CN114772602B - 一种提高金刚线切割硅泥熔炼制备金属硅收率的方法 - Google Patents

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CN114772602B CN202210459233.2A CN202210459233A CN114772602B CN 114772602 B CN114772602 B CN 114772602B CN 202210459233 A CN202210459233 A CN 202210459233A CN 114772602 B CN114772602 B CN 114772602B
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Abstract

本发明涉及一种提高金刚线切割硅泥熔炼制备金属硅收率的方法,所述方法先将金刚线切割硅泥于300~1200℃下进行烘干,将烘干料经筛分得到烘干块料及烘干粉料,烘干粉料经成型造粒得到颗粒料,再将所述烘干块料和/或所述颗粒料与助熔剂混合进行高温熔炼,将得到的硅液充分冷却后得到金属硅;本发明通过将金刚线切割硅泥于特定的高温下进行烘干,可以有效降低原料的活性,增加单质硅的晶型稳定性,使得原料在高温熔炼的过程中主要发生熔融,而极大地减弱氧化反应的进行,因此可以有效提高所得金属硅的收率;同时所述方法可大幅度降低生产成本,易于工业化生产,具有显著的经济和环境效益。

Description

一种提高金刚线切割硅泥熔炼制备金属硅收率的方法
技术领域
本发明属于固体废弃物处理领域,涉及一种提高金刚线切割硅泥熔炼制备金属硅收率的方法。
背景技术
晶体硅是全球光伏行业的核心材料,其产量随着新能源产业规模的扩大呈现急剧增长的态势,近年来,国内平均增长速度高达20%左右,产量占据全球的50%以上。预计到2030年,我国非化石能源比例将达到20%,其中光伏装机量每年保持55~60GW的新增。然而,在晶体硅材料切片过程中会因晶体进入切割液中而造成约35%的损失,据估算,我国每年会从切割液中产出大于30万吨的硅泥,进而造成上百亿元的经济损失。
当前,国内外已经开展了大量的、针对硅泥的资源化利用研究工作。近5年,国内已经先后建立了几十家硅泥资源化利用及制备再生金属硅产业化工程项目,且普遍采用石灰熔炼方法生产金属硅。然而,在金刚线切割晶体硅的过程中,由于钢线在晶体硅表面的反复往复摩擦,对硅泥起到了“机械活化”的作用,降低了硅泥中单质硅的结晶度,因此硅泥中单质硅具有粒度细、表面能大以及反应活性高的特点。上述特性导致在硅泥熔炼过程中,单质硅易氧化、易挥发,且易造成金属硅收率大幅低于理论收率的问题。同时,随着原料价格的持续上涨,越来越多的企业难以负担高昂的制造成本。
针对硅泥熔炼制备金属硅收率低的问题,常规思路是采用真空熔炼的方式来降低熔炼过程的氧气分压,通过减少单质硅的氧化来提高产品收率;或在熔炼过程加入还原剂,将氧化硅还原成单质硅,以此来增加产品收率。上述方法国内已做了一些研究,以下相关专利对如何提高硅泥熔炼制备金属硅的收率进行了报道:
专利ZL201910574762.5公开了一种用真空中频感应炉冶炼高纯工业硅的方法,该方法通过将金刚线切割硅泥原料进行造粒、熔炼、捣料、浇筑等操作得到金属硅。针对金属硅收率低的问题,通过采用高真空度下的中频熔炼来提高产品收率,其真空度要求不大于5Pa;由于采用真空操作,该方案的设备成本和操作成本均高于普通中频炉熔炼,不适宜低成本工业生产。
专利ZL201910398759.2公开了一种基于中频熔炼回收金刚线切割硅泥制备金属硅的方法,该方法通过将金刚线切割硅泥原料进行造粒、烘干、熔炼、浇筑等操作得到高纯硅。在熔炼前通过向炉内加入2~6.7wt%的金属镁,使金属镁在熔炼过程中起到还原剂的作用,以此来增加单质硅的收率;然而,此方法容易导致镁杂质污染产品、熔炼成本增加以及容易造成安全隐患等问题。
