KR100823666B1 - Device and method for recycling silicon sludge - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 폐실리콘 슬러지 재생장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고순도 실리콘을 우수한 효율로 재생할 수 있는 폐실리콘 슬러지 재생장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a waste silicon sludge recycling apparatus and method, and more particularly, to a waste silicon sludge recycling apparatus and method capable of recycling high purity silicon with excellent efficiency.
다결정 실리콘(폴리 실리콘)은 쿼츠나 샌드를 정제하여 만들어진다. 6N(99.9999%) 이상의 순도의 폴리 실리콘은 태양전지 기판의 원료(SoG-Si)로 사용되고, 11N 이상의 순도의 폴리 실리콘은 반도체 웨이퍼 제조용 단결정 원료(EG-Si)로 사용된다. 폴리 실리콘 제조 산업은 반도체, 태양광 발전 외에도 정밀화학/소재, 광통신, 유기실리콘 등의 산업들과 직접 연관된다. Polycrystalline silicon (polysilicon) is made by refining quartz or sand. Polysilicon having a purity of 6N (99.9999%) or more is used as a raw material (SoG-Si) of a solar cell substrate, and polysilicon having a purity of 11N or more is used as a single crystal raw material (EG-Si) for semiconductor wafer manufacturing. Polysilicon manufacturing industry is directly related to industries such as fine chemicals / materials, optical communication, and organosilicon in addition to semiconductor and solar power generation.
현재 실리콘 원료 소재의 공급 부족 사태가 심각하게 대두되고 있고, 이에 따라 실리콘 원료 소재의 가격 폭등 현상이 발생하고 있다. 따라서 실리콘 원재료의 원활한 수급을 확보하기 위한 노력이 관련 산업계에서 현안으로 등장하고 있다. At present, the supply shortage of silicon raw materials is seriously increasing, resulting in a surge in the price of silicon raw materials. Therefore, efforts to secure smooth supply and demand of silicon raw materials have emerged as an issue in related industries.
한편, 최근 고유가 문제와 환경보호에 관한 관심의 증대로 신재생 에너지의 관심이 높아지고 있다. 2050년에는 전 세계의 에너지 소비량의 절반 정도가 재생에너지에 의해 생산될 것이며, 그 중 50% 정도는 태양광 발전에 의해 생산될 것이라는 예측을 하고 있다. 따라서 미래에 에너지의 안정적인 수급을 위해서는 태양광 발전의 지속적인 연구개발이 필요한 실정이다. On the other hand, in recent years, the interest of renewable energy is increasing due to high oil prices and increasing interest in environmental protection. By 2050, about half of the world's energy consumption will be generated by renewables, with 50% of that being generated by solar power. Therefore, for the stable supply and demand of energy in the future, continuous research and development of solar power is required.
2005년 기준으로 태양전지용 시장 규모는 실리콘 전체의 37% 수준이다. 2005년 생산기준 폴리 실리콘은 연 29,100톤 규모인데, 이 중 태양전지용은 29%로 8,500톤이 생산된다. 2005년 태양전지용 폴리 실리콘의 총 소요량은 16,500톤인데 나머지 부분은 재고와 반도체용 실리콘 제조 과정에서 나오는 스크랩 등 부산물로 채워지고 있다. 폴리 실리콘 생산량 중 태양전지용의 비중은 2005년 29% 수준에서 2007년 40%, 2010년 69% 수준까지 상승할 것으로 예상되고 있다. As of 2005, the solar cell market is about 37% of the total silicon. As of 2005, polysilicon production is 29,100 tons annually, of which about 29% is solar cell, producing 8,500 tons. In 2005, the total demand for polysilicon for solar cells was 16,500 tons, with the remainder being filled with by-products such as inventory and scrap from semiconductor silicon manufacturing. The share of solar cells in polysilicon production is expected to rise from 29% in 2005 to 40% in 2007 and 69% in 2010.
태양광 산업의 비약적인 발전으로 폴리 실리콘의 부족 현상은 전세계적으로 더욱 심화되고 있는 실정이고, 가격 폭등과 품귀 현상이 2010년 이후까지 장기간 지속될 것으로 전망되고 있다. Due to the rapid development of the photovoltaic industry, the shortage of polysilicon is intensifying around the world, and price spikes and shortages are expected to continue for a long time after 2010.
