TWI579441B - 用於製作磚之方法及以該方法製作之磚 - Google Patents

用於製作磚之方法及以該方法製作之磚 Download PDF

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Description

用於製作磚之方法及以該方法製作之磚
本發明係關於用於製作磚之一方法及以該方法製作之磚，且更具體而言係關於藉由純化在製造半導體或太陽能晶圓時生成之廢棄矽漿液用於製作用於一煉鋼製程中之磚之一方法。
典型地，在一煉鋼製程中，生鐵中所含之雜質(包括碳)於大約1,500℃之溫度下在鋼液中氧化，且該等氧化物作為礦渣移除。在該煉鋼製程中，在引入氧且接著經過一預定時間之後出鋼。此時，將錳鐵、矽鐵等添加至該鋼液以調整組成並防止發生去氧化作用。此處，然而生產添加至鋼液之矽鐵需要大量矽，但由於大部分矽必須經輸入且因此昂貴，煉鋼製程之總成本增加。而且，具有一高熱值之矽(Si)在一鋼鐵煉製製程(iron & steel making process)(包括一普通煉鋼製程)期間用作一加熱劑用於升高鼓風爐內部之溫度。然而鋼鐵工業需要大量矽，由於用作加熱劑之矽昂貴，故製作鋼之總成本可增加。
眾所周知，矽在半導體工業中用作主要材料，且當藉助各種製程製造半導體產品時，將生成含有大量矽之廢棄物漿液作為副產物。若 僅僅將該廢棄物漿液燒掉或掩埋於地下，則可發生嚴重的空氣及土地污染。因此，已實施將廢棄物漿液凝固成經處理水泥漿液以儲存或掩埋該經處理水泥漿液廢棄物漿液之方法。
排放含有大量矽之廢棄物漿液之一製程將詳細闡述如下。
用於製造半導體-積體電路或太陽能電池之矽晶圓係藉助切割一矽晶錠之一製程產生。此一經切割矽晶圓亦藉助一表面拋光製程使其一表面經歷平面化。
在切割該矽晶錠之製程中(亦稱為一線鋸製程)中，使用混合為一切割劑之碳化矽(SiC)及為切割油之一冷卻劑(用於切割之水或油溶性油)之漿液。在該線鋸製程中，矽晶圓可藉由使用稱為一線鋸之一切割裝置切割一矽晶錠而產生，同時供應漿液。除碳化矽以外，亦可使用氧化鋁、金剛石、氧化矽等作為切割劑之材料。
由於切割矽晶錠之製程中所用之線鋸具有一預定厚度，因此在切割製程期間大量矽晶錠生成為鋸屑。矽晶圓及線鋸之厚度增加越多，鋸屑之量增加越多。
舉例而言，當矽晶圓具有大約0.1毫米之厚度，且線鋸具有大約0.1毫米之厚度時，大約50%之矽晶錠可生成為鋸屑。因此，於矽晶錠之切割或矽晶圓之拋光完成後，切割劑、切割油、鋸屑、自設備生成之細粉塵等等均可包含於廢棄物漿液中。
在製造矽晶圓期間以此方式生成之廢棄物漿液歸類為特殊廢棄物。當僅僅將廢棄物漿液燒掉或掩埋時，則可發生嚴重的空氣及土地污染。因此，將所生成之廢棄物漿液凝固成水泥且接著儲存或掩埋。
然而，即使將廢棄物漿液凝固成水泥用於其處置，但廢棄物漿液之儲存或掩埋空間係有限的。此外，該處置方法可造成自然資源之浪費。因此，迫切需要用於再循環及回收廢棄物漿液之一方法。
具體而言，由於在切割矽晶錠期間大量矽粉塵包含於廢棄物漿液中，則矽粉塵之有效分離及循環已變成資源再循環及工業廢棄物處理領域中之一重要問題。
本揭示內容提供用於製作在煉鋼製程中用於升高鋼液之溫度及調整鋼液之組成之一磚之方法，藉由純化在半導體或太陽能晶圓之製造期間所生成之含矽廢棄物漿液實施；及以該方法製作之磚。
本揭示內容亦提供製作能夠在一煉鋼製程中以低成本及高效率升高鋼液之溫度及調整鋼液之組成之一磚之方法及以該方法製作之磚。
本揭示內容亦提供製作能夠降低造成環境污染之矽廢棄物漿液之處置成本之一磚之方法和以該方法製作之磚。
本揭示內容亦提供製作能夠防止矽由於矽之氧化而使品質劣化之一磚之方法及以該方法製作之磚。
根據一例示性實施例，一方法包括製備含矽廢棄物漿液；執行自該含矽廢棄物漿液分離含矽漿液及水溶性油之一初級油清洗製程；以及藉由使用其中一黏合劑與該含矽漿液混合之一混合物形成該磚。
該含矽廢棄物漿液可係在切割一矽晶錠、或拋光一矽晶圓之一表面時生成且含有該含矽漿液及該水溶性油。
該含矽廢棄物漿液含有至少矽(Si)及碳化矽(SiC)。
該初級油清洗製程可包括以一第一混合比率混合水與該含矽廢棄物漿液；攪拌該含矽廢棄物漿液及該水；以及過濾該含矽漿液及該水之該混合物以將該含矽廢棄物漿液、該水溶性油、及該水彼此分離。
水對含矽廢棄物漿液之體積之第一混合比率可對應於大約0.2倍至大約8倍。
可更包括在形成該磚之前執行自該含矽漿液移除該水溶性油之一次級油清洗製程。