专利ZL201610086247.9报道了一种晶体硅金刚石线切割废料浆回收再利用的方法,该方法通过将金刚线切割硅泥原料进行酸洗、水洗、制团、烘干、熔炼等操作得到高纯硅。此方法除了需要在熔炼过程中保持真空度≤1000Pa之外,还需要加入碳粉作为还原剂;但因硅泥熔炼温度远小于矿热炉制备工业硅的温度,因此使用碳粉进行还原的效率较低,除此之外还容易造成所得金属硅产品中碳含量高的问题。
综上,现有技术中通过真空熔炼、还原熔炼等方式来提高硅泥熔炼制备金属硅收率的技术方案大多存在设备投资大、操作费用高、产品易污染的问题。因此,开发更加经济、高效的硅泥熔炼制备金属硅的新方法,对于提高金属硅收率及降低单位产品的生产成本具有重要意义。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题,本发明的目的在于提供一种提高金刚线切割硅泥熔炼制备金属硅收率的方法,所述方法先将金刚线切割硅泥于300~1200℃下进行烘干,将烘干块料经筛分得到烘干块料及烘干粉料,烘干粉料经成型造粒得到颗粒料,再将所述烘干块料和/或所述颗粒料与助熔剂混合进行高温熔炼,将得到的硅液充分冷却后得到金属硅;本发明通过将金刚线切割硅泥于特定的高温下进行烘干,可以有效降低原料的活性,增加单质硅的晶型稳定性,使得原料在高温熔炼的过程中主要发生熔融,而极大地减弱氧化反应的进行,因此可以有效提高所得金属硅的收率;同时所述方法可大幅度降低生产成本,易于工业化生产,具有显著的经济和环境效益。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
第一方面,本发明提供了一种提高金刚线切割硅泥熔炼制备金属硅收率的方法,所述方法包括以下步骤:
(1)将金刚线切割硅泥在300~1200℃下进行烘干得到烘干料,将所述烘干料经筛分得到烘干块料及烘干粉料;所述烘干粉料经成型造粒得到颗粒料;
(2)将步骤(1)所述烘干块料和/或所述颗粒料与助熔剂混合进行高温熔炼,经固液分离得到熔炼渣和硅液;
(3)将步骤(2)所述硅液进行冷却,得到金属硅。
本发明通过将金刚线切割硅泥于300~1200℃的高温下进行烘干,可以有效降低原料的活性,增加单质硅的晶型稳定性,使得原料在高温熔炼的过程中主要发生熔融,而极大减弱氧化反应的进行,因此可以有效提高所得金属硅的收率;本发明将所述烘干料经筛分后得到的尺寸较小的烘干粉料进行成型造粒后用于高温熔炼,有利于防止因粒径过小而导致的反应剧烈和易挥发等问题,且硅泥原料的利用率得到充分提高,使用所述方法可大幅度降低生产成本,易于工业化生产,具有显著的经济和环境效益。
本发明所述高温熔炼的原料可以全部采用烘干块料;也可以全部采用由烘干粉料经成型造粒得到的颗粒料,即,不含有烘干块料;还可以将烘干块料与颗粒料进行混合,使两者同时用于高温熔炼,此时,助熔剂的使用量按照烘干块料与颗粒料的总质量进行计算。
需要说明的是,本发明步骤(1)所述将金刚线切割硅泥在300~1200℃下进行烘干得到烘干料,例如300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃或1200℃等,但并不仅限于所列举的数值,上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明如果采用的烘干温度低于300℃时,不容易降低金刚线切割硅泥的反应活性,如果烘干温度高于1200℃则容易导致硅泥过度氧化,最终使收率降低。
以下作为本发明优选的技术方案,但不作为本发明提供的技术方案的限制,通过以下技术方案,可以更好地达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明优选的技术方案,步骤(1)所述筛分的筛孔为2~4mm,例如2mm、2.2mm、2.4mm、2.6mm、2.8mm、3mm、3.2mm、3.4mm、3.6mm、3.8mm或4mm等,但并不仅限于所列举的数值,上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明所述烘干块料及烘干粉料的尺寸为平均粒径,对于烘干料的筛分,对于烘干料的筛分,所得烘干块料的尺寸大于所述筛孔的尺寸,所述烘干粉料的尺寸小于等于所述筛孔的尺寸;举例来说,设置筛分的筛孔为3mm时,尺寸大于3mm的烘干料为烘干块料,尺寸小于等于3mm的烘干料为烘干粉料;所述烘干块料可以直接作为原料用于高温熔炼,而所述烘干粉料需要经过成型造粒得到颗粒料后,才能将颗粒料作为原料用于高温熔炼。
