CN117304997A - 利用硅晶圆砂浆线切片废料制备固体燃料的方法及固体燃料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用硅晶圆砂浆线切片废料制备固体燃料的方法及固体燃料，属于硅晶圆砂浆线切片废料利用技术领域；所述利用硅晶圆砂浆线切片废料制备固体燃料的方法，包括如下步骤：（1）在室温下将硅晶圆砂浆线切片废料与黏土混合均匀，得到混合物A；所述硅晶圆砂浆线切片废料为硅晶圆切片后的旧砂浆经压滤产生的固相压滤物；（2）将木屑与水加入到所述混合物A中，边加入边搅拌，使其充分融合，得到混合物B；（3）将所述混合物B采用模压法压紧成型，烘干，得到固体燃料。本发明充分利用了硅晶圆砂浆线切片中产生的废弃压滤物资源，制得的固体燃料具有燃烧效率高、污染小等优点。
Description
技术领域
本发明属于硅晶圆砂浆线切片废料利用技术领域，具体涉及一种利用硅晶圆砂浆线切片废料制备固体燃料的方法及固体燃料。
背景技术
现有大尺寸半导体级硅晶圆线切割技术主要使用多线砂浆切割，为防止成本浪费，加工完成后产生的旧砂浆通过回收系统进行离心、滤板压滤等过程后固液分离后再使用，该过程产生压滤液和固相压滤物。其中压滤液主要为经离心后仍可用于砂浆配制回收使用的切削液，固相压滤物主要成分为硅粉末、碳化硅微粉结成的块及附着在其上的切削液。该固相压滤物由于COD超标被定义为危废物品，回收再利用难度较高，需使用碱洗等化学方式处理，一方面处理成本高，另一方面产生的大量工业废水会污染环境。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种利用硅晶圆砂浆线切片废料制备固体燃料的方法及固体燃料。本发明充分利用了硅晶圆砂浆线切片中产生的废弃压滤物资源，将其制成固体燃料使用，制得的固体燃料具有燃烧效率高、污染小等优点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
本发明还提供一种利用硅晶圆砂浆线切片废料制备固体燃料的方法，包括如下步骤：
（1）在室温下将硅晶圆砂浆线切片废料与黏土混合均匀，得到混合物A；所述硅晶圆砂浆线切片废料为硅晶圆切片后的旧砂浆经压滤产生的固相压滤物；
（2）将木屑与水加入到所述混合物A中，边加入边搅拌，使其充分融合，得到混合物B；
（3）将所述混合物B采用模压法压紧成型，烘干，得到固体燃料。
优选的，所述步骤（1）中，硅晶圆砂浆线切片废料中SiC与Si颗粒粉末的粒径为5μm。
优选的，所述步骤（2）中，木屑粒径为5-8mm。
优选的，所述步骤（2）中，水的温度低于30℃。
优选的，所述步骤（3）中，压力为0.6~1兆帕，烘干温度为50~70℃。
本发明提供了一种由上述制备方法制得的固体燃料，其组分包括以下重量百分比的原料：硅晶圆砂浆线切片废料40-60%，黏土10-20%，木屑10-20%，水15-25%；所述硅晶圆砂浆线切片废料为硅晶圆切片后的旧砂浆经压滤产生的固相压滤物。
优选的，其组分包括以下重量百分比的原料：硅晶圆砂浆线切片废料50%，黏土20%，木屑20%，水10%。
由上述技术方案可知，本发明提供了一种利用硅晶圆砂浆线切片废料制备固体燃料的方法及固体燃料，相比现有技术其有益效果是：本发明通过以硅晶圆砂浆线切片中产生的废弃压滤物作为燃烧物，将其与黏土、木屑、水混合后制备成固体燃料，所述压滤物中的丙二醇在燃烧过程中与氧气反应，生成二氧化碳和水，同时释放出大量热量，该反应燃烧过程中仅产生二氧化碳气体，因而较传统燃料，可有效降低排放物，对环境的污染小；另外，丙二醇燃烧热值为29.3MJ/kg，原煤热值20.9MJ/kg，焦碳燃烧热值28.4MJ/kg，故以压滤物作为燃料产生的热量较传统煤燃料更多，热量利用率更高；由于压滤物的燃点较低，难以直接燃烧，因此加入木屑起到助燃剂的作用，提高燃烧效率，且由于木屑的存在，该固体燃料在用于工业高压环境下燃烧时，其在高温高压下与压滤物中的硅粉反应产生碳化硅块料，从而实现碳化硅原料的环保循环利用；通过加入黏土和水，一方面使压滤物成型，便于燃烧，另一方面由于黏土的存在使压滤物在燃烧过程中不会出现热崩、软化、熔融等现象。
