JP2011218503A - Method for disposing silicon-containing waste liquid - Google Patents

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明彦 芝池
Kenji Fujita
健治 藤田
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公彦 梶本
Yoshiyuki Hojo
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for disposing a silicon-containing waste liquid to recover silicon particles from which impurities are effectively removed.SOLUTION: In the method for disposing a silicon-containing waste liquid, a recycled coolant and a recycled silicon ingot are obtained from a waste liquid that is discharged when a silicon ingot is machined, while supplying a water-soluble coolant. The method includes, in order, the steps of: distilling the waste liquid or a concentrate of the waste liquid to separate the recycled coolant from a solid content for recovering silicon; dispersing the solid content for recovering silicon in a cleaning liquid to clean the solid content, and then separating the solid content for recovering silicon from a liquid; dispersing the solid content for recovering silicon in a basic aqueous solution to clean the solid content; and adding an acid aqueous solution to the basic aqueous solution to clean the solid content for recovering silicon in the acid aqueous solution without separating the solid content for recovering silicon from the basic aqueous solution.

Description

本発明は、シリコン含有廃液処理方法に関する。   The present invention relates to a silicon-containing waste liquid treatment method.

ICチップや太陽電池用として広く用いられるシリコン単結晶又は多結晶からなる薄板(以下、「シリコンウェハ」と呼ぶ。)の製造工程において、原料であるシリコン塊の約60%が切断、面取り又は研磨等により廃液中に廃棄されており、製品に対するコスト負荷ならびに廃棄処分(この廃液は濃縮処理や一部材料の回収の後、埋め立て処分されるのが一般的である)に伴う環境への負荷が大きな問題となっている。   In the manufacturing process of a silicon single crystal or polycrystal thin plate (hereinafter referred to as “silicon wafer”) widely used for IC chips and solar cells, about 60% of the silicon mass as a raw material is cut, chamfered or polished. The environmental impact associated with the cost burden on the product and disposal (this waste liquid is generally disposed of in landfills after concentration or collection of some materials). It has become a big problem.

また、特に近年、太陽電池の生産量は増加の一途をたどっており、原料であるシリコン塊や切断時に使用されるクーラントの需要も急激な伸びが見られる。
そこで従来、上記の切断又は研磨といったシリコンウェハの製造時に排出される廃液から加工用スラリや再生シリコンを回収する方法が提案されてきた。
In particular, in recent years, the production of solar cells has been steadily increasing, and there has been a rapid increase in demand for raw materials such as silicon blocks and coolant used for cutting.
Therefore, conventionally, a method for recovering processing slurry and recycled silicon from waste liquid discharged during the production of silicon wafers such as cutting or polishing has been proposed.

廃液を、砥粒を主として含む分散液とシリコン屑を主として含む分散液に分離し、回収した砥粒を主として含む分散媒を利用する加工用スラリ再生方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。   There is known a processing slurry regeneration method in which waste liquid is separated into a dispersion mainly containing abrasive grains and a dispersion mainly containing silicon scraps, and a dispersion medium mainly containing recovered abrasive grains is used (for example, Patent Document 1). reference).

また、廃液に対して固液分離した後の固形分を有機溶剤により洗浄し、固形分に含まれる分散剤を除去する有機溶剤洗浄工程と、有機溶剤洗浄工程後の固形分から酸化シリコン及び砥粒を除去して、シリコン屑を主成分とする粉体を得る分離工程と、を含むシリコン屑の回収方法が知られている(例えば、特許文献2参照)。   In addition, the solid content after solid-liquid separation with respect to the waste liquid is washed with an organic solvent, the organic solvent washing step for removing the dispersant contained in the solid content, and the silicon oxide and abrasive grains from the solid content after the organic solvent washing step There is known a method for recovering silicon waste, which includes a separation step of removing powder and obtaining powder containing silicon waste as a main component (see, for example, Patent Document 2).

特開2003−340719号公報JP 2003-340719 A 特開2001−278612号公報JP 2001-278612 A

しかし、従来のシリコン屑を含有する廃液の処理方法では、シリコン塊の機械加工により混入した鉄、リン、オイル成分などの不純物を十分に除去したシリコン屑を回収することができず、または、これらを除去するために多くの工程を必要とする。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、効果的に不純物を除去したシリコン屑を回収することができるシリコン含有廃液処理方法を提供する。
However, conventional waste liquid processing methods containing silicon scrap cannot recover silicon scrap from which impurities such as iron, phosphorus, and oil components mixed by machining the silicon lump are sufficiently removed, or these Many processes are required to remove the.
This invention is made | formed in view of such a situation, and provides the silicon-containing waste liquid processing method which can collect | recover the silicon | silicone waste from which the impurity was removed effectively.

本発明は、グリコールを主成分とする水溶性クーラントまたは前記水溶性クーラントを含む水溶性スラリを供給しながら金属製の加工部材を用いてシリコン塊を機械加工することにより排出される廃液または前記廃液の濃縮分から再生クーラントと再生シリコン塊を得るためのシリコン含有廃液処理方法であって、前記廃液または前記廃液の濃縮分を蒸留することによって前記再生クーラントとシリコン回収用固形分とに分離する工程と、前記シリコン回収用固形分を洗浄液中に分散させ洗浄した後、前記シリコン回収用固形分と液分とに固液分離する工程と、前記シリコン回収用固形分を塩基性水溶液中に分散させ洗浄する工程と、前記塩基性水溶液と前記シリコン回収用固形分とを固液分離することなく、前記塩基性水溶液に酸性水溶液を添加することにより、酸性水溶液中で前記シリコン回収用固形分を洗浄する工程とを順次含むことを特徴とするシリコン含有廃液処理方法を提供する。   The present invention relates to a waste liquid discharged by machining a silicon lump using a metal processing member while supplying a water-soluble coolant containing glycol as a main component or a water-soluble slurry containing the water-soluble coolant, or the waste liquid. A silicon-containing waste liquid treatment method for obtaining a regenerated coolant and a regenerated silicon lump from the concentrated content of the process, wherein the waste liquid or the concentrated content of the waste liquid is separated into the regenerated coolant and the silicon recovery solid content by distillation. , After dispersing and cleaning the silicon recovery solids in a cleaning liquid, and solid-liquid separating the silicon recovery solids and liquids, and dispersing and cleaning the silicon recovery solids in a basic aqueous solution The basic aqueous solution and the solid content for silicon recovery are separated into the basic aqueous solution without subjecting the basic aqueous solution and the solid content for silicon recovery to solid-liquid separation. The addition, to provide a silicon-containing wastewater treatment method characterized by sequentially comprising a step of washing the solids for the silicon recovery in an acidic aqueous solution.

本発明によれば、シリコン屑と、グリコールを主成分とする水溶性クーラントと、金属製の加工部材を用いた機械加工により生じた不純物(加工部材から混入した鉄、リンなどの不純物と水溶性クーラントが加工熱により反応した有機化合物を含む)とが混在する廃液などを蒸留することにより、再生クーラントとシリコン回収用固形分とに分離することができるため、シリコン塊の機械加工に使用した水溶性クーラントを再生クーラントとして回収でき容易に再利用することができる。
さらに、本発明によれば、廃液に含まれるシリコン回収用固形分を塩基性水溶液中、酸性水溶液中などに分散させて洗浄することにより、不純物を十分に除去することができる。この不純物が十分に除去されたシリコン回収用固形分を使用して再生シリコン塊を作成することにより、少ない工程数でシリコンを高純度に精製することができ、低コストで再生シリコン塊を得ることができる。
According to the present invention, silicon scrap, water-soluble coolant mainly composed of glycol, and impurities generated by machining using a metal processing member (impurities such as iron and phosphorus mixed from the processing member and water-soluble) By distilling waste liquid that contains a mixture of organic compounds that have reacted with the heat of processing), it can be separated into regenerated coolant and solids for silicon recovery. Can be recovered as a regenerated coolant and easily reused.
Furthermore, according to the present invention, impurities can be sufficiently removed by dispersing and recovering the solid content for silicon recovery contained in the waste liquid in a basic aqueous solution or an acidic aqueous solution. By using this solid content for silicon recovery from which impurities have been sufficiently removed, a regenerated silicon lump can be produced, so that silicon can be purified to high purity with a small number of steps, and a reclaimed silicon lump can be obtained at a low cost. Can do.

次に、本発明によれば、シリコン回収用固形分に含まれていた不純物が十分に除去されることについて説明する。
まず、シリコン屑を含む廃液などを蒸留することにより得られたシリコン回収用固形分を洗浄液中に分散させて洗浄することにより、シリコン回収用固形分に含まれる水溶性クーラントおよび不純物の大部分を除去することができる。
この後、前記洗浄液を固液分離して得られるシリコン回収用固形分を塩基性水溶液中に分散させて洗浄することにより、前記塩基性水溶液中で洗浄する前のシリコン回収用固形分に含まれ、かつ、シリコン屑を含む凝集体を分散させることができ、凝集体の内部の塩基性水溶液に可溶な不純物を除去することができる。
さらにシリコン回収用固形分を分散させた前記塩基性水溶液に酸性水溶液を加え、シリコン回収用固形分を分散させた溶液を酸性水溶液とすることにより、凝集体の内部の酸性水溶液に可溶な不純物を除去することができる。
Next, according to the present invention, it will be described that impurities contained in the solid content for silicon recovery are sufficiently removed.
First, the silicon recovery solids obtained by distilling waste liquid containing silicon scraps are dispersed and washed in the cleaning liquid, so that most of the water-soluble coolant and impurities contained in the silicon recovery solids are removed. Can be removed.
Thereafter, the silicon recovery solid content obtained by solid-liquid separation of the cleaning liquid is dispersed in the basic aqueous solution and washed, so that it is contained in the silicon recovery solid content before washing in the basic aqueous solution. And the aggregate containing a silicon | silicone waste can be disperse | distributed and the impurity soluble in the basic aqueous solution inside an aggregate can be removed.
Furthermore, an acidic aqueous solution is added to the basic aqueous solution in which the solid content for silicon recovery is dispersed, and the solution in which the solid content for silicon recovery is dispersed is made into an acidic aqueous solution, so that impurities soluble in the acidic aqueous solution inside the aggregate are obtained. Can be removed.

本発明の一実施形態のシリコン含有廃液処理方法の工程を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the process of the silicon-containing waste liquid processing method of one Embodiment of this invention. (a)(b)は、本発明の一実施形態のシリコン含有廃液処理方法に含まれるシリコン回収用固形分を洗浄する工程におけるシリコン屑の状態を説明するための説明図である。(A) (b) is explanatory drawing for demonstrating the state of the silicon | silicone waste in the process of wash | cleaning the solid content for silicon collection | recovery contained in the silicon-containing waste-liquid processing method of one Embodiment of this invention. シリコン回収用固形分について行った粒度分布測定の結果を示す粒度分布図である。It is a particle size distribution figure which shows the result of the particle size distribution measurement performed about solid content for silicon | silicone collection | recovery.

本発明のシリコン含有廃液処理方法は、グリコールを主成分とする水溶性クーラントまたは前記水溶性クーラントを含む水溶性スラリを供給しながら金属製の加工部材を用いてシリコン塊を機械加工することにより排出される廃液または前記廃液の濃縮分から再生クーラントと再生シリコン塊を得るためのシリコン含有廃液処理方法であって、前記廃液または前記廃液の濃縮分を蒸留することによって前記再生クーラントとシリコン回収用固形分とに分離する工程と、前記シリコン回収用固形分を洗浄液中に分散させ洗浄した後、前記シリコン回収用固形分と液分とに固液分離する工程と、前記シリコン回収用固形分を塩基性水溶液中に分散させ洗浄する工程と、前記塩基性水溶液と前記シリコン回収用固形分とを固液分離することなく、前記塩基性水溶液に酸性水溶液を添加することにより、酸性水溶液中で前記シリコン回収用固形分を洗浄する工程とを順次含むことを特徴とする。   The silicon-containing waste liquid treatment method of the present invention discharges by machining a silicon lump using a metal workpiece while supplying a water-soluble coolant mainly composed of glycol or a water-soluble slurry containing the water-soluble coolant. A silicon-containing waste liquid treatment method for obtaining a regenerated coolant and a regenerated silicon mass from a waste liquid or a concentrated content of the waste liquid, wherein the regenerated coolant and a solid content for silicon recovery are obtained by distilling the waste liquid or the concentrated content of the waste liquid. A step of separating the solid content for silicon recovery into a cleaning liquid, washing the solid content for silicon recovery into a solid content and a liquid content, and a step of separating the solid content for silicon recovery basic. The step of dispersing and washing in an aqueous solution and the basic aqueous solution and the solid content for silicon recovery are separated without solid-liquid separation. By adding a basic aqueous solution to an acidic aqueous solution, characterized in that it successively comprises a step of washing the solids for the silicon recovery in an acidic aqueous solution.

固液分離とは、固形分と液分との混合物を固形分と液分に分離することである。固液分離には、例えば、遠心分離、ろ過、蒸留などが含まれる。
固形分とは、固形分と液分との混合物を固液分離して得られる固体を主成分とする部分であり、液体を含んでいてもよい。
液分とは、固形分と液分との混合物を固液分離して得られる液体を主成分とする部分であり、固体を含んでいてもよい。
凝集体とは、粒子が会合して形成されたものをいう。
廃液の濃縮分とは、廃液に含まれるある成分の割合を高くしたものをいう。
Solid-liquid separation is to separate a mixture of a solid and a liquid into a solid and a liquid. Solid-liquid separation includes, for example, centrifugation, filtration, distillation and the like.
The solid content is a portion mainly composed of a solid obtained by solid-liquid separation of a mixture of the solid content and the liquid content, and may contain a liquid.
The liquid part is a part mainly composed of a liquid obtained by solid-liquid separation of a mixture of a solid part and a liquid part, and may contain a solid.
Aggregates are those formed by associating particles.
The concentrated portion of the waste liquid refers to a product in which the ratio of a certain component contained in the waste liquid is increased.