作为本发明优选的技术方案,步骤(1)所述成型造粒包括将所述烘干粉料与粘结剂混合,得到颗粒料。
优选地,步骤(1)所述成型造粒为圆盘成型造粒。
优选地,步骤(1)所述颗粒料的尺寸>1cm。
作为本发明优选的技术方案,所述粘结剂为水溶液,且所述粘结剂的溶质包括聚乙二醇、淀粉或水玻璃中的任意一种或至少两种的组合,所述组合典型但非限制性的实例包括聚乙二醇与淀粉的组合、聚乙二醇与水玻璃的组合或淀粉与水玻璃的组合。
优选地,所述粘结剂中溶质的浓度为0~10wt%,例如0wt%、1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5wt%、6wt%、7wt%、8wt%、9wt%或10wt%等,但并不仅限于所列举的数值,上述范围内未列举的数值同样适用。
本发明所述粘结剂优选为含溶质的水溶液,但当溶质浓度为0wt%时,粘结剂为纯水,且仍适用于本发明所述成型造粒的过程,且造粒效果满足使用要求。
优选地,所述粘结剂的使用量为所述烘干粉料的总质量的1~20wt%,例如1wt%、2wt%、4wt%、6wt%、8wt%、10wt%、12wt%、14wt%、16wt%、18wt%或20wt%等,但并不仅限于所列举的数值,上述范围内未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案,步骤(1)所述烘干的方式为烘房烘干、回转窑烘干、带式干燥机烘干或双锥干燥烘干中的任意一种或至少两种的组合,所述组合典型但非限制性的实例包括烘房烘干与回转窑烘干的组合、烘房烘干与带式干燥机烘干的组合、烘房烘干与双锥干燥烘干的组或、回转窑烘干与带式干燥机烘干的组合、回转窑烘干与双锥干燥烘干的组合或带式干燥机烘干与双锥干燥烘干的组合。
作为本发明优选的技术方案,步骤(1)所述烘干料的外观颜色为黄色。
本发明所得烘干料的颜色为黄色,明显区别于硅泥的黑色,且烘干料呈现黄色的深浅程度与烘干温度有关,随着所用烘干温度的提高,原料的烘干程度越充分,达到要求的烘干料的质量占比越多,则整体呈现出的黄色越明显,黄色程度逐渐加深;如果原料的烘干程度较低,则黄色部分含量较低,整体颜色为浅黄色,因此可以通过烘干料的颜色来判断是否达到烘干要求。
作为本发明优选的技术方案,步骤(2)所述助熔剂包括预熔渣,所述预熔渣包括第一成分。
优选地,所述第一成分包括CaO。
优选地,所述预熔渣中还包括第二成分。
优选地,所述第二成分包括Al2O3、MgO、SiO2或Fe2O3中的任意一种或至少两种的组合,所述组合典型但非限制性的实例包括CaO与Al2O3的组合、CaO与MgO的组合、CaO与SiO2的组合、CaO与Fe2O3的组合、Al2O3与MgO的组合、Al2O3与SiO2的组合、Al2O3与Fe2O3的组合、MgO与SiO2的组合、MgO与Fe2O3的组合或SiO2与Fe2O3的组合。
优选地,所述预熔渣中第一成分的含量为30~95wt%,例如30wt%、35wt%、40wt%、45wt%、50wt%、55wt%、60wt%、65wt%、70wt%、75wt%、80wt%、85wt%、90wt%或95wt%等,但并不仅限于所列举的数值,上述范围内未列举的数值同样适用。
本发明步骤(3)所述助熔剂可以为第一成分单独形成的预熔渣,也可以使用第一成分以及第二成分共同形成的预熔渣。
作为本发明优选的技术方案,步骤(2)所述高温熔炼的温度≥1500℃。
优选地,步骤(2)所述高温熔炼的设备为高温炉。
优选地,所述高温炉为中频炉或电弧炉。