그러나, 반도체 제조 공정, 등에서 발생하는 다양한 원천의 폐실리콘 슬러지는, 대부분 수거하여 대규모로 매립하거나, 폐실리콘 슬러지로부터 실리콘 화합물로 합성하거나, 건축용 원료, 등 타 용도로의 재활용 수준에 머무르고 있는 실정이다. However, waste silicon sludge from various sources generated in semiconductor manufacturing processes, etc., is mostly collected and reclaimed on a large scale, synthesized from waste silicon sludge into silicon compounds, or recycled to other uses such as construction raw materials. .
따라서, 반도체 제조 공정 등에서 발생하는 다양한 원천의 폐실리콘 슬러지를 고순도의 실리콘으로 재생하기 위한 다양한 연구 노력이 있어 왔다. Therefore, various research efforts have been made to recover waste silicon sludge from various sources generated in a semiconductor manufacturing process and the like with high purity silicon.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제출된 것으로서, 본 발명의 목적은 폐실리콘 슬러지로부터 실리콘을 재생하여 실리콘 원료 소재의 품귀와 가격 폭등 현상에 효과적으로 대처하고, 장기적으로는 관련 산업계의 국가 산업 경쟁력을 높이는데 목적이 있다. The present invention has been submitted in order to solve the above problems, and an object of the present invention is to recover silicon from waste silicon sludge to effectively cope with the shortage of silicon raw material and the price increase, and in the long term, the national industrial competitiveness of related industries. The purpose is to increase.
또한 본 발명은 폐실리콘 슬러지로부터 실리콘을 재생함에 있어, 고순도 및 고효율의 재생이 이루어질 수 있는 재생장치 및 방법을 제공하는데 목적이 있다. It is another object of the present invention to provide a regeneration apparatus and method capable of regenerating high purity and high efficiency in regenerating silicon from waste silicon sludge.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 폐실리콘 슬러지에 희석액을 혼합하는 혼합부; 상기 혼합부에서 희석액이 혼합된 폐실리콘 슬러지에 자기력을 가하여 자성 불순물을 분리 제거하는 자기 세정부; 상기 자기 세정부에서 자기 세정된 폐실리콘 슬러지에 화학 세정제를 가하여 세정하는 화학 세정부; 및 상기 화학 세정부에서 화학 세정된 폐실리콘 슬러지를 고액 분리하여 고상분을 분리 추출하는 고액 분리부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐실리콘 슬러지 재생장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention, the mixing portion for mixing the diluent to the waste silicon sludge; A magnetic cleaning unit for separating and removing magnetic impurities by applying a magnetic force to the waste silicon sludge mixed with the diluent in the mixing unit; A chemical cleaner for cleaning by adding a chemical cleaner to the waste silicon sludge that has been self-cleaned by the magnetic cleaner; And a solid-liquid separator separating and extracting solid phase by solid-liquid separation of the waste silicon sludge chemically washed in the chemical cleaning unit.
바람직하게는, 폐실리콘 슬러지로부터 고상분을 포집하는 포집부를 추가적으로 구비하고, 상기 혼합부는 상기 포집부에서 포집된 폐실리콘 슬러지에 희석액을 혼합한다. Preferably, further comprising a collecting unit for collecting the solid phase from the waste silicon sludge, wherein the mixing unit mixes the diluent to the waste silicon sludge collected in the collecting unit.
바람직하게는, 상기 고액 분리부에서 분리 추출된 폐실리콘 슬러지를 용융함으로써, 불순물을 가열 제거하는 용융부를 추가적으로 포함한다. Preferably, the method further includes a melting part for heating and removing impurities by melting waste silicon sludge separated and extracted in the solid-liquid separation part.
바람직하게는, 상기 고액 분리부와 상기 용융부의 사이에 폐실리콘 슬러지를 건조하는 건조부를 추가적으로 포함한다. Preferably, it further comprises a drying unit for drying the waste silicon sludge between the solid-liquid separator and the molten portion.