本発明のシリコン含有廃液処理方法において、前記酸性水溶液中で洗浄した前記シリコン回収用固形分は、5重量ppm以上20重量ppm以下の鉄濃度を有することが好ましい。
このことにより、このシリコン回収用固形分を精製して再生シリコン塊を形成する場合、鉄濃度が低いため、精製コストを低くすることができる。
本発明のシリコン含有廃液処理方法において、前記シリコン回収用固形分を洗浄する前記塩基性水溶液は、9以上11以下のpH値を有することが好ましい。
このことにより、シリコンが塩基性水溶液に溶解することを抑制することができ、かつ、シリコン屑を含む凝集体を分散させることができる。この結果、シリコンの回収率を低下させないで、不純物を除去することができる。
本発明のシリコン含有廃液処理方法において、シリコン回収用固形分を洗浄する塩基性水溶液は、アンモニア水溶液であることが好ましい。
このことにより、シリコン回収用固形分を洗浄する塩基性水溶液のpH値を容易に9以上11以下の範囲に調整することができる。
In the silicon-containing waste liquid treatment method of the present invention, the solid content for silicon recovery washed in the acidic aqueous solution preferably has an iron concentration of 5 ppm by weight to 20 ppm by weight.
Thus, when the solid content for silicon recovery is purified to form a regenerated silicon lump, the refining cost can be reduced because the iron concentration is low.
In the silicon-containing waste liquid treatment method of the present invention, the basic aqueous solution for washing the solid content for silicon recovery preferably has a pH value of 9 or more and 11 or less.
By this, it can suppress that silicon melt | dissolves in basic aqueous solution, and the aggregate containing a silicon | silicone waste can be disperse | distributed. As a result, impurities can be removed without reducing the silicon recovery rate.
In the silicon-containing waste liquid treatment method of the present invention, the basic aqueous solution for washing the solid content for silicon recovery is preferably an aqueous ammonia solution.
This makes it possible to easily adjust the pH value of the basic aqueous solution for washing the solid content for silicon recovery to a range of 9 or more and 11 or less.

本発明のシリコン含有廃液処理方法において、前記アンモニア水溶液は、0.001質量%以上1質量%以下のアンモニア濃度を有することが好ましい。
このことにより、シリコンがアンモニア水溶液に溶解することを抑制することができ、かつ、シリコン屑を含む凝集体を分散させることができる。この結果、シリコンの回収率を低下させないで、不純物を除去することができる。
本発明のシリコン含有廃液処理方法において、シリコン回収用固形分は、2倍以上20倍以下の重量の塩基性水溶液中に分散され洗浄されることが好ましい。
このことにより、シリコン回収用固形分を塩基性水溶液中に分散し洗浄することにより、シリコン回収用固形分に含まれる不純物を十分に除去することができる。
In the silicon-containing waste liquid treatment method of the present invention, the aqueous ammonia solution preferably has an ammonia concentration of 0.001% by mass or more and 1% by mass or less.
Thereby, it can suppress that silicon melt | dissolves in ammonia aqueous solution, and the aggregate containing a silicon | silicone waste can be disperse | distributed. As a result, impurities can be removed without reducing the silicon recovery rate.
In the silicon-containing waste liquid treatment method of the present invention, the solid content for silicon recovery is preferably dispersed and washed in a basic aqueous solution having a weight of 2 to 20 times.
Thus, the impurities contained in the solid for collecting silicon can be sufficiently removed by dispersing and washing the solid for collecting silicon in the basic aqueous solution.

本発明のシリコン含有廃液処理方法において、シリコン回収用固形分を洗浄する酸性水溶液は、0以上2以下のpH値を有することが好ましい。
このことにより、酸性水溶液に可溶な不純物を十分に除去することができる。
本発明のシリコン含有廃液処理方法において、前記塩基性水溶液に添加する酸性水溶液は、フッ化水素酸であることが好ましい。
このことにより、フッ化水素酸に可溶な不純物を十分に除去することができる。
本発明のシリコン含有廃液処理方法において、蒸留により得られたシリコン回収用固形分を洗浄する洗浄液は、水、酸性水溶液、塩基性水溶液または有機溶剤であることが好ましい。
このことにより、蒸留により得られたシリコン回収用固形分に含まれる不純物の多くを除去することができる。
In the silicon-containing waste liquid treatment method of the present invention, the acidic aqueous solution for washing the solid content for silicon recovery preferably has a pH value of 0 or more and 2 or less.
Thereby, impurities soluble in the acidic aqueous solution can be sufficiently removed.
In the silicon-containing waste liquid treatment method of the present invention, the acidic aqueous solution added to the basic aqueous solution is preferably hydrofluoric acid.
Thereby, impurities soluble in hydrofluoric acid can be sufficiently removed.
In the silicon-containing waste liquid treatment method of the present invention, the cleaning liquid for cleaning the solid content for silicon recovery obtained by distillation is preferably water, an acidic aqueous solution, a basic aqueous solution, or an organic solvent.
This makes it possible to remove most of the impurities contained in the solid content for silicon recovery obtained by distillation.

以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図面や以下の記述中で示す構成は、例示であって、本発明の範囲は、図面や以下の記述中で示すものに限定されない。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The configurations shown in the drawings and the following description are merely examples, and the scope of the present invention is not limited to those shown in the drawings and the following description.

シリコン含有廃液処理方法
図1は本発明の一実施形態のシリコン含有廃液処理方法を説明するための説明図である。また、図2は、本発明の一実施形態のシリコン含有廃液処理方法に含まれる工程を説明するための説明図であり、(a)はシリコン回収用固形分を洗浄液に分散させ洗浄する工程の説明図であり、(b)はシリコン回収用固形分を塩基性水溶液に分散させ洗浄する工程の説明図である。
Silicon-containing Waste Liquid Treatment Method FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining a silicon-containing waste liquid treatment method according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the steps included in the silicon-containing waste liquid treatment method according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 (a) shows a step of dispersing and washing the solid content for silicon recovery in the washing liquid. It is explanatory drawing, (b) is explanatory drawing of the process of disperse | distributing the solid content for silicon | silicone recovery to basic aqueous solution, and wash | cleaning.

本実施形態のシリコン含有廃液処理方法は、グリコールを主成分とする水溶性クーラント4または水溶性クーラント4を含む水溶性スラリを供給しながら金属製の加工部材を用いてシリコン塊1を機械加工することにより排出される廃液3または廃液3の濃縮分から再生クーラント5と再生シリコン塊25を得るためのシリコン含有廃液処理方法であって、廃液3または廃液3の濃縮分を蒸留することによって再生クーラント5とシリコン回収用固形分7とに分離する工程と、シリコン回収用固形分7を洗浄液9中に分散させ洗浄した後、シリコン回収用固形分15と液分12とに固液分離する工程と、シリコン回収用固形分15を塩基性水溶液17中に分散させ洗浄する工程と、塩基性水溶液17とシリコン回収用固形分とを固液分離することなく、塩基性水溶液17に酸性水溶液19を添加することにより、酸性水溶液20中でシリコン回収用固形分を洗浄する工程とを順次含むことを特徴とする。   In the silicon-containing waste liquid treatment method of the present embodiment, the silicon lump 1 is machined using a metal working member while supplying a water-soluble coolant 4 mainly composed of glycol or a water-soluble slurry containing the water-soluble coolant 4. A silicon-containing waste liquid treatment method for obtaining a regenerated coolant 5 and a regenerated silicon lump 25 from the waste liquid 3 or the concentrated content of the waste liquid 3 discharged by the process, wherein the regenerated coolant 5 is obtained by distilling the concentrated waste liquid 3 or the concentrated liquid waste 3 And a step of separating the silicon recovery solid content 7 into the cleaning liquid 9 and dispersing the silicon recovery solid content 7 in the cleaning liquid 9, followed by solid-liquid separation into the silicon recovery solid content 15 and the liquid content 12; The step of dispersing and washing the solid content 15 for silicon recovery in the basic aqueous solution 17 and the solid solution separation of the basic aqueous solution 17 and the solid content for silicon recovery. And without, by adding an acidic aqueous solution 19 in the basic aqueous solution 17, characterized in that it comprises a step of washing the solid silicon recovered in an acidic aqueous solution 20 sequentially.

以下、本実施形態のシリコン含有廃液処理方法について説明する。なお、本実施形態のシリコン含有廃液処理方法は、シリコン塊1の機械加工から生じる廃液3を利用するものであるため、シリコン塊1の機械加工の一実施形態についても説明する。また、本発明のシリコン含有廃液処理方法により得られるシリコン回収用固形分は、溶融などの工程を経て再生シリコン塊25として再生されることが可能であるため、シリコン再生方法についても説明する。なお、シリコン再生方法は、溶融工程およびシリコン塊の形成工程、溶融後洗浄工程、真空溶融工程、リーチング工程、偏析工程などを含んでもよい。   Hereinafter, the silicon-containing waste liquid treatment method of this embodiment will be described. In addition, since the silicon-containing waste liquid treatment method of the present embodiment uses the waste liquid 3 generated from the machining of the silicon lump 1, an embodiment of the machining of the silicon lump 1 will also be described. In addition, since the silicon recovery solid content obtained by the silicon-containing waste liquid treatment method of the present invention can be regenerated as a regenerated silicon lump 25 through a process such as melting, the silicon recycle method will also be described. The silicon regeneration method may include a melting step and a silicon lump formation step, a post-melt cleaning step, a vacuum melting step, a leaching step, a segregation step, and the like.

1.シリコン塊の機械加工
シリコン塊1は、グリコールを主成分とする水溶性クーラント4または水溶性クーラント4を含む水溶性スラリを供給しながら金属製の加工部材により機械加工することができ、この機械加工により、シリコン塊1が削られることにより発生するシリコン屑2と水溶性クーラント4とを含む廃液3が生じる。また、シリコン塊1の機械加工には、シリコン塊1の切断や研磨が含まれる。また、シリコン塊1の機械加工には、砥粒を用いることができ、砥粒は、前記水溶性スラリに含まれる遊離砥粒であってもよく、シリコンの機械加工に用いる加工部材に固定された固定砥粒であってもよい。
1. Machining of silicon lump The silicon lump 1 can be machined by a metal workpiece while supplying a water-soluble coolant 4 based on glycol or a water-soluble slurry containing water-soluble coolant 4. As a result, a waste liquid 3 including silicon scraps 2 and water-soluble coolant 4 generated by cutting the silicon lump 1 is generated. Further, the machining of the silicon lump 1 includes cutting and polishing of the silicon lump 1. In addition, abrasive grains can be used for machining the silicon lump 1, and the abrasive grains may be free abrasive grains contained in the water-soluble slurry, and are fixed to a processing member used for silicon machining. Fixed abrasive grains may also be used.

シリコン塊1は、特に限定されないが、例えば、シリコンインゴット、シリコンウェハなどである。シリコン塊1の形状は、特に限定されないが、一例では、円柱状、四角柱状、薄板状である。シリコン塊1の機械加工を行う装置の一例は、シリコンインゴットの切断装置として広く用いられているマルチワイヤソー装置(以下、「MWS」と呼ぶ。)である。MWSとは一般に、複数のローラ間にワイヤを架け渡して巻き付け、クーラントと遊離砥粒を含むスラリをワイヤに供給しつつ走行させ、このワイヤにシリコン塊1を押し付けて切断する切断装置のことである。ワイヤは鋼材を伸線したもの、または、線材にダイヤモンド等の固定砥粒を固着させたもののいずれでもよい。   Although the silicon lump 1 is not specifically limited, For example, it is a silicon ingot, a silicon wafer, etc. Although the shape of the silicon lump 1 is not particularly limited, in an example, it is a cylindrical shape, a quadrangular prism shape, or a thin plate shape. An example of an apparatus for machining the silicon lump 1 is a multi-wire saw apparatus (hereinafter referred to as “MWS”) that is widely used as a silicon ingot cutting apparatus. In general, MWS is a cutting device that wraps a wire between a plurality of rollers, winds the slurry while supplying a slurry containing coolant and free abrasive grains to the wire, and presses and cuts the silicon lump 1 against the wire. is there. The wire may be either one obtained by drawing a steel material or one obtained by fixing a fixed abrasive such as diamond to the wire.