作为本发明优选的技术方案,所述方法还包括对步骤(3)所得金属硅依次进行破碎与分级,得到颗粒硅,再对所述颗粒硅进行包装。
作为本发明优选的技术方案,所述方法包括以下步骤:
(1)准备晾干的金刚线切割硅泥,使用烘房烘干、回转窑烘干、带式干燥机烘干或双锥干燥烘干中的任意一种或至少两种的组合,使所述金刚线切割硅泥在300~1200℃下进行烘干,得到黄色的烘干料;设置筛分的筛孔为2~4mm,对所述烘干料进行筛分后得到烘干块料及烘干粉料;将所述烘干粉料与粘结剂混合通过圆盘成型造粒,得到尺寸>1cm的颗粒料;所述粘结剂为水溶液,且所述粘结剂的溶质包括聚乙二醇、淀粉或水玻璃中的任意一种或至少两种的组合;所述粘结剂中溶质的浓度为0~10wt%;所述粘结剂的使用量为所述烘干粉料的总质量的1~20wt%;
(2)将步骤(1)所述烘干块料和/或所述颗粒料与助熔剂混合,于中频炉或电弧炉中进行≥1500℃的高温熔炼,待全部原料熔炼后倒炉出料,得到熔炼渣和硅液;所述助熔剂包括预熔渣,所述预熔渣包括第一成分;所述第一成分包括CaO;所述预熔渣中还包括第二成分;所述第二成分包括Al2O3、MgO、SiO2或Fe2O3中的任意一种或至少两种的组合;所述预熔渣中第一成分的含量为30~95wt%;
(3)将步骤(2)所述硅液充分冷却,得到金属硅;使所得金属硅依次进行破碎与分级,得到颗粒硅,再对所述颗粒硅进行包装。
与现有真空熔炼或还原熔炼技术相比,本发明具有以下有益效果:
(1)金属硅收率高,通过将硅泥于300~1200℃下进行烘干,可以有效降低原料的活性,增加单质硅的晶型稳定性,使得原料在高温熔炼的过程中主要发生熔融,而极大地减弱氧化反应的进行,因此可以有效提高所得金属硅的收率;
(2)设备投资低,采用普通中频炉、电弧炉等非真空设备即可实现硅泥熔炼收率的提高;
(3)操作成本低,无需采用真空操作或加入还原剂;
(4)安全系数高,除了避免采用金属还原剂带来的安全隐患外,通过高温烘干降低了硅粉的活性,从而也会大幅降低高温熔炼过程中硅泥剧烈燃烧的风险;
(5)本发明与其他现有配套工艺的匹配度高,可以采用热料入炉等方式进一步降低熔炼过程的能耗。
附图说明
图1为本发明所述提高金刚线切割硅泥熔炼制备金属硅收率的方法的工艺流程图;
图2为在300℃、600℃、900℃及1200℃下烘干2h得到的烘干料的XRD对比图。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面结合附图及具体实施例详细介绍本发明。但以下的实施例仅限于解释本发明,本发明的保护范围应包括权利要求的全部内容,不仅仅限于本实施例。
除非另有定义,下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的,并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明,本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
图1是本发明所述提高金刚线切割硅泥熔炼制备金属硅收率的方法的工艺流程图;从图中可以看出,所述方法将金刚线切割硅泥先进行烘干,经筛分得到烘干块料和烘干粉料,所述烘干粉料使用粘结剂进行成型造粒得到颗粒料;再将所述烘干块料和/或颗粒料与助熔剂混合进行高温熔炼,经固液分离后,得到熔炼渣和硅液;其中,硅液经冷却后得到金属硅,所得金属硅再依次经过破碎与分级后,得到颗粒硅,最后对所得颗粒硅进行包装;值得说明的是,图1并非仅仅包括将烘干块料和烘干粉料同时用于高温熔炼的情况,还包括将烘干块料或烘干粉料分别用于高温熔炼的情况。
图2是在300℃、600℃、900℃及1200℃下烘干2h得到的烘干料的XRD对比图;从图中可以看出,随着烘干温度的提高,烘干料中的单质硅的衍射峰强度逐渐增加,表明单质硅的结晶度逐渐提升;与此同时,烘干料的颜色出现变化,300℃时,所得烘干料中呈现黄色的部分占比较少,因此整体呈现出浅黄色,而随着温度的升高,600℃时整体已全部变为黄色,900℃及1200℃时整体颜色逐渐转变为深黄色;本发明还对未烘干的金刚线切割硅泥原料以及上述四种不同温度烘干2小时后得到的烘干料中的氧含量以及单质硅的结晶度进行了测试和统计,如表1所示。