또한, 본 발명은, 폐실리콘 슬러지에 희석액을 혼합하는 혼합단계; 상기 혼합단계를 거친 폐실리콘 슬러지에 자기력을 가하여 자성 불순물을 분리 제거하는 자기 세정단계; 상기 자기 세정단계를 거친 폐실리콘 슬러지에 화학 세정제를 가하여 세정하는 화학 세정단계; 및 상기 화학 세정단계를 거친 폐실리콘 슬러지를 고액 분리하여 고상분을 분리 추출하는 고액 분리단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐실리콘 슬러지 재생방법을 제공한다. In addition, the present invention, the mixing step of mixing the diluent to the waste silicon sludge; A magnetic cleaning step of separating and removing magnetic impurities by applying a magnetic force to the waste silicon sludge which has passed through the mixing step; A chemical cleaning step of adding and cleaning a chemical cleaner to the waste silicon sludge which has undergone the self-cleaning step; And solid-liquid separation step of separating and extracting solid phase by solid-liquid separation of the waste silicon sludge, which has undergone the chemical cleaning step, to provide waste silicon sludge regeneration method.
상기한 구성에 따르면, 본 발명은 폐실리콘 슬러지로부터 실리콘을 재생하여 실리콘 원료 소재의 품귀와 가격 폭등 현상에 효과적으로 대처하고, 장기적으로는 관련 산업계의 국가 산업 경쟁력을 높일 수 있다. According to the above configuration, the present invention can effectively cope with the shortage of silicon raw material and the price increase by regenerating silicon from waste silicon sludge, and in the long run, it is possible to increase the national industrial competitiveness of related industries.
또한 본 발명은 폐실리콘 슬러지로부터 실리콘을 재생함에 있어, 고순도 및 고효율의 재생이 이루어질 수 있는 재생장치 및 방법을 제공할 수 있다. In another aspect, the present invention can provide a regeneration apparatus and method that can be regenerated in high purity and high efficiency in the regeneration of silicon from the waste silicon sludge.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한 다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 반도체 웨이퍼 제조시 발생하는 폐실리콘 슬러지의 발생 비율을 비교 분석한 결과이다. 1 is a result of comparing and analyzing the generation rate of waste silicon sludge generated during semiconductor wafer manufacturing.
12인치 웨이퍼 두께는 837 마이크론, 8인치 웨이퍼의 두께는 725 마이크론 또는 800 마이크론으로 산정하였다. The 12-inch wafer thickness was estimated at 837 microns and the 8-inch wafer was 725 microns or 800 microns.
최초 폴리 실리콘으로부터 69%의 잉곳 바디를 얻고, 나머지 31%는 폐실리콘 슬러지로 제거된다. 69% of the ingot body is obtained from the original polysilicon and the remaining 31% is removed with waste silicon sludge.
이 31%에는 외경 그라인딩으로 손실되는 3%의 실리콘이 포함된다. This 31% contains 3% of silicon lost due to outer grinding.
또한, 끌어올려진 잉곳을 다음 공정에서 가공할 수 있는 크기로 분할하기 위해서 절단을 실시하는데, 길이는 대충 30cm~50cm의 원주(원기둥)가 된다. 이때, 끌어올릴 때 생긴 탑(top)과 테일(tail)을 절단하여 제거하는데, 여기서 각각 5%와 13%의 실리콘이 손실된다. In addition, in order to divide the pulled up ingot into a size that can be processed in the next step, cutting is performed, and the length is roughly 30 cm to 50 cm in circumference (cylindrical). At this time, the top and tail generated when pulling up are cut and removed, where 5% and 13% of silicon is lost, respectively.
또한, 잉곳을 성장시키고 난 후, 도가니 내에 실리콘 결정이 존재하는데, 이 Pot Scrap으로 10%의 실리콘이 손실된다. 도가니 벽이나 바닥에 붙어 있으므로 떼어내게 되면, 도가니 조각이 잔존할 가능성이 있고, 불순물이 오염되어 있을 수도 있으므로 세정 후 사용하여야 한다. In addition, after growing the ingot, silicon crystals are present in the crucible, which causes 10% silicon loss. If they are removed from the crucible wall or floor, they may remain and the impurities may be contaminated.
다음으로, 소잉 공정에서 17.2%의 실리콘이 손실된다. 소잉 공정에서는 소(saw)의 두께 160 마이크론과 진동분 40 마이크론을 감안하여 200 마이크론으로 산정하였다. Next, 17.2% of silicon is lost in the sawing process. In the sawing process, it was estimated to be 200 microns considering the saw thickness of 160 microns and the
다음으로, 화학적,기계적 연마인 CMP 공정에서 5.2%의 실리콘이 손실된다. CMP 공정에서 폐슬러지는 웨이퍼에서 10% 손실로 가정하였다. Next, 5.2% of silicon is lost in the chemical and mechanical polishing CMP process. Waste sludge in the CMP process was assumed to be 10% loss in the wafer.