グリコールを主成分とする水溶性クーラント4とは、シリコン塊1の機械加工時に供給される冷却用溶液である。水溶性クーラント4は、シリコン塊1の加工のために用いる遊離砥粒、分散剤などと混合して、加工用水溶性スラリとして用いてもよい。
水溶性クーラント4に含まれるグリコールは、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール又はポリエチレングリコールなどの水溶性有機溶剤であり、これらの複数であってもよい。また、「グリコールを主成分とする」とは、グリコールを70質量%以上含んでいることをいう。また、水溶性クーラント4は、有機酸、塩基性水溶液、ベントナイトなどの添加物を含んでもよく、この添加量は、水溶性クーラント4の10質量%以下であることが好ましく、水溶性クーラント4の3質量%以下であることがさらに好ましい。また、水溶性クーラント4は、水溶性クーラント4の20質量%以下の水分を含んでいてもよく、好ましくは水溶性クーラント4の15質量%以下の水分を含んでいてもよい。
The water-soluble coolant 4 containing glycol as a main component is a cooling solution supplied when the silicon lump 1 is machined. The water-soluble coolant 4 may be used as a water-soluble slurry for processing by mixing with free abrasive grains, a dispersing agent or the like used for processing the silicon lump 1.
The glycol contained in the water-soluble coolant 4 is a water-soluble organic solvent such as ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, or polyethylene glycol, and may be a plurality of these. Further, “having glycol as a main component” means containing 70% by mass or more of glycol. In addition, the water-soluble coolant 4 may include additives such as organic acids, basic aqueous solutions, bentonites, and the addition amount is preferably 10% by mass or less of the water-soluble coolant 4. More preferably, it is 3 mass% or less. Further, the water-soluble coolant 4 may contain 20% by mass or less of water of the water-soluble coolant 4, and preferably may contain 15% by mass or less of water of the water-soluble coolant 4.

シリコン塊1の機械加工に砥粒を用いる場合、砥粒は、遊離砥粒であっても、固定砥粒であってもよい。また、砥粒は、例えば、SiC、ダイヤモンド、CBN、アルミナなどである。
シリコン屑2は、シリコン塊1の機械加工により、シリコン塊1が削られることにより生じる。シリコン屑2は、主に粒子状であり、廃液3として、シリコン塊1を機械加工する装置から排出される。
When using abrasive grains for machining the silicon lump 1, the abrasive grains may be free abrasive grains or fixed abrasive grains. The abrasive grains are, for example, SiC, diamond, CBN, alumina, and the like.
The silicon scrap 2 is generated when the silicon lump 1 is cut by machining the silicon lump 1. The silicon scrap 2 is mainly in the form of particles, and is discharged as a waste liquid 3 from an apparatus for machining the silicon lump 1.

廃液3とは、シリコン塊1を機械加工する装置から排出される廃液3であり、主に水溶性クーラント4、シリコン屑2、シリコン塊1の機械加工に用いた金属製の加工部材から生じた金属屑などが含まれる。また、シリコン塊1の機械加工に伴う摩擦熱などにより上記の成分が化学反応した成分も含まれると考えられる。また、シリコン塊1の機械加工に砥粒を使用したとき、砥粒も廃液3に含まれる。
本実施形態のシリコン含有廃液処理方法は、これらの廃液3の成分のうち、水溶性クーラント4およびその化学反応した成分、加工部材から生じた金属屑を十分に除去したシリコン回収用固形分を回収することができる。これらの成分が十分に除去されないと、シリコン回収用固形分を溶融し再生シリコン塊25を得る工程において、シリコンと反応しシリコンの回収率を低くしたり、余分な工程が必要になったり、処理時間が長くなったり、処理に用いる坩堝などの寿命が短くなったり、除去が難しく再生シリコンの品質を低下させたりするためである。例えば、回収したシリコン回収用固形分に水溶性クーラント4またはその化合物などの有機化合物が含まれていると、シリコン回収用固形分を溶融する工程において、シリコン屑2と有機化合物が容易に反応することによりSiCを形成しシリコンの回収率を低下させる場合がある。
なお、本実施形態のシリコン含有廃液処理方法で回収することができるシリコン屑2を含むシリコン回収用固形分22には、砥粒は含まれてもよい。砥粒は、シリコン回収用固形分22を溶融し再生シリコン塊25を得る工程において、除去することができるためである。
廃液3は、固形分を有してもよく、液分と固形分の割合は特に限定されない。
廃液3の濃縮分とは、廃液3に含まれるある成分の割合を高くしたものである。例えば、廃液に含まれるシリコン屑2の割合を高くしたものである。
なお、廃液の濃縮は、例えば、加熱、遠心分離または濾過等の方法を用いておこなうことができる。また、廃液3をシリコン屑2の割合を高くする濃縮は、例えば、遠心分離により、水溶性クーラント4を主成分とする部分および砥粒などを主成分とする部分とシリコン屑2を主成分とする部分とに分離することにより行うことができる。
The waste liquid 3 is the waste liquid 3 discharged from an apparatus for machining the silicon lump 1 and is mainly generated from a metal-worked member used for machining the water-soluble coolant 4, the silicon scrap 2, and the silicon lump 1. Metal scraps are included. In addition, it is considered that a component in which the above components are chemically reacted due to frictional heat accompanying machining of the silicon lump 1 is also included. Further, when abrasive grains are used for machining the silicon lump 1, the abrasive grains are also included in the waste liquid 3.
The silicon-containing waste liquid treatment method of the present embodiment collects the solid content for silicon recovery from which the water-soluble coolant 4 and its chemically reacted components and the metal scrap generated from the processed member are sufficiently removed among the components of the waste liquid 3 can do. If these components are not sufficiently removed, in the process of melting the silicon recovery solids to obtain the regenerated silicon lump 25, it reacts with silicon to lower the silicon recovery rate, or an extra step is required. This is because the time is increased, the life of the crucible used for processing is shortened, the removal is difficult, and the quality of the recycled silicon is lowered. For example, if the recovered solid content for silicon recovery contains an organic compound such as the water-soluble coolant 4 or a compound thereof, the silicon scrap 2 and the organic compound easily react in the step of melting the solid content for silicon recovery. As a result, SiC may be formed to reduce the silicon recovery rate.
In addition, abrasive grains may be included in the silicon recovery solid content 22 including the silicon scrap 2 that can be recovered by the silicon-containing waste liquid treatment method of the present embodiment. This is because the abrasive grains can be removed in the step of melting the silicon recovery solids 22 to obtain the recycled silicon lump 25.
The waste liquid 3 may have a solid content, and the ratio of the liquid content and the solid content is not particularly limited.
The concentrated portion of the waste liquid 3 is obtained by increasing the proportion of certain components contained in the waste liquid 3. For example, the ratio of silicon scrap 2 contained in the waste liquid is increased.
In addition, concentration of a waste liquid can be performed using methods, such as a heating, centrifugation, or filtration, for example. Further, the concentration of the waste liquid 3 to increase the ratio of the silicon waste 2 is performed by, for example, centrifugation, a portion mainly composed of the water-soluble coolant 4 and a portion mainly composed of abrasive grains and the silicon waste 2 as a main component. It is possible to carry out by separating it from the parts to be performed.

2.廃液などの蒸留
グリコールを主成分とする水溶性クーラント4または水溶性クーラント4を含む水溶性スラリを供給しながら金属製の加工部材を用いてシリコン塊1を機械加工することにより排出され、かつ、シリコン屑2を含む廃液3または廃液3の濃縮分を蒸留することにより再生クーラント5とシリコン屑2を含むシリコン回収用固形分7とに分離する。
廃液3などを蒸留により再生クーラント5とシリコン回収用固形分7とに分離する方法は、特に限定されないが、例えば、減圧または真空下で廃液3などの蒸留を行い、蒸留分と残りのシリコン回収用固形分7とに分離することができる。この蒸留分には主に水溶性クーラント4が含まれ、再生クーラント5として再利用することができる。残りのシリコン回収用固形分7は、この工程により水溶性クーラント4の大部分が除去されており、シリコン屑2を回収するために次の工程で用いることができる。
さらに詳しく説明すると、廃液3などをグリコールの沸点以上、例えば200℃に加熱し、例えば0.1気圧以下の減圧下または真空下で蒸留を行うことができる。このことにより、廃液3に含まれる成分の酸化、化学反応などを抑制することができる。
2. Distillation of waste liquid, etc. Discharged by machining the silicon lump 1 using a metal processing member while supplying a water-soluble coolant 4 mainly composed of glycol or a water-soluble slurry containing the water-soluble coolant 4, and The waste liquid 3 containing the silicon waste 2 or the concentrated content of the waste liquid 3 is distilled to separate the regenerated coolant 5 and the silicon recovery solid content 7 containing the silicon waste 2.
The method for separating the waste liquid 3 or the like into the regenerated coolant 5 and the silicon recovery solid content 7 by distillation is not particularly limited. For example, the waste liquid 3 or the like is distilled under reduced pressure or under vacuum to recover the distillate and the remaining silicon. The solid content can be separated into 7 for use. This distillate mainly contains water-soluble coolant 4 and can be reused as regenerated coolant 5. The remaining solid content 7 for recovering silicon has most of the water-soluble coolant 4 removed by this process, and can be used in the next process to recover the silicon waste 2.
More specifically, the waste liquid 3 or the like can be heated to a boiling point of glycol or higher, for example, 200 ° C., and distilled, for example, under a reduced pressure of 0.1 atm or lower or under vacuum. As a result, oxidation, chemical reaction, and the like of the components contained in the waste liquid 3 can be suppressed.

3.シリコン回収用固形分の洗浄液による洗浄
シリコン回収用固形分7を洗浄液9に分散させて、洗浄する。洗浄液9は、水、酸性水溶液、塩基性水溶液または有機溶剤である。また、シリコン回収用固形分7を分散させた洗浄液9を攪拌子10により攪拌することにより、シリコン回収用固形分7の洗浄を行うことができる。また、超音波分散により分散させながら洗浄することもできる。また、洗浄液9に塩基性水溶液を用いることにより、後述する塩基性水溶液17による洗浄と同様の効果が得られ、不純物除去効果が高いと考えられる。この場合、洗浄液9である塩基性水溶液での洗浄と塩基性水溶液17での洗浄を行うことによりさらに不純物除去効果が高くなると考えられる。
シリコン回収用固形分7は、洗浄液9で希釈しながら分散させ洗浄することができる。洗浄時間は、特に限定されないが、30分以上が好ましい。
洗浄液9とする酸性水溶液としては、例えば無機酸性物質又は有機酸性物質を含む溶液が挙げられる。無機酸性物質としては、塩化水素、硫酸、硝酸、フッ化水素酸、臭化水素などが挙げられる。有機酸性物質としては、クエン酸、酢酸、ギ酸、シュウ酸、乳酸などが挙げられる。この酸性水溶液は少なくとも1種の酸性物質を含んでいればよく、無機酸性物質と有機酸性物質の両方を含んでいてもよい。
3. Cleaning with Silicon Cleaning Solid Cleaning Liquid The silicon recovery solid content 7 is dispersed in the cleaning liquid 9 and cleaned. The cleaning liquid 9 is water, an acidic aqueous solution, a basic aqueous solution, or an organic solvent. Further, the silicon recovery solid content 7 can be cleaned by stirring the cleaning liquid 9 in which the silicon recovery solid content 7 is dispersed with the stirring bar 10. It can also be washed while being dispersed by ultrasonic dispersion. Further, by using a basic aqueous solution for the cleaning liquid 9, it is considered that the same effect as the cleaning with the basic aqueous solution 17 described later is obtained, and the effect of removing impurities is high. In this case, it is considered that the impurity removal effect is further enhanced by performing the cleaning with the basic aqueous solution that is the cleaning liquid 9 and the cleaning with the basic aqueous solution 17.
The solid content 7 for silicon recovery can be dispersed and washed while being diluted with the washing liquid 9. The washing time is not particularly limited, but is preferably 30 minutes or more.
Examples of the acidic aqueous solution used as the cleaning liquid 9 include a solution containing an inorganic acidic substance or an organic acidic substance. Examples of the inorganic acidic substance include hydrogen chloride, sulfuric acid, nitric acid, hydrofluoric acid, and hydrogen bromide. Examples of the organic acidic substance include citric acid, acetic acid, formic acid, oxalic acid, and lactic acid. The acidic aqueous solution only needs to contain at least one kind of acidic substance, and may contain both an inorganic acidic substance and an organic acidic substance.

洗浄液9とする塩基性水溶液としては、例えば水酸化ナトリウムや水酸化カルシウムなど、アルカリ金属の水酸化物の水溶液やアンモニア水溶液を用いることができる。この塩基性水溶液はシリコンとの反応を抑えるため弱塩基であることが望ましくアンモニア水溶液が好ましい。
洗浄液9とする有機溶剤は、水溶性クーラント4が溶解することができる性質を有しかつ水溶性クーラント4よりも沸点が低いものが好ましく、例えば炭素数が1〜6(好ましくは、1,2、3、4、5及び6の何れか2つの間の範囲)のアルコール又は炭素数が3〜6(好ましくは、3,4,5及び6)の何れか2つの間の範囲のケトンである。この有機溶剤は、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール及びアセトンからなる群から選ばれる1つからなるか又は2つ以上の混合物であればさらに好ましい。
また洗浄液9は、水、酸性水溶液、有機溶剤を少なくとも1つ用いるか又は組み合わせて2つ以上用いてもよい。
As the basic aqueous solution used as the cleaning liquid 9, for example, an aqueous solution of an alkali metal hydroxide such as sodium hydroxide or calcium hydroxide or an aqueous ammonia solution can be used. This basic aqueous solution is desirably a weak base in order to suppress reaction with silicon, and an aqueous ammonia solution is preferred.
The organic solvent used as the cleaning liquid 9 preferably has a property of dissolving the water-soluble coolant 4 and has a boiling point lower than that of the water-soluble coolant 4. For example, the organic solvent has 1 to 6 carbon atoms (preferably 1, 2 or 2). Alcohol in the range between any two of 3, 4, 5 and 6) or a ketone in the range between any two of 3 to 6 carbon atoms (preferably 3, 4, 5 and 6). . More preferably, the organic solvent is one selected from the group consisting of methanol, ethanol, isopropyl alcohol and acetone, or a mixture of two or more.
The cleaning liquid 9 may use at least one of water, an acidic aqueous solution, and an organic solvent or two or more in combination.