表1
实施例1
本实施例提供了一种提高金刚线切割硅泥熔炼制备金属硅收率的方法,所述方法包括以下步骤:
(1)将晾干的金刚线切割硅泥在450℃的烘房内烘干3小时,得到烘干料;设置筛分的筛孔为3mm,对所述烘干料进行筛分后得到尺寸小于等于3mm的烘干粉料;使用浓度为5wt%的水玻璃水溶液作为粘结剂,用圆盘造粒机进行成型造粒,得到尺寸>1cm的颗粒料;粘结剂的加入量为烘干粉料的总质量的2wt%;
(2)取步骤(1)所得颗粒料986kg与56kg的CaO分次加入到中频炉中,于≥1500℃进行高温熔炼;随着炉内硅液量的增加,将中频炉功率由308kW逐渐升高至1193kW,第一炉熔炼时间为1.8小时,得到熔炼渣与硅液;
(3)将步骤(2)得到的硅液倒入到铸模中冷却,炉内熔炼渣用耙子清理,且清理干净炉壁和炉底,以备后续熔炼,硅液凝固后用行车秤对金属硅进行称重;并依次经过破碎、分级得到颗粒硅,最后将颗粒硅包装出产。
步骤(1)所得烘干料的外观颜色略微发黄,其中水分含量<1.7wt%。
重复步骤(2)及步骤(3)总计进行5次熔炼,且从第二炉开始,因余热作用,使得熔炼时间大幅缩短,平均为1.5小时/炉;本实施例连续5次的熔炼结果如表2所示。
表2
实施例2
本实施例提供了一种提高金刚线切割硅泥熔炼制备金属硅收率的方法,所述方法包括以下步骤:
(1)将晾干的金刚线切割硅泥在1200℃的回转窑内烘干5小时,得到烘干料;设置筛分的筛孔为2mm,对所述烘干料进行筛分后得到大于2mm的烘干块料,只使用所述烘干块料进行后续熔炼;
(2)取步骤(1)所述烘干块料1014kg与124kg的CaO-Al2O3预熔渣(CaO含量为43wt%)分次加入到中频炉中,于≥1500℃进行高温熔炼;随着炉内硅液量的增加,将中频炉功率由308kW逐渐升高至1053kW,第一炉熔炼时间为1.7小时,得到熔炼渣与硅液;
(3)将得到的硅液倒入到铸模中冷却,炉内熔炼渣用耙子清理,且清理干净炉壁和炉底,以备后续熔炼,硅液凝固后用行车秤对金属硅进行称重;并依次经过破碎、分级得到颗粒硅,最后将颗粒硅包装出产。
步骤(1)所述烘干料的外观颜色为淡黄色,其中水分含量<0.9wt%。
重复步骤(2)及步骤(3)总计进行5次熔炼,且从第二炉开始,因余热作用,使得熔炼时间大幅缩短,平均为1.5小时/炉;本实施例连续5次的熔炼结果如表3所示。
表3
实施例3
本实施例提供了一种提高金刚线切割硅泥熔炼制备金属硅收率的方法,所述方法包括以下步骤:
(1)将晾干的金刚线切割硅泥在700℃的双锥烘干器内烘干10小时,得到烘干料;设置筛分的筛孔为5mm,对所述烘干料进行筛分后得到大于5mm的烘干块料,只使用所述烘干块料进行后续熔炼;
(2)取步骤(1)所述烘干块料2500kg与400kg的CaO-Al2O3-MgO-Fe2O3预熔渣(含量分别为39wt%、53wt%、4.5wt%及3.5wt%)分次加入到电弧炉中进行高温熔炼;随着炉内硅液量的增加,将中频炉功率由1700kW逐渐升高至4500kW,第一炉熔炼时间为1.2小时,得到熔炼渣与硅液;
(3)将得到的硅液倒入到铸模中冷却,炉内熔炼渣用耙子清理,且清理干净炉壁和炉底,以备后续熔炼,硅液凝固后用行车秤对金属硅进行称重;并依次经过破碎、分级得到颗粒硅,最后将颗粒硅包装出产。
步骤(1)所述烘干料的外观颜色为黄色,其中水分含量<1.8wt%
重复步骤(2)及步骤(3)总计进行5次熔炼,且从第二炉开始,因余热作用,使得熔炼时间大幅缩短,平均为1小时/炉;本实施例连续5次的熔炼结果如表4所示。
表4
实施例4
本实施例提供了一种提高金刚线切割硅泥熔炼制备金属硅收率的方法,所述方法包括以下步骤:
(1)将晾干的金刚线切割硅泥在1100℃的双锥烘干器内烘干2小时,得到烘干料;设置筛分的筛孔为2mm,对所述烘干料进行筛分后得到尺寸小于等于2mm的烘干粉料以及尺寸大于2mm的烘干块料;使用纯水作为粘结剂,用圆盘造粒机进行成型造粒,得到尺寸>1cm的颗粒料;纯水的加入量为烘干粉料的总质量的5wt%;