다음으로, 실리콘 웨이퍼의 백그라인딩 공정이 수행되는데, 백그라인딩 공정은 웨이퍼 뒷면의 불필요한 막을 제거하고, 필요 이상으로 두꺼운 뒷면을 깍아내어 저항을 줄이고 열전도율을 향상시키는 공정이다. 백그라인딩 공정에서는 30.0%의 실리콘이 손실된다. 백그라인딩 공정후의 웨이퍼의 두께는 250 마이크론으로 가정하였다. Next, a backgrinding process of the silicon wafer is performed. The backgrinding process is a process of removing unnecessary film on the back side of the wafer and cutting off the thick back side more than necessary to reduce the resistance and improve the thermal conductivity. In the backgrinding process, 30.0% silicon is lost. The thickness of the wafer after the backgrinding process was assumed to be 250 microns.
따라서 폴리 실리콘 장입 후 웨이퍼 다이싱 공정까지 총 투입량 대비 30%에 달하는 실리콘이 백그라인딩에서 폐실리콘 슬러지로 발생되므로, 이 폐실리콘 슬러지를 재생하여야 할 필요성에 대해서는 충분히 인지할 수 있을 것이다. Therefore, since silicon amounting to 30% of the total input amount from the polysilicon loading to the wafer dicing process is generated as waste silicon sludge in the backgrinding, it may be fully recognized that the waste silicon sludge needs to be recycled.
반도체 소자 및 태양광 산업에서 주로 사용되는 웨이퍼의 두께는 800㎛/300㎛ 기준이며, 패키지 시 웨이퍼는 대체로 약 275㎛을, 플래시 메모리 카드, 신용카드 등은 125㎛를 사용하나, 점차 박형화 추세에 있어 폐실리콘 슬러지 량이 더 많이 발생할 것으로 전망하고 있다. The thickness of the wafer mainly used in the semiconductor device and photovoltaic industry is based on 800㎛ / 300㎛, and the package uses about 275㎛ for wafer and 125㎛ for flash memory card, credit card, etc. As a result, more waste silicon sludge is expected.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 폐슬러지 재생장치의 전체 구성을 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 3은 더욱 바람직한 본 발명의 제2실시예에 따른 폐슬러지 재생장치의 전체 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다. 2 is a view schematically showing the overall configuration of the waste sludge recycling apparatus according to the first embodiment of the present invention, Figure 3 is a schematic view of the overall configuration of a waste sludge recycling apparatus according to a second embodiment of the present invention more preferred Figure showing.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 폐슬러지 재생장치는 혼합부(20), 자기 세정부(30), 화학 세정부(40) 및 고액 분리부(50)를 포함하여 이루어진다. As shown, the waste sludge recycling apparatus according to the first embodiment of the present invention includes a
또한, 더욱 바람직한 실시예인 본 발명의 제2실시예에 따른 폐슬러지 재생장 치에서는, 포집부(10), 건조부(60) 및 용융부(70)를 추가적으로 포함한다. In addition, the waste sludge recycling apparatus according to the second embodiment of the present invention, which is a more preferred embodiment, further includes a
포집부(10)는 폐실리콘 슬러지로부터 고상분을 포집한다. 포집부(10)로는 예컨대 도 4에 도시한 바와 같은 디캔터(decanter)가 사용될 수 있다. 디캔터의 구조 및 작동은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 공지되어 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. The collecting
포집부(10)에 공급되는 폐실리콘 슬러지, 즉 본 발명에서 재생하고자 하는 폐실리콘 슬러지는 다양한 원천의 슬러지가 해당될 수 있으나, 전형적으로는 전술한 성장 공정에서 발생하는 폐실리콘 슬러지나 백그라인딩 공정에서 발생되는 폐실리콘 슬러지가 이에 해당되고, 더욱 전형적으로는 백그라인딩 공정에서 발생되는 폐실리콘 슬러지가 이에 해당된다. The waste silicon sludge supplied to the
실리콘 웨이퍼 제조를 위한 공정으로, 연마나 절단이 이루어지는데, 이때 발열을 방지하기 위하여 예컨대 디아이 워터(Di Water: de-ionized water)와 같은 다량의 냉각액이 사용된다. 따라서 폐실리콘 슬러지는 이러한 냉각액에 실리콘 파우더가 혼입된 상태로 발생한다. As a process for manufacturing a silicon wafer, polishing or cutting is performed, in which a large amount of coolant such as Di Water (De Water) is used to prevent heat generation. Therefore, the waste silicon sludge occurs in a state in which silicon powder is mixed in the cooling liquid.