4.シリコン回収用固形分と液分との固液分離
シリコン回収用固形分7を分散させた洗浄液9について、固液分離を行い、シリコン屑2を含むシリコン回収用固形分15と液分12とに分離する。また、この分離に伴い、洗浄液または水をシリコン回収用固形分に供給しながら固液分離を行ってもよい。また、洗浄液または水の供給と固液分離を交互に複数回繰り返してもよい。
固液分離の方法は、特に限定されないが、例えば、遠心分離、ろ過などである。
この工程により、オイル含有率が1質量%以下のシリコン回収用固形分15を得ることができる。
シリコン回収用固形分7の洗浄液9による洗浄および固液分離に用いる装置は洗浄液の供給と固液分離が行える装置であればいかなるものであっても良いが、例えば、遠心分離機、濾過装置などの固液分離装置と、洗浄剤の供給装置を2つ以上直列に組み合わせて構成されることが好ましい。
4). Solid / Liquid Separation of Silicon Recovering Solid Content and Liquid Content The cleaning liquid 9 in which the silicon recovering solid content 7 is dispersed is subjected to solid-liquid separation to obtain a silicon recovery solid content 15 containing silicon scraps 2 and a liquid content 12. To separate. Further, along with this separation, solid-liquid separation may be performed while supplying a cleaning liquid or water to the solid content for silicon recovery. Further, the supply of the cleaning liquid or water and the solid-liquid separation may be alternately repeated a plurality of times.
The method of solid-liquid separation is not particularly limited, and examples thereof include centrifugation and filtration.
Through this step, a silicon recovery solid content 15 having an oil content of 1% by mass or less can be obtained.
The apparatus used for cleaning and solid-liquid separation of the silicon recovery solid content 7 with the cleaning liquid 9 may be any apparatus capable of supplying the cleaning liquid and solid-liquid separation. For example, a centrifuge, a filtration apparatus, etc. It is preferable that two or more solid-liquid separation devices and a cleaning agent supply device are combined in series.

シリコン回収用固形分7を洗浄液9で洗浄し、シリコン回収用固形分15を得ることにより、シリコン回収用固形分7に含まれていた不純物の多くを除去することができ、塩基性水溶液17を用いた洗浄および酸性水溶液20を用いた洗浄による不純物除去効果をより高くすることができる。
なお、シリコン回収用固形分15には、シリコン屑2などが凝集した凝集体27が存在し、この凝集体27の内部の水溶性クーラント4およびその化学反応した成分、加工部材から生じた金属屑などは除去できていないと考えられる。シリコン屑2などが凝集体27を形成する理由は明らかではないが、例えば、水溶性クーラント4などの有機成分がシリコン塊1の機械加工に伴う熱により反応し形成された高分子有機化合物が接着剤の役割を果たしシリコン屑2などを凝集させていると考えられる。
図2は、凝集体27を説明するための説明図であり、図2(a)は、シリコン回収用固形分7を分散させた洗浄液9中でのシリコン屑2の状態を説明するための模式図である。図2(a)のように洗浄液9中でのシリコン屑2は、凝集体27を形成していると考えられるため、凝集体27の内部の不純物は、洗浄液9では十分に除去できないことが考えられる。なお、洗浄液9に塩基性水溶液を用いた場合、後述する塩基性水溶液17による洗浄と同様の効果があると考えられるため、洗浄液9により除去できない凝集体27の内部の不純物は減少すると考えられる。
By washing the silicon recovery solid content 7 with the cleaning liquid 9 to obtain the silicon recovery solid content 15, most of the impurities contained in the silicon recovery solid content 7 can be removed. The effect of removing impurities by cleaning using the acidic aqueous solution 20 can be further enhanced.
In the solid content 15 for silicon recovery, there are aggregates 27 in which silicon scraps 2 and the like are aggregated, and the water-soluble coolant 4 inside the aggregates 27, the chemically reacted components thereof, and the metal scraps generated from the processed member Etc. are not considered to be removed. The reason why the silicon scrap 2 or the like forms the aggregate 27 is not clear, but, for example, a high molecular organic compound formed by the reaction of an organic component such as the water-soluble coolant 4 by the heat accompanying the machining of the silicon lump 1 is bonded. It is thought that it plays the role of an agent and agglomerates silicon scraps 2 and the like.
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the aggregate 27. FIG. 2A is a schematic diagram for explaining the state of the silicon scrap 2 in the cleaning liquid 9 in which the solid content 7 for silicon recovery is dispersed. FIG. As shown in FIG. 2A, since the silicon scrap 2 in the cleaning liquid 9 is considered to form an aggregate 27, it is considered that impurities inside the aggregate 27 cannot be sufficiently removed by the cleaning liquid 9. It is done. In addition, when a basic aqueous solution is used for the cleaning liquid 9, it is considered that there is an effect similar to the cleaning with the basic aqueous solution 17 described later. Therefore, it is considered that impurities inside the aggregate 27 that cannot be removed by the cleaning liquid 9 are reduced.

5.シリコン回収用固形分の塩基性水溶液による洗浄
シリコン回収用固形分15を塩基性水溶液17中に分散させて洗浄する。また、シリコン回収用固形分15を分散させた塩基性水溶液17を攪拌子10により攪拌することにより、シリコン回収用固形分15の洗浄を行うことができる。また、超音波分散により分散させながら洗浄することもできる。塩基性水溶液17は、塩基性の水溶液であれば特に限定されないが、例えば、アンモニア水溶液、水酸化ナトリウム水溶液である。また、洗浄時間は特に限定されないが、たとえば、30分間洗浄を行うことができる。
5. Washing with a basic aqueous solution of solids for silicon recovery The solids 15 for silicon recovery are dispersed in a basic aqueous solution 17 and washed. In addition, by stirring the basic aqueous solution 17 in which the solid content 15 for silicon recovery is dispersed with the stirrer 10, the solid content 15 for silicon recovery can be washed. It can also be washed while being dispersed by ultrasonic dispersion. Although the basic aqueous solution 17 will not be specifically limited if it is a basic aqueous solution, For example, they are ammonia aqueous solution and sodium hydroxide aqueous solution. Further, the cleaning time is not particularly limited, but for example, cleaning can be performed for 30 minutes.

シリコン回収用固形分15を水に分散させた場合、この水は、pHが5〜6.5の弱酸性を示すため、シリコン屑2などを凝集させていると考えられる高分子有機化合物は、塩基性水溶液に溶解性があると考えられる。このため、シリコン回収用固形分15を塩基性水溶液17で洗浄することにより、シリコン回収用固形分15に含まれる凝集体27を分散させることができ、また、洗浄液9による洗浄により除去できなかった塩基性水溶液に溶解性のある有機化合物などを除去することができる。   When the solid content 15 for silicon recovery is dispersed in water, the water exhibits a weak acidity with a pH of 5 to 6.5. It is considered that the basic aqueous solution is soluble. For this reason, by washing the solid content 15 for silicon recovery with the basic aqueous solution 17, the aggregate 27 contained in the solid content 15 for silicon recovery can be dispersed and cannot be removed by washing with the cleaning liquid 9. An organic compound or the like that is soluble in a basic aqueous solution can be removed.

塩基性水溶液17は、9以上11以下のpH値を有することが好ましい。また、塩基性水溶液17は、アンモニア水溶液であることが好ましい。一般的にシリコンは塩基性水溶液に溶解するため、塩基性水溶液でシリコン回収用固形分15を洗浄することにより、シリコン屑2の回収率が低下することが考えられるが、塩基性水溶液17のpH値が9以上11以下の場合、シリコンの塩基性水溶液17であるアンモニア水溶液への溶解は抑制されることが後述の実験により確認された。この理由は、明らかではないが、シリコン屑2に付着した前記高分子有機化合物などがシリコンとアルカリとの反応を抑制するためと考えられる。また、後述の実験により9以上11以下のpH値の塩基性水溶液であるアンモニア水溶液でシリコン回収用固形分15を洗浄することにより、シリコン回収用固形分15に含まれる粒子の粒径が小さくなっていることが確認された。このことから、シリコン回収用固形分15に含まれる凝集体27は、塩基性水溶液17を用いた洗浄により、分散されていると考えられる。   The basic aqueous solution 17 preferably has a pH value of 9 or more and 11 or less. The basic aqueous solution 17 is preferably an aqueous ammonia solution. Since silicon is generally dissolved in a basic aqueous solution, it is considered that the recovery rate of the silicon scrap 2 is reduced by washing the solid content 15 for silicon recovery with the basic aqueous solution. It was confirmed by an experiment described later that when the value is 9 or more and 11 or less, the dissolution of silicon in the aqueous ammonia solution that is the basic aqueous solution 17 is suppressed. The reason for this is not clear, but it is considered that the polymer organic compound or the like attached to the silicon scrap 2 suppresses the reaction between silicon and alkali. Further, by washing the silicon recovery solids 15 with an aqueous ammonia solution, which is a basic aqueous solution having a pH value of 9 or more and 11 or less, the particle size of the particles contained in the silicon recovery solids 15 is reduced by an experiment described later. It was confirmed that From this, it is considered that the aggregate 27 contained in the solid content 15 for silicon recovery is dispersed by washing with the basic aqueous solution 17.

図2(b)は、シリコン回収用固形分15を分散させた塩基性水溶液17中でのシリコン屑2の状態を説明するための説明図である。塩基性水溶液17中では、図2(b)のように凝集体27を形成していたシリコン屑2が分散されると考えられるため、凝集体27が存在することにより除去することができなかった不純物は、塩基性水溶液17中に分散され、塩基性水溶液に可溶な不純物は、除去されると考えられる。
また、塩基性水溶液17をアンモニア水溶液とすることにより、塩基性水溶液17のpH値を9以上11以下の範囲に容易に制御することができる。
本工程において用いられる洗浄装置は、塩基性水溶液の供給と固液分離が行える装置であればいかなるものであっても良いが、一例では、洗浄漕と、洗浄漕内に設けられた攪拌機、超音波発振装置とで構成されることが好ましい。
FIG. 2B is an explanatory diagram for explaining the state of the silicon scrap 2 in the basic aqueous solution 17 in which the silicon recovery solid content 15 is dispersed. In the basic aqueous solution 17, it is considered that the silicon scrap 2 forming the aggregate 27 is dispersed as shown in FIG. 2B, and therefore cannot be removed due to the presence of the aggregate 27. Impurities are dispersed in the basic aqueous solution 17, and impurities soluble in the basic aqueous solution are considered to be removed.
Moreover, the pH value of the basic aqueous solution 17 can be easily controlled in the range of 9 or more and 11 or less by using the basic aqueous solution 17 as an aqueous ammonia solution.
The cleaning device used in this step may be any device that can supply a basic aqueous solution and perform solid-liquid separation. In one example, the cleaning device, a stirrer provided in the cleaning device, It is preferable to be configured with a sound wave oscillating device.

6.酸性水溶液による洗浄
シリコン回収用固形分15を分散させた塩基性水溶液17に酸性水溶液19を加えることにより、シリコン回収用固形分15を分散させた溶液を酸性水溶液20とする。このことにより、シリコン回収用固形分15に含まれていた凝集体27を溶液に中に分散させた状態、例えば図2(b)に示した状態と同じような状態で、この溶液を酸性にすることができる。その結果、凝集体27に含まれていた酸性水溶液に可溶な金属屑などの不純物を除去することができると考えられる。
酸性水溶液19は、酸性水溶液であれば特に限定されないが、例えばフッ化水素酸、塩酸、硫酸、硝酸の何れか1つか、それらの混合物の無機酸溶液が使用できる。好ましくはフッ化水素酸が使用できる。フッ化水素酸は、鉄など多くの不純物に対し溶解性を有するからである。
6). Washing with Acidic Aqueous Solution The acidic aqueous solution 19 is added to the basic aqueous solution 17 in which the silicon recovery solid content 15 is dispersed, whereby the solution in which the silicon recovery solid content 15 is dispersed is defined as the acidic aqueous solution 20. This makes the solution acidic in a state where the aggregate 27 contained in the solid content 15 for silicon recovery is dispersed in the solution, for example, in a state similar to the state shown in FIG. can do. As a result, it is considered that impurities such as metal scrap soluble in the acidic aqueous solution contained in the aggregate 27 can be removed.
The acidic aqueous solution 19 is not particularly limited as long as it is an acidic aqueous solution. For example, any one of hydrofluoric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, and nitric acid, or an inorganic acid solution of a mixture thereof can be used. Preferably, hydrofluoric acid can be used. This is because hydrofluoric acid is soluble in many impurities such as iron.