(2)取步骤(1)所述烘干块料和所述颗粒料按照质量比1:1混合,总重量为1143kg,与50kg纯石灰分次加入到电弧炉中,于≥1500℃进行高温熔炼;随着炉内硅液量的增加,将中频炉功率由700kW逐渐升高至2500kW,第一炉熔炼时间为1.2小时,得到熔炼渣与硅液;
(3)将步骤(2)得到的硅液倒入到铸模中冷却,炉内熔炼渣用耙子清理,且清理干净炉壁和炉底,以备后续熔炼,硅液凝固后用行车秤对金属硅进行称重;并依次经过破碎、分级得到颗粒硅,最后将颗粒硅包装出产。
步骤(1)所述烘干料的外观颜色为淡黄色,其中水分含量<0.2wt%。
重复步骤(2)及步骤(3)总计进行5次熔炼,且从第二炉开始,因余热作用,使得熔炼时间大幅缩短,平均为65分钟/炉;本实施例连续5次的熔炼结果如表5所示。
表5
对比例1
本对比例提供了一种提高金刚线切割硅泥熔炼制备金属硅收率的方法,所述方法除了将步骤(1)中的烘干温度由450℃调整为150℃外,其他条件与实施例1完全相同。
对比例2
本对比例提供了一种提高金刚线切割硅泥熔炼制备金属硅收率的方法,所述方法除了将步骤(1)中的烘干温度由1200℃调整为150℃外,其他条件与实施例2完全相同。
对比例3
本对比例提供了一种提高金刚线切割硅泥熔炼制备金属硅收率的方法,所述方法除了将步骤(1)中的烘干温度由700℃调整为150℃外,其他条件与实施例3完全相同。
对比例4
本对比例提供了一种提高金刚线切割硅泥熔炼制备金属硅收率的方法,所述方法除了将步骤(1)中的烘干温度由1100℃调整为1300℃外,其他条件与实施例4完全相同。
采用本发明所述方法得到的金属硅产品中,达到3303牌号标准以上的产品比例大于90%,达到3N级标准的产品比例大于27%。
分别将对比例1-4中5次熔炼结果进行测试和统计,得到金属硅平均收率分别为65.5%、69.7%、66%及56.8%;在同样的条件下,使用本发明实施例1-4所述方法所得5次熔炼的平均收率分别为78.41%、79.54%、80.63%及82.16%;与实施例1-3相比,对比例1-3的烘干温度为150℃,低于优选范围300~1200℃,可以看出当烘干温度较低时,由于不易降低金刚线切割硅泥的反应活性,会使得收率降低;与实施例4相比,对比例4的烘干温度为1300℃,高于选范围300~1200℃,因此导致金刚线切割硅泥过度氧化,也会大幅度降低金属硅的收率。
由以上可见,本发明通过提高烘干时的温度在300~1200℃,可以有效降低原料的活性,增加单质硅的晶型稳定性,使得原料在高温熔炼的过程中主要发生熔融,而极大减弱氧化反应的进行,因此可以有效提高所得金属硅的收率;同时所述方法可大幅度降低生产成本,易于工业化生产,具有显著的经济和环境效益。
本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征,但本发明并不局限于上述详细结构特征,即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (17)

1.一种提高金刚线切割硅泥熔炼制备金属硅收率的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
(1)将金刚线切割硅泥在300~1200℃下进行烘干得到烘干料,所述烘干料的外观颜色为黄色,将所述烘干料经筛分得到烘干块料及烘干粉料;所述烘干粉料经成型造粒得到颗粒料;
(2)将步骤(1)所述烘干块料和/或所述颗粒料与助熔剂混合进行高温熔炼,经固液分离得到熔炼渣和硅液;所述助熔剂包括预熔渣;
(3)将步骤(2)所述硅液进行冷却,得到金属硅。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(1)所述筛分的筛孔为2~4mm。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(1)所述成型造粒包括将所述烘干粉料与粘结剂混合,得到颗粒料。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,步骤(1)所述成型造粒为圆盘成型造粒。