本发明既实现了硅晶圆砂浆线切片废料的资源化利用，将压滤物变废为宝，提高了资源利用率，保护了环境，同时对新型燃料的推广提供了新的举措，使得燃料的制作成本降低，且有效降低排放物，对环境危害小。
附图说明
图1为本发明制备的所述固体燃料的燃烧实验图。
具体实施方式
以下通过具体实施例详细说明本发明的实施过程和产生的有益效果。
本发明提供了一种利用硅晶圆砂浆线切片废料制备固体燃料的方法，包括如下步骤：
（1）在室温下将硅晶圆砂浆线切片废料与黏土混合均匀，得到混合物A；所述硅晶圆砂浆线切片废料为硅晶圆切片后的旧砂浆经压滤产生的固相压滤物；
（2）将木屑与水加入到所述混合物A中，边加入边搅拌，使其充分融合，得到混合物B；
（3）将所述混合物B采用模压法压紧成型，烘干，得到固体燃料。
具体的，所述步骤（1）中，硅晶圆砂浆线切片废料中SiC与Si颗粒粉末的粒径为5μm。由于压滤物中硅粉与碳化硅微粉粒径约为5μm，使得其与空气接触面积大，更易燃烧。
具体的，所述步骤（2）中，木屑粒径为5-8mm。
具体的，所述步骤（2）中，水的温度低于30℃。
具体的，所述步骤（3）中，压力为0.6~1兆帕，烘干温度为50~70℃。
本发明通过以硅晶圆砂浆线切片中产生的废弃压滤物作为燃烧物，将其与黏土、木屑、水混合后制备成固体燃料，所述压滤物由碳化硅颗粒、硅粉、丙二醇组成，其中丙二醇不以流液状况存在，而是附着在碳化硅颗粒和硅粉颗粒上。丙二醇（C3H802）分子量为76.09g/mol，燃烧过程中与氧气反应，生成二氧化碳和水，同时释放出大量热量，具体反应式如下：C3H802+4O2→3CO2+H2O+热量，该反应燃烧过程中仅产生二氧化碳气体，因而较传统燃料，可有效降低排放物，对环境的污染小；另外，丙二醇燃烧热值为29.3MJ/kg，原煤热值20.9MJ/kg，焦碳燃烧热值28.4MJ/kg，故以压滤物作为燃料产生的热量较传统煤燃料更多，热量利用率更高；然而，由于压滤物的燃点较低，难以直接燃烧，因此加入木屑起到助燃剂的作用，提高燃烧效率，且由于木屑的存在，该固体燃料用于工业高压环境下燃烧时，其在高温高压下与压滤物中的硅粉反应产生碳化硅块料，具体反应式如下：C+Si→SiC，从而实现碳化硅原料的环保循环利用；通过加入黏土和水，一方面使压滤物成型，便于燃烧，另一方面由于黏土的存在使压滤物在燃烧过程中不会出现热崩、软化、熔融等现象。
本发明既实现了硅晶圆砂浆线切片废料的资源化利用，将压滤物变废为宝，提高了资源利用率，保护了环境，同时对新型燃料的推广提供了新的举措，使得燃料的制作成本降低，且有效降低排放物，对环境危害小。
本发明还提供了一种由上述制备方法制得的固体燃料，其组分包括以下重量百分比的原料：硅晶圆砂浆线切片废料40-60%，黏土10-20%，木屑10-20%，水15-25%；所述硅晶圆砂浆线切片废料为硅晶圆切片后的旧砂浆经压滤产生的固相压滤物。
下述为具体制备实施例：
实施例1
预先准备以下重量百分比的原料：硅晶圆砂浆线切片废料50%，黏土20%，木屑20%，水10%；所述木屑粒径为5-8mm；
（1）在室温下将硅晶圆砂浆线切片废料与黏土混合均匀，得到混合物A；
（2）将木屑与水按比例加入到所述混合物A中，边加入边搅拌，使其充分融合，得到混合物B；加入的水的温度低于30℃；
（3）将所述混合物B倒入圆形/方形模具中，采用模压法压紧成型，压力为0.6~1兆帕，把成型的物料放入烘干机使用50~70℃高温烘干，得到所述硅晶圆砂浆线切片废料加工产品。
实施例2
预先准备以下重量百分比的原料：硅晶圆砂浆线切片废料50%，黏土15%，木屑15%，水20%；所述木屑粒径为5-8mm；
（1）在室温下将硅晶圆砂浆线切片废料与黏土混合均匀，得到混合物A；
（2）将木屑与水按比例加入到所述混合物A中，边加入边搅拌，使其充分融合，得到混合物B；加入的水的温度低于30℃；