また、シリコン回収用固形分15を分散させた酸性水溶液20を攪拌子により攪拌することにより、シリコン回収用固形分15の洗浄を行うことができる。また、超音波分散により分散させながら洗浄することもできる。
このように、シリコン回収用固形分15を塩基性水溶液17で洗浄した後、連続して酸性水溶液20で洗浄することにより、不純物除去効果を劇的に高めることができる。この理由として、塩基性水溶液17を用いた洗浄によりシリコン回収用固形分15の分散が進んだため、酸性水溶液20と金属不純物との接触確率が大きくなり不純物の低減につながると推測される。
酸性水溶液20のpHは、7未満であればよいが、0〜2が好ましい。この酸性水溶液20のpHは、例えば、0、0.5、1、1.5、2である。この酸性水溶液20のpHは、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。
また、酸性水溶液20による洗浄時間は、特に限定されないが、1時間以上が好ましい。
本工程において用いられる洗浄装置は酸性水溶液の供給と固液分離が行える装置であればいかなるものであっても良いが、一例では、洗浄漕と、洗浄漕内に設けられた攪拌機、超音波発信装置とで構成されることが好ましい。
Further, the silicon recovery solid content 15 can be washed by stirring the acidic aqueous solution 20 in which the silicon recovery solid content 15 is dispersed with a stirrer. It can also be washed while being dispersed by ultrasonic dispersion.
As described above, after the solid content 15 for silicon recovery is washed with the basic aqueous solution 17 and then continuously washed with the acidic aqueous solution 20, the impurity removal effect can be dramatically enhanced. As a reason for this, it is presumed that the contact probability between the acidic aqueous solution 20 and the metal impurities is increased and the impurities are reduced because the dispersion of the solids 15 for silicon recovery progressed by washing with the basic aqueous solution 17.
Although pH of the acidic aqueous solution 20 should just be less than 7, 0-2 are preferable. The acidic aqueous solution 20 has a pH of, for example, 0, 0.5, 1, 1.5, or 2. The pH of the acidic aqueous solution 20 may be within a range between any two of the numerical values exemplified here.
Moreover, although the washing | cleaning time by the acidic aqueous solution 20 is not specifically limited, 1 hour or more is preferable.
The cleaning device used in this step may be any device that can supply an acidic aqueous solution and perform solid-liquid separation. For example, the cleaning device, a stirrer provided in the cleaning device, ultrasonic transmission It is preferable to be comprised with an apparatus.

7.固液分離およびシリコン回収用固形分の乾燥
次に、シリコン回収用固形分15を分散させた酸性水溶液20について固液分離を行い、シリコン屑2を含むシリコン回収用固形分22と液分に分離する。また、このシリコン回収用固形分22を乾燥させることができる。このことにより、不純物が十分に除去されたシリコン回収用固形分22を得ることができる。また、この分離に伴い、洗浄液または水をシリコン回収用固形分に供給しながら固液分離を行ってもよい。また、洗浄液または水の供給と固液分離を交互に複数回繰り返してもよい。また、得られたシリコン回収用固形分22を水により洗浄することにより酸性水溶液20の成分を除去してもよい。
固液分離の方法は、特に限定されないが、例えば、遠心分離、ろ過などである。また、乾燥機を用いて酸性水溶液20を蒸発させてもよい。
7). Solid-liquid separation and drying of solids for silicon recovery Next, solid-liquid separation is performed on the acidic aqueous solution 20 in which the solids 15 for silicon recovery are dispersed to separate the liquids into solids 22 for silicon recovery including silicon waste 2. To do. Moreover, the solid content 22 for silicon recovery can be dried. As a result, it is possible to obtain the silicon recovery solid content 22 from which impurities are sufficiently removed. Further, along with this separation, solid-liquid separation may be performed while supplying a cleaning liquid or water to the solid content for silicon recovery. Further, the supply of the cleaning liquid or water and the solid-liquid separation may be alternately repeated a plurality of times. Moreover, you may remove the component of the acidic aqueous solution 20 by wash | cleaning the obtained solid content 22 for silicon | silicone collection | recovery with water.
The method of solid-liquid separation is not particularly limited, and examples thereof include centrifugation and filtration. Further, the acidic aqueous solution 20 may be evaporated using a dryer.

本工程において用いられる装置は水の供給と固液分離が行える装置であればいかなるものであっても良いが、例えば、遠心分離機、濾過装置又は蒸留装置などの固液分離装置と、純水供給装置を2つ以上直列に組み合わせて構成される。   The apparatus used in this step may be any apparatus that can supply water and perform solid-liquid separation. For example, a solid-liquid separation apparatus such as a centrifuge, a filtration apparatus or a distillation apparatus, and pure water Two or more supply devices are combined in series.

8.溶融工程およびシリコン塊の形成工程
次にシリコン回収用固形分22を坩堝に入れ加熱することにより、シリコン回収用固形分22を溶融させることができる。また、この溶融シリコンの入った坩堝を傾け、冷却容器に溶融シリコンを出湯させ冷却することにより、シリコン塊を得ることができる。このことにより、砥粒などの不純物を坩堝内に残し、溶融したシリコンだけを出湯することができるため、不純物が除去されたシリコン塊を得ることができる。
シリコン回収用固形分22を入れる坩堝は特に限定されないが、例えば、カーボン坩堝である。また、シリコン回収用固形分22を溶融させる温度は、シリコンの融点以上の温度であれば特に限定されないが、例えば、1800℃まで加熱することができる。また、シリコン回収用固形分22を溶融させるための炉は、特に限定されないが、例えば、誘導加熱装置を用いることができる。
8). Melting step and silicon lump forming step Next, the silicon recovery solid component 22 can be melted by placing the silicon recovery solid component 22 in a crucible and heating it. Moreover, a silicon lump can be obtained by tilting the crucible containing the molten silicon, pouring molten silicon into a cooling container and cooling it. Thus, impurities such as abrasive grains can be left in the crucible, and only molten silicon can be discharged, so that a silicon lump from which impurities have been removed can be obtained.
Although the crucible which puts the silicon | silicone collection | recovery solid content 22 is not specifically limited, For example, it is a carbon crucible. Moreover, the temperature at which the solid content for silicon recovery 22 is melted is not particularly limited as long as the temperature is equal to or higher than the melting point of silicon. Further, the furnace for melting the silicon recovery solid content 22 is not particularly limited, and for example, an induction heating device can be used.

9.溶融後洗浄工程
次に、得られたシリコン塊を酸性水溶液および塩基性水溶液でそれぞれ洗浄することができる。このことにより、再付着不純物の除去およびシリコン塊中の金属(鉄、アルミなど)および金属化合物(鉄シリサイドなど)を除去することができる。また、溶融後洗浄工程の前にシリコン塊を適宜(例えば1cm以上10cm以下の径)に粉砕しておくことができる。このことにより不純物除去効果が大きくなるからである。
酸性水溶液は、特に限定されないが、例えば、フッ化水素水溶液を用いることができる。また、塩基性水溶液は、特に限定されないが、例えば、水酸化ナトリウム水溶液を用いることができる。
9. Cleaning step after melting Next, the obtained silicon lump can be washed with an acidic aqueous solution and a basic aqueous solution, respectively. As a result, it is possible to remove the reattached impurities and remove the metal (iron, aluminum, etc.) and the metal compound (iron silicide, etc.) in the silicon lump. In addition, the silicon lump can be appropriately pulverized (for example, a diameter of 1 cm or more and 10 cm or less) before the post-melting cleaning step. This is because the effect of removing impurities is increased.
Although acidic aqueous solution is not specifically limited, For example, hydrogen fluoride aqueous solution can be used. The basic aqueous solution is not particularly limited, and for example, a sodium hydroxide aqueous solution can be used.

10.真空溶融工程
次に、シリコン塊を坩堝内に投入し加熱することにより、シリコン塊を溶融させ、溶融シリコンとすることができる。この溶融シリコンを攪拌しながら雰囲気を減圧または真空にすることができる。このことにより、溶融シリコンに含まれるリンなどを除去することができる。また、この溶融シリコンを冷却することにより不純物が除去されたシリコン塊を得ることができる。
溶融シリコンの雰囲気は、リンなどの不純物が除去できる圧力ならば特に限定されないが、例えば、1×10-2Pa程度とすることができる。
10. Vacuum melting step Next, the silicon lump is charged into a crucible and heated to melt the silicon lump to obtain molten silicon. While stirring the molten silicon, the atmosphere can be reduced in pressure or vacuum. As a result, phosphorus contained in the molten silicon can be removed. Moreover, the silicon lump from which the impurity was removed can be obtained by cooling this molten silicon.
The atmosphere of the molten silicon is not particularly limited as long as it is a pressure capable of removing impurities such as phosphorus, but can be set to about 1 × 10 −2 Pa, for example.

11.リーチング工程
次に、シリコン塊を微粒子状に粉砕し、酸性水溶液中で洗浄することができる。このことにより、粒界に析出した重金属成分を除去することができる。
11. Leaching step Next, the silicon lump can be pulverized into fine particles and washed in an acidic aqueous solution. Thereby, the heavy metal component deposited on the grain boundary can be removed.

12.偏析工程
次に、シリコン微粒子を坩堝に入れ加熱することにより溶融シリコンを得ることができる。この溶融シリコンを一方向凝固させ、シリコン塊を得ることができる。このことにより、不純物がシリコン塊の一部に集まるため、不純物が多く含まれる部分を除去して残りの部分を太陽電池用シリコン原料とすることができる。
なお、真空溶融工程、リーチング工程、偏析工程を行う順番は、任意に変えることができる。
12 Segregation process Next, molten silicon can be obtained by placing silicon fine particles in a crucible and heating. The molten silicon can be solidified in one direction to obtain a silicon mass. As a result, impurities gather in a part of the silicon lump, so that a portion containing a large amount of impurities can be removed and the remaining portion can be used as a silicon raw material for solar cells.
In addition, the order which performs a vacuum melting process, a leaching process, and a segregation process can be changed arbitrarily.

実験
1.遊離砥粒を用いたシリコンインゴットの機械加工により生じた廃液を用いたシリコン屑の回収実験およびシリコン精製実験(実施例1)
<廃液の遠心分離、蒸留>
まず、マルチワイヤソーおよび加工用スラリを用いてシリコンインゴットの切断加工を行ない、シリコンインゴットの切断加工の際に発生した廃液を回収した。ここで、加工用スラリのクーラントとしては水溶性オイル(大智化学産業(株)製、ルナクーラント)が用いられ、加工用スラリに含まれる遊離砥粒としてはシナノ製のシリコンカーバイドGC#1000(平均粒子径約11μm)が用いられた。
Experiment 1. Recovery experiment and silicon purification experiment of silicon waste using waste liquid generated by machining of silicon ingot using loose abrasive (Example 1)
<Centrifuge and distillation of waste liquid>
First, the silicon ingot was cut using a multi-wire saw and a processing slurry, and the waste liquid generated during the cutting of the silicon ingot was collected. Here, water-soluble oil (Luna Coolant, manufactured by Ochi Chemical Industry Co., Ltd.) is used as the coolant for the processing slurry, and silicon carbide GC # 1000 (average) made from Shinano is used as the free abrasive grains contained in the processing slurry. A particle size of about 11 μm) was used.

次に、上記のシリコンインゴットの切断加工の際に発生した廃液3を遠心分離機に投入した後に遠心力が500Gとなるように遠心分離を行なうことによって、砥粒(遊離砥粒)が主成分のシリコン回収用固形分と、クーラントおよびシリコン屑が主成分の液分とに分離した。
次に、上記で得られたクーラントおよびシリコン屑が主成分の液分を遠心分離機に投入した後に遠心力が3500Gとなるように遠心分離を行なうことによって、クーラントが主成分の液分と、シリコン屑および砥粒が主成分のシリコン回収用固形分とに分離した。
次に、上記で得られたシリコン回収用固形分を温度が200℃で圧力が76Torrの雰囲気内に設置して蒸留を行い、再生クーラント5とシリコン回収用固形分7とに分離した。そして、乾燥後のシリコン回収用固形分7(第1固形分)中の不純物の含有量(重量)を調査した結果を表1に示す。なお、表1においてppmとは質量ppmであり、%とは質量%である。以後の表についても同様である。
Next, the waste liquid 3 generated during the cutting process of the silicon ingot is put into a centrifuge and then centrifuged so that the centrifugal force becomes 500 G, whereby abrasive grains (free abrasive grains) are the main components. The solid content for recovering silicon and the liquid component containing the coolant and silicon waste as main components were separated.
Next, by adding the liquid component mainly composed of the coolant and silicon scrap obtained above to the centrifuge, by performing the centrifugal separation so that the centrifugal force becomes 3500G, Silicon scraps and abrasive grains were separated into the main component of silicon recovery solids.
Next, the solid content for silicon recovery obtained above was placed in an atmosphere having a temperature of 200 ° C. and a pressure of 76 Torr, and was distilled to separate the regenerated coolant 5 and the solid content 7 for silicon recovery. Table 1 shows the results of examining the content (weight) of impurities in the solid content 7 (first solid content) for silicon recovery after drying. In Table 1, ppm is mass ppm, and% is mass%. The same applies to the subsequent tables.

Figure 2011218503
Figure 2011218503

ここで、乾燥後のシリコン回収用固形分7中のボロン、リンおよび鉄の含有量は、ボロンはICP質量分析計、リンおよび鉄はICP発光分析(Inductively Coupled Plasma Spectrometry)により測定して得られた値である。
また、乾燥後のシリコン回収用固形分7中の炭素の含有量は、シリコン回収用固形分7をフッ酸(フッ化水素水溶液)と硝酸との混合液を用いた処理および水酸化ナトリウム水溶液を用いた処理を行った後の残留物の重量を測定することにより炭化ケイ素(砥粒)の重量を測定し、この重量から計算した値である。
また、シリコン回収用固形分7中のオイルの含有量は、示唆熱天秤装置を用いてシリコン回収用固形分7の重量変化を測定することにより得られた値である。
また、シリコン回収用固形分7中の酸素の含有量は、EDAX製のエネルギー分散型X線分析装置を用いて測定することにより得られた値である。なお、以後の実験における不純物の含有量の測定も同様の方法で行った。
Here, the content of boron, phosphorus and iron in the solid content 7 for silicon recovery after drying is obtained by measuring boron with an ICP mass spectrometer and phosphorus and iron with ICP emission spectrometry (Inductively Coupled Plasma Spectrometry). Value.
In addition, the carbon content in the solid content 7 for silicon recovery after drying is determined by treating the solid content 7 for silicon recovery with a mixed solution of hydrofluoric acid (aqueous hydrogen fluoride) and nitric acid and an aqueous sodium hydroxide solution. It is a value calculated from the weight of the silicon carbide (abrasive grains) measured by measuring the weight of the residue after the treatment used.
The oil content in the silicon recovery solid content 7 is a value obtained by measuring the weight change of the silicon recovery solid content 7 using a suggestion thermobalance device.
Further, the oxygen content in the solid content 7 for silicon recovery is a value obtained by measurement using an energy dispersive X-ray analyzer manufactured by EDAX. The impurity content in the subsequent experiments was also measured in the same manner.