5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,步骤(1)所述颗粒料的尺寸>1cm。
6.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述粘结剂为水溶液,且所述粘结剂的溶质包括聚乙二醇、淀粉或水玻璃中的任意一种或至少两种的组合。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述粘结剂中溶质的浓度为0~10wt%。
8.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述粘结剂的使用量为所述烘干粉料的总质量的1~20wt%。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(1)所述烘干的方式为烘房烘干、回转窑烘干、带式干燥机烘干或双锥干燥烘干中的任意一种或至少两种的组合。
10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(2)所述预熔渣包括第一成分;所述第一成分包括CaO。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述预熔渣中还包括第二成分;所述第二成分包括Al2O3、MgO、SiO2或Fe2O3中的任意一种或至少两种的组合。
12.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述预熔渣中第一成分的含量为30~95wt%。
13.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(2)所述高温熔炼的温度≥1500℃。
14.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(2)所述高温熔炼的设备为高温炉。
15.根据权利要求14所述的方法,其特征在于,所述高温炉为中频炉或电弧炉。
16.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括对步骤(3)所得金属硅依次进行破碎与分级,得到颗粒硅,再对所述颗粒硅进行包装。
17.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
(1)准备晾干的金刚线切割硅泥,使用烘房烘干、回转窑烘干、带式干燥机烘干或双锥干燥烘干中的任意一种或至少两种的组合,使所述金刚线切割硅泥在300~1200℃下进行烘干,得到黄色的烘干料;设置筛分的筛孔为2~4mm,对所述烘干料进行筛分后得到烘干块料及烘干粉料;将所述烘干粉料与粘结剂混合通过圆盘成型造粒,得到尺寸>1cm的颗粒料;所述粘结剂为水溶液,且所述粘结剂的溶质包括聚乙二醇、淀粉或水玻璃中的任意一种或至少两种的组合;所述粘结剂中溶质的浓度为0~10wt%;所述粘结剂的使用量为所述烘干粉料的总质量的1~20wt%;
(2)将步骤(1)所述烘干块料和/或所述颗粒料与助熔剂混合,于中频炉或电弧炉中进行≥1500℃的高温熔炼,待全部原料熔炼后倒炉出料,得到熔炼渣和硅液;所述助熔剂包括预熔渣,所述预熔渣包括第一成分;所述第一成分包括CaO;所述预熔渣中还包括第二成分;所述第二成分包括Al2O3、MgO、SiO2或Fe2O3中的任意一种或至少两种的组合;所述预熔渣中第一成分的含量为30~95wt%;
(3)将步骤(2)所述硅液充分冷却,得到金属硅;使所得金属硅依次进行破碎与分级,得到颗粒硅,再对所述颗粒硅进行包装。
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