포집부(10)에서는 냉각액에 용해되지 않은 고상의 부유 물질을 원심력, 중력, 필터, 등을 이용하여 분리한다. The
포집부(10)에서는 포집의 효율을 높이기 위하여 응집제가 사용된다. 포집에 앞서, 응집제를 가하여 미세한 실리콘 파우더를 응집시켜, 액상분에 혼입되어 손실되지 않고, 고상분인 실리콘 파우더 형태로 포집될 수 있도록 한다. In the
포집부(10)는 수소 이온 농도 PH가 5~6이 되도록 폐실리콘 슬러지에 응집제를 가한다. 수소 이온 농도를 조절하기 위하여 질산, 황산, 염산 등의 산 계열을 사용한다. 응집성 테스트를 수행한 결과, 염산이 양호한 응집성을 나타냈다. The
혼합부(20)는 포집부(10)에 의하여 실리콘 파우더 형태로 포집된 폐실리콘 슬러지에 희석액을 혼합한다. 희석액으로는, 바람직하게 디아이 워터가 사용된다. 이 밖에도, 알콜류, 산,알칼리액, 등이 사용될 수 있다. The
혼합 농도는 희석액에 대한 폐실리콘 슬러지의 혼합 중량비가 1: 0.1~0.15가 되도록 혼합한다. The mixing concentration is mixed so that the mixing weight ratio of the waste silicon sludge to the diluent is 1: 0.1 to 0.15.
예컨대, 로드셀(load cell)로 감지하면서 혼합탱크에 500리터의 희석액을 채운 다음, 포집부(10)에서 포집된 실리콘 파우더를 50kg 혼합한다. 그리고 나서, 로드셀로 감지하면서 희석액을 500리터 채운 다음, 포집부(10)에서 포집된 실리콘 파우더를 50~100kg 넣는다. 실리콘 파우더가 균일하게 혼합될 수 있도록 교반 및 순환시킨다.For example, 500 liters of the diluent is filled in the mixing tank while sensing with a load cell, and 50 kg of the silicon powder collected in the collecting
자기 세정부(30)는 혼합부(20)에서 희석액이 혼합된 폐실리콘 슬러지에 자기력을 가하여 자성 불순물을 분리 제거한다. The
자기 세정부(30)는 희석액이 혼합된 폐실리콘 슬러지에 혼입되어 있는 불순물을 자기력을 이용하여 제거한다. 고상의 폐실리콘 슬러지, 즉 실리콘 파우더로부터 불순물을 제거하는 것에 비하여, 희석액을 혼합한 후 불순물을 제거함으로써, 불순물 제거 성능을 크게 높일 수 있다. 본 발명의 자기 세정부(30)로 불순물을 제거한 결과, 자성이 강한 Fe, Cr, Co, 등은 확실하게 제거할 수 있었다.The self-cleaning
실리콘 파우더를 분쇄한 후, 혼합액을 혼합함이 없이, 마그네트로 불순물을 제거하는 경우, 불순물이 제거되지 않고 다시 오염되어, 액상에서 불순물을 제거하는 것이 최적의 조건임을 확인할 수 있었다. After pulverizing the silicon powder, when the impurities are removed with a magnet without mixing the mixed solution, the impurities were contaminated again without being removed, and it was confirmed that the optimal condition was to remove the impurities from the liquid phase.