また、シリコン回収用固形分7の外観は数mmの凝集体となっていることが観察された。この凝集の原因を解明するため、シリコン回収用固形分7をメタノールに溶解した溶液をガスクロマトグラフィーで分析を行った。その結果、オイルの主成分であるグリコール以外にグリコールが分解または重合されたものと考えられる有機化合物(以下、グリコール変性物と称す。)が存在することが確認された。
この結果から、これらの有機化合物が接着剤の働きをして、シリコン屑、金属屑、砥粒などを凝集させていると推測された。
したがって、凝集体は、有機化合物を介して、シリコン、ワイヤ切屑、砥粒を含む凝集体となっており、グリコール変性物を除去しない限り、凝集体の内部のワイヤ切屑を除去することは困難であることがわかった。
Moreover, it was observed that the external appearance of the solid content 7 for silicon recovery was an aggregate of several mm. In order to elucidate the cause of this aggregation, a solution obtained by dissolving the solid content 7 for silicon recovery in methanol was analyzed by gas chromatography. As a result, it was confirmed that there was an organic compound (hereinafter referred to as a glycol-modified product) in which glycol was considered to be decomposed or polymerized in addition to the main component of oil.
From these results, it was speculated that these organic compounds acted as adhesives to agglomerate silicon scraps, metal scraps, abrasive grains, and the like.
Therefore, the aggregate is an aggregate containing silicon, wire chips, and abrasive grains via an organic compound, and it is difficult to remove the wire chips inside the aggregate unless the glycol-modified product is removed. I found out.

<洗浄液による洗浄>
上記の乾燥後のシリコン回収用固形分7を洗浄液である純水(25℃)中に分散させて純水を攪拌しながら1時間保持した。
その後、シリコン回収用固形分7が分散した純水を濾過することにより、固液分離し、液分とシリコン回収用固形分15(第2固形分)とに分離した。
次にシリコン回収用固形分15について粒度分布測定を行った。
図3は、シリコン回収用固形分15(第2固形分)とシリコン回収用固形分22(第3固形分)について行った粒度分布測定の結果を示す粒度分布図である。図3からシリコン回収用固形分15は1mmから10mmの粒径を有していることがわかる。
また、シリコン回収用固形分15を水に分散させた場合、この水は、pHが5〜6.5の弱酸性を示した。このことから、シリコン屑などを凝集させていると考えられる高分子有機化合物は、塩基性水溶液に溶解性があると考えられる。
<Cleaning with cleaning solution>
The dried silicon recovery solid content 7 was dispersed in pure water (25 ° C.) as a cleaning liquid, and the pure water was held for 1 hour while stirring.
Thereafter, the pure water in which the solid content for silicon recovery 7 was dispersed was filtered to separate into solid and liquid, and separated into a liquid content and a solid content for silicon recovery 15 (second solid content).
Next, the particle size distribution was measured for the solid content 15 for silicon recovery.
FIG. 3 is a particle size distribution diagram showing the results of the particle size distribution measurement performed on the silicon recovery solid content 15 (second solid content) and the silicon recovery solid content 22 (third solid content). It can be seen from FIG. 3 that the solid content 15 for silicon recovery has a particle size of 1 to 10 mm.
Moreover, when solid content 15 for silicon | silicone collection | recovery was disperse | distributed to water, this water showed weak acidity with a pH of 5-6.5. From this, it is considered that the polymer organic compound that is considered to aggregate silicon scraps is soluble in the basic aqueous solution.

<塩基性水溶液による洗浄>
シリコン回収用固形分15を塩基性水溶液17である1〜10質量%程度のアンモニア水溶液(シリコン回収用固形分15とアンモニア水溶液の質量比1:5)中に分散させて、アンモニア水溶液を攪拌しながら30分保持した。
<酸性水溶液による洗浄>
その後、アンモニア水溶液中に酸性水溶液19である25〜50質量%のフッ化水素酸を添加し、pHが1以上2以下の酸性水溶液20とし、シリコン回収用固形分15が分散された酸性水溶液20を攪拌しながら1時間保持した。
その後、シリコン回収用固形分15が分散された酸性水溶液20をろ過することにより、液分と、シリコン回収用固形分22とに分離した。このシリコン回収用固形分22に付着したフッ酸を水で洗い流した後に、上記と同様にして、シリコン回収用固形分22(第3固形分)中のボロン、リン、鉄、炭素、酸素およびオイルの含有量を測定した。この測定結果を表1に示す。
<Washing with basic aqueous solution>
The solid content 15 for silicon recovery is dispersed in a basic aqueous solution 17 in an aqueous ammonia solution of about 1 to 10% by mass (mass ratio of the solid content 15 for silicon recovery and the aqueous ammonia solution 1: 5), and the aqueous ammonia solution is stirred. For 30 minutes.
<Washing with acidic aqueous solution>
Then, 25-50 mass% hydrofluoric acid which is the acidic aqueous solution 19 is added to the aqueous ammonia solution to obtain an acidic aqueous solution 20 having a pH of 1 or more and 2 or less, and the acidic aqueous solution 20 in which the solid content 15 for silicon recovery is dispersed. Was held for 1 hour with stirring.
Then, the acidic aqueous solution 20 in which the solid content 15 for silicon recovery was dispersed was filtered to separate the liquid component and the solid content 22 for silicon recovery. After rinsing off the hydrofluoric acid adhering to the silicon recovery solid content 22 with water, boron, phosphorus, iron, carbon, oxygen and oil in the silicon recovery solid content 22 (third solid content) in the same manner as described above. The content of was measured. The measurement results are shown in Table 1.

表1に示すように、純水、アンモニア水溶液およびフッ酸を用いた洗浄工程によって、シリコン回収用固形分からボロン、リン、鉄および酸素が除去されるとともに、オイルが除去されたことが確認された。
次に、シリコン回収用固形分22(第3固形分)について粒度分布測定を行った。この測定結果を図3に示す。図3からシリコン回収用固形分22は1mm前後の粒径を有していることがわかった。シリコン回収用固形分15(第2固形分)の粒度分布と比較すると、シリコン回収用固形分22は粒径が小さくなっていることがわかった。このことから、塩基性水溶液17および酸性水溶液20でそれぞれ洗浄したシリコン回収用固形分22は、シリコン屑などを凝集させると考えられる有機化合物が除去されており、凝集体を形成していたシリコン屑などが分散されていることが推測された。
As shown in Table 1, it was confirmed that boron, phosphorus, iron and oxygen were removed from the solids for silicon recovery and oil was removed by the cleaning process using pure water, aqueous ammonia solution and hydrofluoric acid. .
Next, the particle size distribution measurement was performed for the solid content 22 (third solid content) for silicon recovery. The measurement results are shown in FIG. From FIG. 3, it was found that the silicon recovery solid content 22 had a particle size of about 1 mm. As compared with the particle size distribution of the silicon recovery solid content 15 (second solid content), it was found that the silicon recovery solid content 22 had a smaller particle size. From this, the silicon recovery solids 22 washed with the basic aqueous solution 17 and the acidic aqueous solution 20 are free from organic compounds that are considered to agglomerate silicon debris and the like, and silicon debris forming aggregates Etc. are estimated to be dispersed.

<溶融工程およびシリコン塊の形成工程>
シリコン回収用固形分22をカーボン坩堝中に投入した後に誘導加熱装置によってカーボン坩堝を1800℃まで加熱することによってシリコン回収用固形分22を溶融して溶融シリコンを作製した。
そして、カーボン坩堝を傾けることによって、カーボン坩堝中の溶融シリコンをカーボン鋳型の冷却容器に出湯した。この冷却容器内の溶融シリコンを冷却することにより溶融シリコンを凝固させてシリコン塊を得た。
このようにして得られたシリコン塊について、上記と同様にして、ボロン、リン、鉄、炭素、酸素およびオイルの含有量を測定した。この測定結果を表1に示す。表1に示すように、上記の溶融工程およびシリコン塊の形成工程によって、主に砥粒(炭化ケイ素)に含まれる炭素および酸素が除去されたことが確認された。
<Melting step and silicon lump formation step>
After the silicon recovery solid content 22 was put into the carbon crucible, the silicon recovery solid content 22 was melted by heating the carbon crucible to 1800 ° C. with an induction heating device to produce molten silicon.
Then, by tilting the carbon crucible, the molten silicon in the carbon crucible was discharged into a carbon mold cooling vessel. By cooling the molten silicon in the cooling container, the molten silicon was solidified to obtain a silicon lump.
About the silicon lump obtained in this way, the contents of boron, phosphorus, iron, carbon, oxygen and oil were measured in the same manner as described above. The measurement results are shown in Table 1. As shown in Table 1, it was confirmed that carbon and oxygen mainly contained in the abrasive grains (silicon carbide) were removed by the melting step and the silicon lump formation step.

<フッ化水素酸および水酸化ナトリウム水溶液による溶融後洗浄工程>
上記のようにして形成されたシリコン塊を1cm以上10cm以下の径)に破砕し、フッ化水素酸で洗浄し、その後、水酸化ナトリウム溶液により洗浄を行った。このことにより、再付着不純物の除去と同時にシリコン塊中の金属(鉄、アルミなど)および金属化合物(鉄シリサイドなど)を除去することが可能である。
フッ化水素酸による洗浄では、フッ化水素濃度が1質量%程度のフッ化水素水溶液(25℃)中にシリコン塊を浸漬させて攪拌しながら1時間保持した。そして、シリコン塊に付着したフッ化水素水溶液を水で洗い流した。
水酸化ナトリウム水溶液による洗浄では、上記のようにしてフッ化水素水溶液を水で洗い流した後のシリコン塊を水酸化ナトリウム濃度が3質量%〜5質量%程度の水酸化ナトリウム水溶液(25℃)中に浸漬させて攪拌しながら1時間保持した。その後、シリコン塊に付着した水酸化ナトリウム水溶液を水で洗い流した。
<Post-melt washing step with hydrofluoric acid and aqueous sodium hydroxide>
The silicon lump formed as described above was crushed to a diameter of 1 cm or more and 10 cm or less, washed with hydrofluoric acid, and then washed with a sodium hydroxide solution. This makes it possible to remove the metal (iron, aluminum, etc.) and the metal compound (iron silicide, etc.) in the silicon block simultaneously with the removal of the reattachment impurities.
In the cleaning with hydrofluoric acid, the silicon lump was immersed in a hydrogen fluoride aqueous solution (25 ° C.) having a hydrogen fluoride concentration of about 1% by mass and held for 1 hour while stirring. And the hydrogen fluoride aqueous solution adhering to the silicon lump was washed away with water.
In washing with an aqueous sodium hydroxide solution, the silicon mass after the aqueous hydrogen fluoride solution is washed away with water as described above is placed in an aqueous sodium hydroxide solution (25 ° C.) having a sodium hydroxide concentration of about 3 mass% to 5 mass%. It was immersed in and held for 1 hour with stirring. Thereafter, the aqueous sodium hydroxide solution adhering to the silicon mass was washed away with water.

そして、これらの洗浄を行ったシリコン塊について、上記と同様にして、ボロン、リン、鉄、炭素、酸素、オイルの含有量を測定した。この測定結果を表1に示す。
表1に示すように、上記のフッ化水素水溶液による洗浄工程および水酸化ナトリウム水溶液による洗浄工程によって、シリコン塊から砥粒(炭化ケイ素)に含まれる炭素および酸素が大量に除去されるとともに、ボロンと鉄もわずかに除去されることが確認された。
And about the silicon lump which performed these washing | cleaning, it carried out similarly to the above, and measured content of boron, phosphorus, iron, carbon, oxygen, and oil. The measurement results are shown in Table 1.
As shown in Table 1, a large amount of carbon and oxygen contained in the abrasive grains (silicon carbide) are removed from the silicon lump by the above-described cleaning step using an aqueous hydrogen fluoride solution and the cleaning step using an aqueous sodium hydroxide solution. It was confirmed that iron was also removed slightly.

<真空溶融工程>
次に、上記のように水酸化ナトリウム水溶液で洗浄されたシリコン塊をカーボン坩堝内に投入した後に誘導加熱装置によってカーボン坩堝を1600℃まで加熱してシリコン塊を溶融して溶融シリコンを作製した。
そして、溶融シリコンが収容されたカーボン坩堝を1600℃に保持したままでカーボン坩堝が設置された容器内の圧力を10-2Pa程度にして溶融シリコンを攪拌しながら3時間保持した。
<Vacuum melting process>
Next, after the silicon lump washed with the sodium hydroxide aqueous solution as described above was put into the carbon crucible, the carbon crucible was heated to 1600 ° C. by an induction heating device to melt the silicon lump to produce molten silicon.
Then, while maintaining the carbon crucible containing the molten silicon at 1600 ° C., the pressure in the container in which the carbon crucible was installed was set to about 10 −2 Pa, and the molten silicon was held for 3 hours while stirring.

