0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm等，在0.1～0.6mm内的任意数值，本发明对此不做具体限制。

所述研磨设备的转速为500～2600转/分钟。

本发明实施例中，研磨设备的转速越大，研磨设备施加给研磨介质的动能就越大，研磨介质的线速度就越高，从而提高研磨介质的剪切力以及施加给研磨浆的动能，缩短研磨时间，但是另一方面，研磨设备的转速越高，研磨设备工作腔的温度就越高，造成研磨浆聚集，影响研磨效率。因此，可以根据实际工艺需求以及工艺条件选择研磨设备的转速，可选地，研磨设备的转速可以是500转/分钟、800转/分钟、1200转/分钟、1500转/分钟、1800转/分钟、2100转/分钟、2400转/分钟、2600转/分钟等，在500～2600转/分钟内的任意数值，本发明对此不做具体限制。

本发明实施例中，由于研磨设备的线速度的计算公式为v＝2πωr，其中ω表示研磨设备的转速，r表示研磨设备中研磨盘的半径，根据上述公式，即可计算出不同规格研磨设备在不同转速下的线速度，由于研磨设备真正有效的研磨区域是在研磨盘与桶壁之间的狭小区域，其他部位都是发热区，因此研磨设备一般是利用合适的线速度把研磨介质都集中在有效研磨区域内，本领域技术人员可根据上述公式获得研磨设备的实际线速度，从而选择合适的转速提高研磨效率。

本发明实施例中，在研磨获得硅粉后，为了使得硅粉能够更好地投入使用，还可以对硅粉进行适当的后处理，如过滤、干燥等，在对硅粉进行过滤时，可以使用絮凝剂帮助沉淀、过滤，再对沉淀物进行干燥；或者，也可以直接使用喷雾干燥机干燥获得经过后处理后的硅粉，本发明对此不做具体限制。

可选地，所述步骤102还包括：

每隔预设时间检测所述研磨设备中研磨浆的黏度。当所述研磨浆的黏度高于200厘帕·秒时，向所述研磨浆中加入分散剂，以使所述研磨浆的黏度低于200厘帕·秒。

可选地，所述预设时间为半小时。

本发明实施例中，通过对研磨过程中研磨浆的黏度进行检测控制，从而保证在研磨过程中，能够持续保持更好地研磨效果所需的黏度，提高研磨的效率，同时，也可以在研磨过程中对研磨浆的pH值等其他参数进行调节控制，本发明实施例对此不做具体限制。

本发明实施例中，通过采用水系研磨硅粉的方法，获得了性能优越的片状硅粉，从而能够改善现有的有机系研磨中污染高、安全性差的问题，且水系研磨中所用的溶剂水来源广泛，成本低廉，更适于工业化生产。

为了使本发明的方案更易理解，以下列出本发明具体的实施例以进一步阐述本发明的方案：

实施例1：

用钻石线切割光伏硅片所产生的砂浆，检测其中硅粉的含量，含量为4.0wt％，利用电磁铁磁选机移除铁金属杂质(铁屑)，至检验其铁杂质含量小于30ppm。

取500Kg上述砂浆加入冰醋酸445克，并使用搅拌机搅拌砂浆至少30分钟，并调整砂浆的pH值到3.6-3.2之间，然后将调整后的砂浆静置隔夜(一般8-12小时)，抽取掉上层澄清液体400kg，使砂浆中的硅含量增加到20wt％。

对浓缩后的砂浆进行搅拌，搅拌速度小于3m/s，砂浆的黏度约在1400-1500cps，加入一定量20wt％分散剂Triton x-100(聚乙二醇辛基苯基醚)以降低砂浆的黏度，砂浆的黏度保持在100cps以下，获得研磨浆，此时研磨浆的pH为6.5。

并利用泵将研磨浆泵入砂磨机中研磨，研磨介质为0.2mm钇安定氧化锆珠(YSZ)，锆珠填充率为70％，研磨机的研磨线速度大于11m/s，研磨方式为倒缸方式，研磨室的温度保持在10℃以下，研磨时间3小时。在研磨过程中，当研磨浆的黏度上升高于100cps时，则适量滴加Triton x-100分散剂，以降低研磨浆的黏度。