（3）将所述混合物B倒入圆形/方形模具中，采用模压法压紧成型，压力为0.6~1兆帕，把成型的物料放入烘干机使用50~70℃高温烘干，得到所述硅晶圆砂浆线切片废料加工产品。
通过将实施例制备的所述固体燃料进行燃烧实验，考察其燃烧效果。
结果参看图1，将制成的固体燃料放入一吨袋内后点燃，发现该产品可以燃烧，燃烧过程中无刺激性气味产生，燃烧产生剧烈的橘黄色火焰，充分燃烧后将一段硅晶棒放入火焰中加热30min后，测量其表面温度为800~900℃（即近似于火焰温度），表明本发明制备的所述固体燃料可以作为新型环保型燃料使用。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (7)
1.一种利用硅晶圆砂浆线切片废料制备固体燃料的方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）在室温下将硅晶圆砂浆线切片废料与黏土混合均匀，得到混合物A；所述硅晶圆砂浆线切片废料为硅晶圆切片后的旧砂浆经压滤产生的固相压滤物；
（2）将木屑与水加入到所述混合物A中，边加入边搅拌，使其充分融合，得到混合物B；
（3）将所述混合物B采用模压法压紧成型，烘干，得到固体燃料。
2.如权利要求1所述利用硅晶圆砂浆线切片废料制备固体燃料的方法，其特征在于：所述步骤（1）中，硅晶圆砂浆线切片废料中SiC与Si颗粒粉末的粒径为5μm。
3.如权利要求1所述利用硅晶圆砂浆线切片废料制备固体燃料的方法，其特征在于：所述步骤（2）中，木屑粒径为5-8mm。
4.如权利要求1所述利用硅晶圆砂浆线切片废料制备固体燃料的方法，其特征在于：所述步骤（2）中，水的温度低于30℃。
5.如权利要求1所述利用硅晶圆砂浆线切片废料制备固体燃料的方法，其特征在于：所述步骤（3）中，压力为0.6~1兆帕，烘干温度为50~70℃。
6.一种固体燃料，其特征在于：所述固体燃料由权利要求1至5任意一项所述利用硅晶圆砂浆线切片废料制备固体燃料的方法制得，其组分包括以下重量百分比的原料：硅晶圆砂浆线切片废料40-60%，黏土10-20%，木屑10-20%，水15-25%；所述硅晶圆砂浆线切片废料为硅晶圆切片后的旧砂浆经压滤产生的固相压滤物。
7.如权利要求6所述的固体燃料，其特征在于：其组分包括以下重量百分比的原料：硅晶圆砂浆线切片废料50%，黏土20%，木屑20%，水10%。
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| CN102502643A (zh) * | 2011-10-08 | 2012-06-20 | 江苏佳宇资源利用股份有限公司 | 一种从晶硅切割废砂浆中资源化回收硅粉组份的方法 |
| CN108949282A (zh) * | 2017-05-19 | 2018-12-07 | 远东科技大学 | 高热值固态衍生性燃料的制造方法 |
-
2023
- 2023-09-28 CN CN202311280833.3A patent/CN117304997A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102502643A (zh) * | 2011-10-08 | 2012-06-20 | 江苏佳宇资源利用股份有限公司 | 一种从晶硅切割废砂浆中资源化回收硅粉组份的方法 |
| CN108949282A (zh) * | 2017-05-19 | 2018-12-07 | 远东科技大学 | 高热值固态衍生性燃料的制造方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 战佳宇等编著: "《固体废物协同处置与综合利用》", vol. 1, 北京：中国建材工业出版社, pages: 133 - 135 * |
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