<リーチング工程>
上記の真空溶融工程後のシリコン塊を粒子径1mm以下のシリコン粉末が98%以上となる粒子径分布となるように粉砕した後に、粒界析出した重金属分を除去するために、5質量%のフッ化水素酸(25℃)中に浸漬させて攪拌しながら4時間保持した。そして、シリコン粉末に付着したフッ化水素酸を水で洗い流した。
なお、粒子径分布の測定はJIS R1629に準拠した方法で測定したものを意味する。
<Leaching process>
After pulverizing the silicon lump after the above-mentioned vacuum melting step so that the silicon powder having a particle size of 1 mm or less has a particle size distribution of 98% or more, 5 mass% It was immersed in hydrofluoric acid (25 ° C.) and held for 4 hours with stirring. Then, hydrofluoric acid adhering to the silicon powder was washed away with water.
In addition, the measurement of particle diameter distribution means what was measured by the method based on JISR1629.

<偏析工程>
上記のリーチング工程後のシリコン粉末を溶融させて溶融シリコンとした後に一方向凝固を行なった。具体的には、250kgのシリコンを溶融し、一方向凝固により、680mm角×高さ235mmのシリコン塊を得、前記のシリコンの上部30mm、側面各10mm、下部10mmをバンドソーにて切断、除去し、内部の660mm角×195mm(200kg)を太陽電池用シリコン原料とした。
その後、上記と同様にして、上記の太陽電池用シリコン原料のボロン、リン、鉄、炭素、酸素、およびオイルの含有量を測定した。その測定結果を表1に示す。
表1に示すように、上記の偏析工程によって、鉄、砥粒(炭化ケイ素)に含まれる炭素および酸素が大量に除去されることが確認された。
<Segregation process>
The silicon powder after the above leaching process was melted to obtain molten silicon, and then unidirectional solidification was performed. Specifically, 250 kg of silicon is melted and unidirectionally solidified to obtain a silicon block of 680 mm square × 235 mm in height, and the upper 30 mm of the silicon, 10 mm of each side, and 10 mm of the lower part are cut and removed with a band saw. The inner 660 mm square × 195 mm (200 kg) was used as the silicon raw material for solar cells.
Thereafter, in the same manner as described above, the contents of boron, phosphorus, iron, carbon, oxygen, and oil of the silicon raw material for solar cells were measured. The measurement results are shown in Table 1.
As shown in Table 1, it was confirmed that a large amount of carbon and oxygen contained in iron and abrasive grains (silicon carbide) were removed by the segregation process.

2.固定砥粒を用いたシリコン塊の機械加工により生じた廃液を用いたシリコン屑の回収実験およびシリコン精製実験(実施例2)
<廃液の回収および蒸留>
ワイヤにダイヤモンドを付着させ、ダイヤモンドの剥離を抑制するためにめっきを施したワイヤ(固定砥粒ワイヤ)を装着させたマルチワイヤソー装置を用いてプロピレングリコールを主成分としたクーラントをかけながらシリコンウェハの切断を行った。このマルチワイヤソー装置から回収された廃液から実施例1同様に蒸留装置を用いて固液分離を行い、シリコン回収用固形分7を得た。このシリコン回収用固形分7(第1固形分)について、ボロン、リン、鉄、炭素、酸素、およびオイルの含有量を測定した。その測定結果を表2に示す。
2. Example of silicon waste recovery experiment and silicon purification experiment using waste liquid generated by machining of silicon lump using fixed abrasive (Example 2)
<Recovery and distillation of waste liquid>
While applying a coolant mainly composed of propylene glycol using a multi-wire saw device with diamond attached to the wire and a plated wire (fixed abrasive wire) to suppress the peeling of the diamond, Cutting was performed. Solid waste was recovered from the waste liquid recovered from this multi-wire saw apparatus using a distillation apparatus in the same manner as in Example 1 to obtain a solid content 7 for silicon recovery. About this silicon | silicone collection | recovery solid content 7 (1st solid content), content of boron, phosphorus, iron, carbon, oxygen, and oil was measured. The measurement results are shown in Table 2.

Figure 2011218503
Figure 2011218503

本実験により得られたシリコン回収用固形分7は表2の通り、オイル成分が非常に多いことがわかった。また、固定砥粒ワイヤを用いているため、砥粒成分である炭素の含有率が実施例1により回収したシリコン回収用固形分7と比較すると非常にすくないことがわかった。   As shown in Table 2, it was found that the solid content 7 for silicon recovery obtained in this experiment had a very large amount of oil components. Moreover, since the fixed abrasive wire was used, it turned out that the content rate of the carbon which is an abrasive grain component is very short compared with the silicon | silicone collection | recovery solid content 7 collect | recovered by Example 1. FIG.

<洗浄液による洗浄>
上記の乾燥後のシリコン回収用固形分7を洗浄液9である純水(25℃)中に浸漬させて、純水を攪拌しながら1時間保持した。その後、濾過で固液分離し、シリコン回収用固形分15を得た。
<Cleaning with cleaning solution>
The solid content 7 for silicon recovery after drying was immersed in pure water (25 ° C.) as the cleaning liquid 9, and the pure water was held for 1 hour with stirring. Thereafter, solid-liquid separation was performed by filtration to obtain a solid content 15 for silicon recovery.

<塩基性水溶液洗浄工程>
上記洗浄後のシリコン回収用固形分15を塩基性水溶液17である1〜10質量%程度のアンモニア水溶液に浸漬(固液質量比1:5)させて、アンモニア水溶液を攪拌しながら30分保持した。
<酸性水溶液洗浄工程>
その後、アンモニア水溶液中に酸性水溶液19である25〜50質量%のフッ化水素酸を添加し、pHを1以上2以下の酸性水溶液20とした。シリコン回収用固形分15を酸性水溶液20に分散させた状態で攪拌しながら1時間保持した。この酸性水溶液20について固液分離および水による洗浄を行い、シリコン回収用固形分22(第3固形分)を得た。
<Basic aqueous solution washing process>
The solid content 15 for silicon recovery after washing was immersed in a basic aqueous solution 17 of about 1 to 10% by mass of ammonia aqueous solution (solid-liquid mass ratio 1: 5), and the aqueous ammonia solution was held for 30 minutes while stirring. .
<Acid aqueous solution washing process>
Then, 25-50 mass% hydrofluoric acid which is the acidic aqueous solution 19 was added in the ammonia aqueous solution, and it was set as the acidic aqueous solution 20 whose pH is 1 or more and 2 or less. The solid content 15 for collecting silicon was dispersed in the acidic aqueous solution 20 and held for 1 hour with stirring. The acidic aqueous solution 20 was subjected to solid-liquid separation and washing with water to obtain a silicon recovery solid content 22 (third solid content).

シリコン回収用固形分22に付着したフッ酸を水で洗い流した後に、上記と同様にして、シリコン回収用固形分22(第3固形分)中のボロン、リン、鉄、炭素、酸素およびオイルの含有量を測定した。この測定結果を表2に示す。表2に示すように、純水とアンモニア水溶液およびフッ酸を用いた洗浄工程によって、シリコン回収用固形分からボロン、リン、鉄および酸素が除去されるとともに、オイルが除去されたことが確認された。
また、C濃度は0.1質量%程度であり、これはスライスワイヤからのダイヤモンドの剥離、磨耗に起因しているものと考えられる。
After rinsing the hydrofluoric acid adhering to the silicon recovery solids 22 with water, the boron, phosphorus, iron, carbon, oxygen, and oil of the silicon recovery solids 22 (third solids) in the same manner as described above. The content was measured. The measurement results are shown in Table 2. As shown in Table 2, it was confirmed that boron, phosphorus, iron and oxygen were removed from the solid content for silicon recovery and oil was removed by the cleaning process using pure water, aqueous ammonia solution and hydrofluoric acid. .
Further, the C concentration is about 0.1% by mass, which is considered to be caused by peeling and abrasion of diamond from the slice wire.

固定砥粒を用いたシリコン塊の機械加工より得られた廃液から得られたシリコン回収用固形分7はオイルの割合が50質量%と非常に多いが、洗浄液9での洗浄、塩基性水溶液17での洗浄および酸性水溶液20での洗浄を行うことにより、オイル成分をほとんど除去することができることがわかった。また、オイル成分をほとんど除去できることにより、グリコール変性物による溶融工程のSiC化を抑えることができることがわかった。   The silicon recovery solid content 7 obtained from the waste liquid obtained by machining the silicon lump using the fixed abrasive has a very high oil ratio of 50% by mass. It was found that the oil component can be almost removed by washing with water and washing with the acidic aqueous solution 20. It was also found that the ability to remove most of the oil component can suppress the formation of SiC in the melting step by the glycol-modified product.

<溶融工程およびシリコン塊の形成工程>
上記のようにフッ酸を水で洗い流した後に乾燥させたシリコン回収用固形分22をカーボン坩堝中に投入した後に誘導加熱装置によってカーボン坩堝を1800℃まで加熱することによってシリコン回収用固形分22を溶融して溶融シリコンを作製した。
そして、カーボン坩堝を傾けることによって、カーボン坩堝中の溶融シリコンをカーボン鋳型の冷却容器に出湯した。この冷却容器内の溶融シリコンを冷却することにより溶融シリコンを凝固させてシリコン塊を得た。
このようにして得られたシリコン塊について、上記と同様にして、ボロン、リン、鉄、炭素、酸素およびオイルの含有量を測定した。この測定結果を表2に示す。
表2に示すように、上記の溶融工程およびシリコン塊の形成工程によって、炭素(砥粒である炭化ケイ素)および酸素が除去されたことが確認された。
<Melting step and silicon lump formation step>
As described above, after the hydrofluoric acid is washed away with water and dried, the silicon recovery solid content 22 is put into the carbon crucible, and then the carbon crucible is heated to 1800 ° C. by an induction heating device to thereby obtain the silicon recovery solid content 22. Molten silicon was produced by melting.
Then, by tilting the carbon crucible, the molten silicon in the carbon crucible was discharged into a carbon mold cooling vessel. By cooling the molten silicon in the cooling container, the molten silicon was solidified to obtain a silicon lump.
About the silicon lump obtained in this way, the contents of boron, phosphorus, iron, carbon, oxygen and oil were measured in the same manner as described above. The measurement results are shown in Table 2.
As shown in Table 2, it was confirmed that carbon (silicon carbide as abrasive grains) and oxygen were removed by the melting step and the silicon lump formation step.

固定砥粒を用いてシリコン塊の切断を行った際に排出される廃液から得られるシリコン回収用固形分7には、前記の通り炭素成分(砥粒成分)が0.1%と遊離砥粒の場合と比較すると非常に少ないため、砥粒成分の影響が小さく、Siとその他成分との分離性も良好であることがわかった。また、シリコンの回収率も高くなることがわかった。   As described above, the solid content 7 for silicon recovery obtained from the waste liquid discharged when the silicon lump is cut using the fixed abrasive grains has 0.1% carbon component (abrasive grain component) and free abrasive grains. It was found that the effect of the abrasive grain component was small and the separability between Si and other components was good because it was very small compared to the case of. It was also found that the recovery rate of silicon was high.

<フッ化水素酸および水酸化ナトリウム水溶液による溶融後洗浄工程>
上記のようにして形成されたシリコン塊をフッ化水素濃度が1質量%程度のフッ化水素水溶液(25℃)中に浸漬させて攪拌しながら1時間保持した。そして、シリコン塊に付着したフッ化水素水溶液を水で洗い流した。
そして、上記のようにしてフッ化水素水溶液を水で洗い流した後のシリコン塊を水酸化ナトリウム濃度が3質量%〜5質量%程度の水酸化ナトリウム水溶液(25℃)中に浸漬させて攪拌しながら1時間保持した。その後、シリコン塊に付着した水酸化ナトリウム水溶液を水で洗い流した後に、上記と同様にして、シリコン塊中のボロン、リン、鉄、炭素、酸素およびオイルの含有量を測定した。この測定結果を表2に示す。
<Post-melt washing step with hydrofluoric acid and aqueous sodium hydroxide>
The silicon lump formed as described above was immersed in a hydrogen fluoride aqueous solution (25 ° C.) having a hydrogen fluoride concentration of about 1% by mass and held for 1 hour while stirring. And the hydrogen fluoride aqueous solution adhering to the silicon lump was washed away with water.
Then, the silicon mass after the aqueous solution of hydrogen fluoride is washed away with water as described above is immersed in a sodium hydroxide aqueous solution (25 ° C.) having a sodium hydroxide concentration of about 3% by mass to 5% by mass and stirred. For 1 hour. Thereafter, the sodium hydroxide aqueous solution adhering to the silicon lump was washed away with water, and the contents of boron, phosphorus, iron, carbon, oxygen and oil in the silicon lump were measured in the same manner as described above. The measurement results are shown in Table 2.