图2是上述实施例中研磨前的硅粉的电镜照片。如图2所示，硅粉的粒径约在2.1-0.1um之间，大颗粒硅粉呈现长条形，最大颗粒长度约2.1um，宽度约1.8um，厚度约0.7-0.8um，小颗粒硅粉呈现平板状，片状大小约0.1um x 0.1um，厚度约0.1-0.2um或更薄。

图3是研磨2.5小时后的硅粉电镜照片。如图3所示，硅粉呈现片状结构，片状结构的长轴最大约0.5um，短轴长度约0.25um，厚度约小于0.09um，小粒径硅粉长轴最大约0.15um，短轴长度约0.09um，厚度约小于0.09um。

图4是本发明实施例中研磨2.5小时后硅粉的粒径分布图。如图4所示，研磨后的硅粉粒径分布呈现双峰，右边的峰约在0.18um，小粒径的最高峰值约在60-70nm之间，D₅＝38.9nm,D₅₀＝73.5nm,D₉₅＝315.6nm。在本发明实施例中，当研磨2.5小时后，99％的硅粉粒径在0.0337微米以上，95％的硅粉粒径在0.0389微米以上，90％的硅粉粒径在0.0432微米以上，75％的硅粉粒径在0.0536微米以上，50％的硅粉粒径在0.0735微米以上，25％的硅粉粒径在0.1399微米以上，10％的硅粉粒径在0.2082以上，5％的硅粉粒径在0.2419微米以上，1％的硅粉粒径在0.3156微米以上。

图5是本发明实施例中用0.2mm钇安定氧化锆珠研磨后硅粉的粒径随研磨时间的变化曲线图。如图5所示，随着研磨时间的加长，颗粒的粒径随之变小，研磨1.5小时后，硅粉的平均粒径D₅₀约为106nm，研磨2小时后，硅粉的平均粒径D₅₀约为80nm，之后硅粉的研磨后粒径的变化不大，约在60～80nm之间。如图5所示，硅粉的粒径在两小时内大幅度下降，在两小时至四小时内略有下降，在四小时以后几乎不再变化。因此，可以根据图5所示数据基于具体研磨粒径的需求，选择对应的研磨时间。

实施例2:

检测使用钻石线切割光伏硅片所产生的砂浆中硅粉的含量为4.0wt％，利用电磁铁磁选机移除铁金属杂质，至检验其铁杂质含量小于30ppm。

在一吨的上述砂浆中加入柠檬酸1038克并使用搅拌机搅拌砂浆，加入微量柠檬酸调整砂浆的pH值到3.3左右，进行絮凝沉降，静置8-12小时。然后以泵抽取上层澄清液体，抽取重量为砂浆总重量的80％，留下下层硅粉砂浆，必要时可使用板框机过滤上层澄清液体，并回收少量的硅粉回到砂浆中。在下层砂浆中缓慢滴加氢氧化锂(LiOH·H₂O)水溶液，固体氢氧化锂的总重量约为125克，砂浆的pH值约在6.8-7.0之间，使用搅拌机搅拌砂浆，使絮凝的硅粉重新分散。

根据砂浆中的硅粉重量，加入一定量分散剂Triton x 100及抗水解抑制剂醋酸铜(Cu(CH₃COO)₂·H₂O)，并调整砂浆的黏度和酸碱度，浆料的黏度<100cps，pH值为6.3；砂浆持续搅拌，搅拌速度小于3m/s。

开启冰水机，使浆料及研磨机的温度下降到10℃以下，启动研磨设备研磨硅粉，使用钇安定氧化锆珠(YSZ)作为研磨介质，所使用的氧化锆珠的直径为0.5mm，研磨机的研磨线速度>11m/s，每半小时测量硅粉粒径一次，并监测浆料黏度，黏度高于100cps时，添加分散剂到浆料中，以降低砂浆的黏度，当硅粉平均粒径D₅₀达到要求值即停止研磨。

经检测，研磨后的硅粉呈片状。

图6是本发明实施例中用0.5mm钇安定氧化锆珠研磨后硅粉的粒径随研磨时间的变化曲线图，如图6所示，随着研磨时间的加长，颗粒的粒径随之变小，研磨三个半小时后，硅粉的平均粒径D₅₀约为107nm，研磨四小时后，硅粉的平均粒径D₅₀约为89nm，之后硅粉的研磨后粒径的变化不大，约在70～90nm之间。

实施例3:

检测砂浆中硅粉含量、磁选除铁、进行酸碱值调整浓缩及分散工程,得到含19.6wt％硅粉浓缩砂浆。

根据砂浆中的硅粉重量，加入一定量分散剂Tween 20(聚氧乙烯(20)山梨醇酐单月桂酸酯)及抗水解抑制剂醋酸铜，并调整砂浆的黏度，浆料的黏度<100cps，pH值为6.8，砂浆持续搅拌，搅拌速度小于3m/s。

开启冰水机，使浆料及研磨机的温度下降到10℃以下，启动研磨设备研磨硅粉，使用钇安定氧化锆珠作为研磨介质，所使用的氧化锆珠的直径为0.2mm，研磨机的切线速度>11m/s，每半小时测量硅粉粒径一次，并监测浆料黏度，黏度高于100cps时，添加分散剂到浆料中，以降低砂浆的黏度，当硅粉平均粒径D₅₀达到要求值即停此研磨。

经过两小时的研磨，经检测，硅粉呈片状，硅粉的粒径D₅₀为81nm，D₁₀为44nm，D₉₀为228nm。

实施例4：

检测砂浆中硅粉含量、磁选除铁、进行酸碱值调整浓缩及分散工程,得到含20.1wt％硅粉浓缩砂浆。

根据砂浆中的硅粉重量，加入一定量分散剂Nonidet P40(乙基苯基聚乙二醇)及抗水解抑制剂硝酸铜(Cu(NO₃)₂·4H₂O)，并调整砂浆的黏度，浆料的黏度<100cps，pH值为6.5，砂浆持续搅拌，搅拌速度小于3m/s。

开启冰水机，使浆料及研磨机的温度下降到10℃以下，启动研磨设备研磨硅粉，使用钇安定氧化锆珠作为研磨介质，所使用的氧化锆珠的直径为0.1mm，研磨机的切线速度>11m/s，每半小时测量硅粉粒径一次，并监测浆料黏度，黏度高于100cps时，添加分散剂到浆料中，以降低砂浆的黏度，当硅粉平均粒径D₅₀达到要求值即停此研磨。

经过四小时的研磨，经检测，硅粉呈片状，硅粉的粒径D₅₀为63nm，D₁₀为44nm，D₉₀为166nm。

实施例5:

检测砂浆中硅粉含量、磁选除铁、进行酸碱值调整浓缩及分散工程,得到含20.0wt％硅粉浓缩砂浆。

根据砂浆中的硅粉重量，加入一定量Triton x 100分散剂及抗水解抑制剂硝酸铁(Fe(NO₃)₃·9H₂O)，并调整砂浆的黏度，浆料的黏度<100cps，pH值为6.7，砂浆持续搅拌，搅拌速度小于3m/s。

开启冰水机，使浆料及研磨机的温度下降到一定温度(10℃)以下，启动研磨设备研磨硅粉，使用钇安定氧化锆珠作为研磨介质,所使用的氧化锆珠的直径为0.1mm，研磨机的切线速度>11m/s，每半小时测量硅粉粒径一次,并同时监测浆料黏度，黏度高于100cps时，添加分散剂到浆料中，以降低砂浆的黏度。当硅粉平均粒径D₅₀达到要求值即停此研磨。

经过三小时的研磨，经检测，硅粉呈片状，硅粉的粒径D₅₀为72nm，D₁₀为44nm，D₉₀为194nm。

实施例6:

检测砂浆中硅粉含量、磁选除铁，利用板框机压滤进行固液分离，将所得到硅粉与除杂后的砂浆混合,并进行酸碱值调整及分散工程,得到含20wt％硅粉浓缩砂浆。

根据砂浆中的硅粉重量，加入一定量分散剂Triton x 100及抗水解抑制剂(硝酸铁及硝酸铜混合)，并调整砂浆的黏度，浆料的黏度<100cps，pH值为6.7，砂浆持续搅拌，搅拌速度小于3m/s。

开启冰水机，使浆料及研磨机的温度下降到10℃以下，启动研磨设备研磨硅粉，使用钇安定氧化锆珠作为研磨介质,所使用的氧化锆珠的直径为0.2mm，研磨机的切线速度>11m/s，每半小时测量硅粉粒径一次,并监测浆料黏度，黏度高于100cps时，添加分散剂到浆料中，以降低砂浆的黏度，当硅粉平均粒径D₅₀达到要求值即停此研磨。