또한 자기 세정부(30)는 정지 상태의 폐실리콘 슬러지로부터 불순물을 제거하지 않고, 희석액이 혼합된 폐실리콘 슬러지를 소정 유속으로 유동시킨 상태에서, 마그네트를 이용하여 자성 불순물을 제거함으로써, 불순물 제거 효율을 더욱 높일 수 있다. In addition, the
또한, 상기 유동 방향과 수직 방향을 따라 길게 형성되도록 마그네트를 설치한다. 즉, 상기 유동 방향과 마그네트의 길이 방향이 서로 수직이 되도록 마그네트를 배치함으로써, 불순물 제거 효율을 극대화할 수 있다. 유동 방향과 같은 방향으로 마그네트를 설치하여 실험한 결과, 불순물 제거 효율이 저하됨을 확인할 수 있었다. In addition, the magnet is provided to be formed long along the direction perpendicular to the flow direction. That is, by disposing the magnet so that the flow direction and the longitudinal direction of the magnet is perpendicular to each other, it is possible to maximize the removal efficiency of impurities. As a result of experimenting with the magnet installed in the same direction as the flow direction, it was confirmed that the impurity removal efficiency was lowered.
화학 세정부(40)에서는 자기 세정부(30)에서 자기 세정된 폐실리콘 슬러지에 화학 세정제, 즉 화학 약품을 가하여 세정한다.In the
화학 세정제로는 불순물의 화학적인 특성을 고려하여 산, 산+에탄올, 등을 활용하여 불순물을 제거한다. 화학 세정부(40)에서 산을 세정제로 사용하기 때문에, 자기 세정부(30)는 화학 세정부(40)의 전단에 설치되어야 한다. 왜냐하면, 마그네트를 감싸는 스테인레스 스틸 재질이 염산이나 불산 등에 완전한 내약품성을 갖지 못하기 때문이다. As a chemical cleaning agent, impurities are removed using acid, acid + ethanol, etc. in consideration of chemical properties of impurities. Since the acid is used as the cleaning agent in the
자기 세정부(30)에 의하여 크롬, 철, 코발트 등을 1차적으로 제거하여 불순물의 부하를 줄인 다음, 화학적인 방법으로 불순물을 제거하기 때문에, 효율이 우 수한 이점을 갖는다. The self-cleaning
화학 세정제와 폐실리콘 슬러지가 균일하게 혼합되도록 바람직하게는 세정탱크의 내부에 배플(baffle)을 설치한다. 또한, 균일한 혼합을 위하여, 농도 측정 설비를 갖춘다. 레벨 센서 사용시, 실리콘 파우더와 혼합되면 사이트 글라스(sight glass)가 보이지 않고, 실리콘 파우더의 퇴적으로 막힘 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. A baffle is preferably provided inside the cleaning tank so that the chemical cleaner and the waste silicon sludge are uniformly mixed. It is also equipped with concentration measuring equipment for uniform mixing. When using the level sensor, when mixed with the silicon powder, the sight glass (sight glass) is not visible, it is possible to prevent the clogging phenomenon by the deposition of the silicon powder.
데드 존(dead zone)에 들어간 실리콘 파우더는 세정이 되지 않고 불순물의 농도에 영향을 미치므로, 데드 존(dead zone)을 최소화할 수 있도록 세정탱그 하부의 드레인 라인(drain line)을 설계할 필요가 있다. Since the silicon powder in the dead zone is not cleaned and affects the concentration of impurities, it is necessary to design a drain line under the cleaning tank to minimize the dead zone. have.
고액 분리부(50)는 화학 세정부(40)에서 화학 세정된 폐실리콘 슬러지를 고액 분리하여, 고상분을 분리 추출한다. The solid-
고액 분리부(50)로는 도 4에 도시한 바와 같은 디캔터, 도 5에 도시한 바와 같은 디스크 타입 원심분리기, 도 6에 도시한 바와 같은 필터 프레스(filter press)가 사용될 수 있다. As the solid-
건조부(60)는 폐실리콘 슬러지를 원적외선, 등을 이용하여 건조하여 실리콘 파우더의 내외부에 존재하는 수분을 완전히 제거한다. The drying
용융부(70)는 폐실리콘 슬러지를 용융함으로써, 불순물을 산화, 증발 등을 이용하여 가열 제거한다. 융점이 낮은 불순물은 증발을 이용하여 제거할 수 있고, 탄소와 산소는 산화에 의하여 제거할 수 있다. 이 밖에, 화학적 물리적 특성을 고려하여 각 원소 별로 별도의 제거 방안을 마련할 수 있다. The
용융부(70)는 아르곤, 등 비활성 가스의 분위기하에서 폐실리콘 슬러지를 용융한다. The
용융 후, 일방향 응고로 불순물을 제거한다.After melting, impurities are removed by one-way solidification.