表2に示すように、上記のフッ化水素水溶液による洗浄工程および水酸化ナトリウム水溶液による洗浄工程によって、シリコン塊から炭素(砥粒である炭化ケイ素)および酸素が除去されるとともに、ボロン、および鉄もわずかに除去されることが確認された。
また、固定砥粒ワイヤを用いるシリコン塊の切断により生じる廃液3に含まれるシリコン回収用固形分を洗浄液9、塩基性水溶液17、酸性水溶液20でそれぞれ洗浄したものはC、O濃度が低いため、溶融後洗浄工程を省略してもよい。
As shown in Table 2, carbon (abrasive silicon carbide) and oxygen are removed from the silicon lump by the above-described cleaning step using an aqueous hydrogen fluoride solution and the cleaning step using an aqueous sodium hydroxide solution. Was also confirmed to be slightly removed.
In addition, since the solid content for silicon recovery contained in the waste liquid 3 generated by cutting the silicon lump using the fixed abrasive wire is washed with the cleaning liquid 9, the basic aqueous solution 17, and the acidic aqueous solution 20, respectively, the C and O concentrations are low. The post-melting cleaning step may be omitted.

<真空溶融工程・偏析精製・リーチング>
溶融後洗浄工程を行った後のシリコン塊を再溶融し、1Torr以下の圧力で1650℃以上の温度で10時間保持することにより、シリコン中のリンの低減を行った。
更に、金属不純物を除去するために、偏析を利用した一方向凝固を行った。
一方向凝固を行う際、C(SiC)、O濃度が高いと、特に融点の高いC(SiC)を起点とした凝固が発生してしまうことがあるため、偏析による金属不純物除去が不十分になることがある。
シリコン回収用固形分22から得たシリコン塊では、C濃度が低いため、偏析による金属不純物除去が容易である。
更に、金属不純物を除去するために、シリコン塊を0.1〜2mm程度の粒径に細かく粉砕し、粒界析出した金属不純物をフッ化水素酸またはフッ化水素酸と硝酸の混合溶液で洗浄する、リーチング工程を行った。
その後、リーチング工程後のシリコン微粒子について、上記と同様にして、ボロン、リン、鉄、炭素、酸素、およびオイルの含有量を測定した。その測定結果を表2に示す。
<Vacuum melting process / Segregation purification / Leaching>
The silicon lump after the post-melting cleaning step was remelted and held at a temperature of 1650 ° C. or higher at a pressure of 1 Torr or lower for 10 hours to reduce phosphorus in the silicon.
Furthermore, in order to remove metal impurities, unidirectional solidification using segregation was performed.
When performing unidirectional solidification, if the concentration of C (SiC) and O is high, solidification starting from C (SiC), which has a particularly high melting point, may occur. May be.
Since the silicon lump obtained from the silicon recovery solid content 22 has a low C concentration, it is easy to remove metal impurities by segregation.
Further, in order to remove metal impurities, the silicon lump is finely pulverized to a particle size of about 0.1 to 2 mm, and the metal impurities precipitated at the grain boundaries are washed with hydrofluoric acid or a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid. The leaching process was performed.
Thereafter, the content of boron, phosphorus, iron, carbon, oxygen, and oil was measured for the silicon fine particles after the leaching step in the same manner as described above. The measurement results are shown in Table 2.

3.第1比較実験
第1比較実験として、上記の「1.遊離砥粒を用いたシリコンインゴットの機械加工により生じた廃液を用いたシリコン屑の回収実験およびシリコン精製実験」の工程と同様にして、シリコン精製実験を行った。ただし、シリコン回収用固形分15の塩基性水溶液17であるアンモニア水溶液を用いた洗浄は行わず、シリコン回収用固形分15を酸性水溶液19、20であるフッ化水素酸を用いた洗浄を行った。
この実験において行った、ボロン、リン、鉄、炭素、酸素およびオイルの含有量の測定の結果を表3に示す。
3. First comparative experiment As a first comparative experiment, in the same manner as the above-mentioned step of “1. Silicon scrap recovery experiment and silicon purification experiment using waste liquid generated by machining a silicon ingot using loose abrasive grains” Silicon purification experiments were performed. However, cleaning using the aqueous ammonia solution that is the basic aqueous solution 17 of the silicon recovery solid content 15 was not performed, and cleaning using the hydrofluoric acid that was the acidic aqueous solutions 19 and 20 was performed on the silicon recovery solid content 15. .
Table 3 shows the results of measurement of the contents of boron, phosphorus, iron, carbon, oxygen and oil performed in this experiment.

Figure 2011218503
Figure 2011218503

表1のシリコン回収用固形分22(第3固形分)の各不純物の含有量と表3のシリコン回収用固形分22(第3固形分)の各不純物の含有量とを比較すると、表1に結果を示した塩基性水溶液17で洗浄を行った本発明の実施例1の方が、Fe、P、オイル成分の除去が効果的に行われることがわかった。 Table 1 compares the content of each impurity in the solid content for silicon recovery 22 (third solid content) in Table 1 with the content of each impurity in the solid content for silicon recovery 22 (third solid content) in Table 3. It was found that Fe, P, and oil components were removed more effectively in Example 1 of the present invention, which was washed with the basic aqueous solution 17 shown in FIG.

4.第2比較実験
第2比較実験として、上記の「2.固定砥粒を用いたシリコン塊の機械加工により生じた廃液を用いたシリコン屑の回収実験およびシリコン精製実験」の工程と同様にして、シリコン精製実験を行った。ただし、シリコン回収用固形分15の塩基性水溶液17であるアンモニア水溶液を用いた洗浄は行わず、シリコン回収用固形分15を酸性水溶液19、20であるフッ化水素酸を用いた洗浄を行った。
この実験において行った、ボロン、リン、鉄、炭素、酸素およびオイルの含有量の測定の結果を表4に示す。
4). Second comparative experiment As a second comparative experiment, in the same manner as the above-mentioned process of “2. Retrieval experiment of silicon waste and waste silicon refining experiment using waste liquid generated by machining silicon lump using fixed abrasive” Silicon purification experiments were performed. However, cleaning using the aqueous ammonia solution that is the basic aqueous solution 17 of the silicon recovery solid content 15 was not performed, and cleaning using the hydrofluoric acid that was the acidic aqueous solutions 19 and 20 was performed on the silicon recovery solid content 15. .
Table 4 shows the results of measurement of boron, phosphorus, iron, carbon, oxygen and oil contents performed in this experiment.

Figure 2011218503
Figure 2011218503

表2のシリコン回収用固形分22(第3固形分)の各不純物の含有量と表4のシリコン回収用固形分22(第3固形分)の各不純物の含有量とを比較すると、表2に結果を示した塩基性水溶液17で洗浄を行った本発明の実施例の方が、Fe、P、オイル成分の除去が効果的に行われることがわかった。 Table 2 compares the content of each impurity in the solid content for silicon recovery 22 (third solid content) in Table 2 with the content of each impurity in the solid content for silicon recovery 22 (third solid content) in Table 4. It was found that Fe, P, and oil components were removed more effectively in the example of the present invention in which washing was performed with the basic aqueous solution 17 shown in FIG.

これらの結果から、本発明のシリコン含有廃液処理方法によると、Fe、P、オイル成分を効果的に除去することができることがわかった。また、本発明のシリコン含有廃液処理方法により得られたシリコン回収用固形分22を用いるシリコン精製において、偏析精製処理を行うと、偏析精製のるつぼ寿命を増加させることができる。さらに、本発明のシリコン含有廃液処理方法により得られたシリコン回収用固形分22を用いるシリコン精製において、真空溶融処理を行う場合、真空溶融処理時間を低減させることができる。すなわち、本発明のシリコン含有廃液処理方法を用いると、シリコン屑を精製し再利用するコストを低減することができる。   From these results, it was found that Fe, P, and oil components can be effectively removed according to the silicon-containing waste liquid treatment method of the present invention. Moreover, in the silicon purification using the silicon recovery solid content 22 obtained by the silicon-containing waste liquid treatment method of the present invention, if the segregation purification treatment is performed, the crucible life of the segregation purification can be increased. Furthermore, in the silicon purification using the silicon recovery solid content 22 obtained by the silicon-containing waste liquid treatment method of the present invention, when performing the vacuum melting treatment, the vacuum melting treatment time can be reduced. That is, when the silicon-containing waste liquid treatment method of the present invention is used, the cost of refining and reusing silicon waste can be reduced.

本発明は、シリコン加工によって排出される廃液から再生クーラントと再生シリコンを得ることにより、例えば太陽電池用シリコンウェハ製造に用いるクーラントのリサイクルを可能とし、また、従来は捨てられていた廃液から太陽電池用多結晶シリコン原料をリサイクルすることができる。   The present invention makes it possible to recycle coolant used for manufacturing silicon wafers for solar cells, for example, by obtaining recycled coolant and recycled silicon from waste fluid discharged by silicon processing, and solar cells from waste fluid that has been discarded in the past. The polycrystalline silicon raw material can be recycled.

1: シリコン塊 2:シリコン屑 3:廃液 4:水溶性クーラント 5:再生クーラント 7:シリコン回収用固形分(第1固形分) 9:洗浄液 10:攪拌子 12:液分 15:シリコン回収用固形分(第2固形分) 17:塩基性水溶液 19:酸性水溶液 20:酸性水溶液 22:シリコン回収用固形分(第3固形分) 23:液分 25:再生シリコン塊 27:凝集体     1: Silicon lump 2: Silicon scrap 3: Waste liquid 4: Water-soluble coolant 5: Recycled coolant 7: Solid content for silicon recovery (first solid content) 9: Cleaning liquid 10: Stirrer 12: Liquid content 15: Solid for silicon recovery Minute (second solid content) 17: Basic aqueous solution 19: Acidic aqueous solution 20: Acidic aqueous solution 22: Solid content for silicon recovery (third solid content) 23: Liquid content 25: Recycled silicon mass 27: Aggregate

Claims (9)

グリコールを主成分とする水溶性クーラントまたは前記水溶性クーラントを含む水溶性スラリを供給しながら金属製の加工部材を用いてシリコン塊を機械加工することにより排出される廃液または前記廃液の濃縮分から再生クーラントと再生シリコン塊を得るためのシリコン含有廃液処理方法であって、
前記廃液または前記廃液の濃縮分を蒸留することによって前記再生クーラントとシリコン回収用固形分とに分離する工程と、
前記シリコン回収用固形分を洗浄液中に分散させ洗浄した後、前記シリコン回収用固形分と液分とに固液分離する工程と、
前記シリコン回収用固形分を塩基性水溶液中に分散させ洗浄する工程と、
前記塩基性水溶液と前記シリコン回収用固形分とを固液分離することなく、前記塩基性水溶液に酸性水溶液を添加することにより、酸性水溶液中で前記シリコン回収用固形分を洗浄する工程とを順次含むことを特徴とするシリコン含有廃液処理方法。
Recycled from waste liquid or concentrated liquid waste discharged by machining silicon lump using metal processing member while supplying water-soluble coolant mainly composed of glycol or water-soluble slurry containing water-soluble coolant A silicon-containing waste liquid treatment method for obtaining a coolant and a regenerated silicon mass,
Separating the recycled liquid and the solid content for silicon recovery by distilling the waste liquid or a concentrated content of the waste liquid;
After the solid content for silicon recovery is dispersed and washed in a cleaning liquid, and then solid-liquid separation into the solid content for silicon recovery and the liquid content;
Dispersing and washing the solids for silicon recovery in a basic aqueous solution;
A step of sequentially washing the solids for recovering silicon in an acidic aqueous solution by adding an acidic aqueous solution to the basic aqueous solution without performing solid-liquid separation of the basic aqueous solution and the solids for recovering silicon. A silicon-containing waste liquid treatment method comprising:
前記酸性水溶液中で洗浄した前記シリコン回収用固形分は、5重量ppm以上20重量ppm以下の鉄濃度を有する請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the solid content for silicon recovery washed in the acidic aqueous solution has an iron concentration of 5 ppm by weight to 20 ppm by weight. 前記シリコン回収用固形分を洗浄する前記塩基性水溶液は、9以上11以下のpH値を有する請求項1または2に記載の方法。   The method according to claim 1 or 2, wherein the basic aqueous solution for washing the solid content for silicon recovery has a pH value of 9 or more and 11 or less. 前記シリコン回収用固形分を洗浄する前記塩基性水溶液は、アンモニア水溶液である請求項1〜3のいずれか1つに記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the basic aqueous solution for washing the solid content for silicon recovery is an aqueous ammonia solution. 前記アンモニア水溶液は、0.001質量%以上1質量%以下のアンモニア濃度を有する請求項4に記載の方法。   The method according to claim 4, wherein the aqueous ammonia solution has an ammonia concentration of 0.001% by mass or more and 1% by mass or less. 前記シリコン回収用固形分は、2倍以上20倍以下の重量の前記塩基性水溶液中に分散され洗浄される請求項1〜5のいずれか1つに記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the solid content for silicon recovery is dispersed and washed in the basic aqueous solution having a weight of 2 to 20 times. 前記シリコン回収用固形分を洗浄する酸性水溶液は、0以上2以下のpH値を有する請求項1〜6のいずれか1つに記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the acidic aqueous solution for washing the solid content for silicon recovery has a pH value of 0 or more and 2 or less. 前記塩基性水溶液に添加する酸性水溶液は、フッ化水素酸である請求項1〜7のいずれか1つに記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the acidic aqueous solution added to the basic aqueous solution is hydrofluoric acid. 前記シリコン回収用固形分を洗浄する前記洗浄液は、水、酸性水溶液、塩基性水溶液または有機溶剤である請求項1〜8のいずれか1つに記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 8, wherein the cleaning liquid for cleaning the solid content for silicon recovery is water, an acidic aqueous solution, a basic aqueous solution, or an organic solvent.
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