经过两小时的研磨，经检测，硅粉呈片状，硅粉的粒径D₅₀为72nm，D₁₀为44nm，D₉₀为211nm。

实施例7：

原砂浆中的硅粉含量经检测后，硅粉的含量为4.0wt％，利用电磁铁磁选机移除铁金属杂质，至检验其铁杂质含量小于30ppm。

根据砂浆中的硅粉重量，加入一定量分散剂Triton-X100，并调整砂浆的黏度，浆料的黏度小于200cps，pH值为6.5，砂浆持续搅拌，搅拌速度小于3m/s。

开启冰水机，使浆料及研磨机的温度下降到10℃以下，启动研磨设备研磨硅粉，使用钇安定氧化锆珠(YSZ)作为研磨介质，所使用的氧化锆珠的直径为0.2mm，研磨机的切线速度大于11m/s，每半个小时测量硅粉粒径一次。

经过1小时的研磨，经检测，硅粉呈片状，硅粉的粒径D50为110nm，D10为46nm，D90为238nm。

由上述具体示例可知，本发明实施例通过水系研磨能够有效避免有机溶剂对环境的污染，以及造成的燃烧、爆炸的危险，且可以在水系研磨中获得平板状的硅粉，并根据控制研磨时间调控硅粉的粒径大小，从而进一步优化制备片状硅粉的研磨方法，适应实际生产制造的需求。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域技术人员易于想到的是：上述各个实施例的任意组合应用都是可行的，故上述各个实施例之间的任意组合都是本发明的实施方案，但是由于篇幅限制，本说明书在此就不一一详述了。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims (9)

1.一种水系研磨硅粉的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

将待研磨硅泥与分散剂混合形成研磨浆；所述研磨浆的黏度不超过200厘帕·秒；

将研磨浆加入研磨设备中，在温度小于等于25℃下进行研磨，获得硅粉；

所述待研磨硅泥选自硅片切割所产生的硅泥；

和/或，

所述待研磨硅泥包括本征硅泥、硼掺杂硅泥、磷掺杂硅泥、镓掺杂硅泥中的任意一种；

所述方法还包括，在形成研磨浆之前，对待研磨硅泥进行预处理；

所述预处理选自以下的一种或几种：

检测所述待研磨硅泥中硅粉的含量，当所述待研磨硅泥中硅粉的含量低于预设阈值时，对所述待研磨硅泥进行浓缩处理；

通过磁性吸引去除所述待研磨硅泥中的铁屑；

加入无机酸去除所述待研磨硅泥中的金属杂质，并通过水洗除去多余的无机酸。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述研磨浆的pH值为4-7；所述研磨浆的黏度不超过100厘帕·秒；所述研磨的温度小于等于10℃。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述研磨浆中还含有抗水解抑制剂。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述抗水解抑制剂中含有钯离子、铂离子、钌离子、金离子、银离子、铜离子、铬离子、镍离子、钴离子、铁离子、锡离子、铋离子中的至少一种。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述抗水解抑制剂选自氯化铜、硫酸铜、醋酸铜、硝酸铜、硝酸钴、醋酸钴、硝酸铁、醋酸铁、醋酸亚铁、硝酸锌、维生素C中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分散剂选自聚乙二醇辛基苯基醚、聚氧乙烯(20)山梨醇酐单月桂酸酯、乙基苯基聚乙二醇、四甲基氢氧化胺、聚丙烯酸铵、2-氨基-2-甲基丙醇、聚甲基丙烯酸铵、及聚乙二醇中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在研磨时，

每隔预设时间检测所述研磨设备中研磨浆的黏度；

当所述研磨浆的黏度高于200厘帕·秒时，加入分散剂，以使所述研磨浆的黏度低于200厘帕·秒；

所述预设时间为半小时；

所述研磨的时长为2-4小时。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述研磨设备包括卧式砂磨机、立式搅拌磨机、以及纳米搅拌磨机中的任意一种；

所述研磨设备的磨球选自钇安定氧化锆珠；

所述研磨设备的磨球粒径为0.05～0.6mm；

所述研磨设备的转速为500～2600转/分钟。

9.一种硅粉，其特征在于，所述硅粉由权利要求1-8任一项所述的方法制备得到，所述硅粉中的硅颗粒呈片状。

Images