도 4는 도 2 및 3의 포집부(10) 또는 고액 분리부(50)의 일 실시예로서, 디캔터를 보여주는 도면이다. 4 is a view showing a decanter as an embodiment of the collecting
디캔터는 고속 회전하는 회전통(보울, Bowl)에 유입된 폐실리콘 슬러지에에 원심력을 가함으로써 액상분과 고상분의 비중차를 이용하여 고상분을 빠르게 침강시켜 회전통과 일정한 속도 차이를 유지하면서 회전하는 스크류 콘베이어로 회전통 내면에 침강된 고상분을 고상분 배출구로 이송하여 원추형 경사부에서 탈수하여 배출하고, 액상분은 스크류 콘베이어의 나선형 수로를 통하여 액상분 배출구로 배출한다. The decanter applies centrifugal force to the waste silicon sludge introduced into the rotating cylinder (bowl, bowl) at high speed to rapidly settle the solid phase by using the specific gravity difference between the liquid and solid phase, and rotates while maintaining a constant speed difference with the rotating cylinder. The solids settled on the inner surface of the rotating cylinder by screw conveyor are transferred to the solids outlet and dehydrated and discharged from the conical inclined portion. The liquids are discharged to the liquids outlet through the spiral channel of the screw conveyor.
도 5는 도 2 및 3의 포집부(10) 또는 고액 분리부(50)의 한 실시예로서, 디스크 타입 원심분리기를 보여주는 도면이다. FIG. 5 is a diagram showing a disc type centrifuge as an example of the collecting
자연 정지 상태에서 물질의 비중차로 인하여 일어나는 중력 침전과 유사하게, 원심중력 상태에서도 일어나는 원심침전의 원리를 응용하여 중력의 13,000배의 초원심력을 작용시켜 중력침전의 1/13,000의 짧은 시간에 분리를 행한다. Similar to the gravity sedimentation caused by the specific gravity difference of the material in the natural stationary state, the centrifugal sedimentation principle is applied even in the centrifugal gravity state to apply the ultracentrifugal force of 13,000 times the gravity to separate the sediment in 1 / 13,000 short time. Do it.
도 6은 도 2 및 3의 포집부(10) 또는 고액 분리부(50)의 또 다른 실시예로서, 필터 프레스를 보여주는 도면이다. 6 is a view showing a filter press as another embodiment of the
필터 프레스는 가압식 탈수 여과를 수행한다. 여과포는 필터의 역할을 하여 여액이 여과판의 요철을 통하여 외부로 나가게 된다. 여과판 및 여과포를 P.P.로 제작할 수 있어, 산에 의한 부식 염려가 없는 이점을 갖는다. The filter press performs pressurized dewatering filtration. The filter cloth acts as a filter so that the filtrate goes out through the unevenness of the filter plate. The filter plate and the filter cloth can be made of P.P., which has the advantage of no corrosion by acid.
도 1은 반도체 웨이퍼 제조시 발생하는 폐실리콘 슬러지의 발생 비율을 비교 분석한 결과이다. 1 is a result of comparing and analyzing the generation rate of waste silicon sludge generated during semiconductor wafer manufacturing.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 폐슬러지 재생장치의 전체 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다. 2 is a view schematically showing the overall configuration of the waste sludge recycling apparatus according to the first embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 폐슬러지 재생장치의 전체 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다. 3 is a view schematically showing the overall configuration of a waste sludge recycling apparatus according to a second embodiment of the present invention.
도 4는 도 2 및 3의 포집부 또는 고액 분리부의 일 실시예인 디캔터를 보여주는 도면이다. 4 is a view showing a decanter as an embodiment of the collecting portion or the solid-liquid separator of FIGS. 2 and 3.
도 5는 도 2 및 3의 포집부 또는 고액 분리부의 일 실시예인 디스크 타입 원심분리기를 보여주는 도면이다. 5 is a view showing a disc type centrifuge which is an embodiment of the collecting portion or the solid-liquid separator of FIGS. 2 and 3.
도 6는 도 2 및 3의 포집부 또는 고액 분리부의 일 실시예인 필터 프레스를 보여주는 도면이다. 6 is a view showing a filter press that is an embodiment of the collecting portion or the solid-liquid separator of FIGS. 2 and 3.
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