該次級油清洗製程可包括以一第二混合比率混合該水與該含矽漿液；攪拌該含矽漿液及該水；以及過濾該含矽漿液及該水之該混合物以分離該含矽漿液、該水溶性油、及該水。
水對含矽廢棄物漿液之體積之第二混合比率可對應於大約0.2倍至大約8倍。
可更包括對在該初級油清洗製程中彼此分離之水溶性油及水執行分餾，以在該初級油清洗製程之後將該水溶性油與水分離。
可更包含在形成該磚之前執行一含矽漿液乾燥製程及一含矽漿液碾磨製程中之至少一者。
在該磚之形成中，一Fe源在該磚之該形成期間可選擇性添加至該含矽漿液及該黏合劑之混合物。
基於該混合物之總重量，該混合物可含有大約35重量%至大約97重量%之該含矽漿液、大約0重量%至大約50重量%之該Fe源、及大約3 重量%至大約15重量%之該黏合劑。
該黏合劑可含有糖漿、澱粉、膨潤土(bentonite)及氫氧化鈣、及矽酸鈉中之至少一者。
該黏合劑可含有在該初級油清洗製程中分離之該水及水溶性油、在該次級油清洗製程中分離之該水及水溶性油、及在該分離製程中分離之該水溶性油及水中之至少一者。
根據一例示性實施例，可藉助製作磚之製作方法製作磚，該磚包括矽、碳化矽、及黏合劑。
該磚可更包含一Fe源。
10‧‧‧第一攪拌器
20‧‧‧第一過濾系統
30‧‧‧分餾系統
40‧‧‧第二攪拌器
50‧‧‧第二過濾系統
60‧‧‧乾燥器
70‧‧‧磨機
80‧‧‧磚形成裝置
310‧‧‧水/油儲存罐
320‧‧‧幫浦
330‧‧‧蒸餾塔
340‧‧‧第一收集單元
350‧‧‧第二收集單元
360‧‧‧第一熱交換器
370‧‧‧第二熱交換器
380‧‧‧水儲存罐
390‧‧‧油儲存罐
S10、S12、S14、S16、S20、S30、S32、S34、S36、S40、S50、S60、S62、S64、S66‧‧‧步驟
結合附圖自以下描述可更詳細地瞭解本發明之例示性實施例，在附圖中：第1圖係為說明純化在製造半導體晶圓或太陽能晶圓時作為副產物生成之含矽廢棄物漿液之製程的視圖。
第2圖係為說明根據一例示性實施例藉由純化含矽廢棄物漿液製作一磚之方法之流程圖，該磚用於在一煉鋼製程中升高溫度及改變組成。
第3圖係為說明第2圖中所圖解說明之一初級油清洗製程之流程圖。
第4圖係為說明第2圖中所圖解說明之一次級油清洗製程之流程圖。
第5圖係為說明第2圖中所圖解說明之一磚形成製程之流程圖。
第6圖係為說明實施一例示性實施例之一裝置的實例之視圖。
第7圖係為說明第6圖之分餾系統之一實例的視圖。
在下文中，將參照附圖詳細闡述特定實施例。
可能不必要地模糊本發明之基本特徵之相關功能或構形之詳細描述將被省略。
第1圖係為說明純化在製造半導體晶圓或太陽能晶圓時作為副產物生成之含矽廢棄物漿液之製程的視圖。
參見第1圖，一切割劑、鋸屑、切割油、及在其他切割製程中生成之來自線鋸之一切割劑或細粉塵等被包含於切割矽之一製程或拋光一矽晶圓之表面之一製程中生成之廢棄物漿液中。
如第1圖中所示，對廢棄物漿液執行一油清洗製程以自廢棄物漿液分離可再循環矽及切割劑。藉助油清洗製程移除切割劑。在此處，將所生成之廢水轉移至一廢水處理系統且接著再循環。接著，對經歷該油清洗製程之廢棄物漿液執行矽分離製程以分離有效矽並使經分離矽再循環。在此處，可使用一離心製程用於分離矽。藉助一乾燥製程使經分離矽再循環。
在矽分離製程中僅可分離具有大粒徑之矽，且因此大量微細 切割劑及雜質及微細矽在分離具有大粒徑之矽之後可留在廢棄物漿液中。
第2圖係為說明根據一例示性實施例藉由純化含矽廢棄物漿液製作一磚之方法之流程圖，該磚用於在一煉鋼製程中升高溫度及改變組成，第3圖係為說明第2圖中所圖解說明之一初級油清洗製程之流程圖，第4圖係為說明第2圖中所圖解說明之一次級油清洗製程之流程圖，且第5圖係為說明第2圖中所圖解說明之一磚形成製程之流程圖。此外，第6圖係為說明實施一例示性實施例之一裝置的實例之視圖，且第7圖係為說明第6圖之分餾系統之一實例之視圖。
參見第2至5圖，一初級油清洗製程(S10)、一分離製程(S20)、一次級油清洗製程(S30)、一乾燥製程(S40)、一碾磨製程(S50)、及一磚形成製程(S60)。為一例示性實施例之最終產物之一磚(即，在一煉鋼製程中在鋼液生產期間用於升高鋼液之溫度及調整鋼液之組成)可藉助初級油清洗製程(S10)及磚形成製程(S60)來製作。在此處，次級油清洗製程(S30)、乾燥製程(S40)、及碾磨製程(S50)可視需要選擇性執行。因此，次級油清洗製程(S30)、乾燥製程(S40)、及碾磨製程(S50)中之至少一者可為能夠在磚製作製程中選擇性執行之一製程。在下文中，將闡述根據一例示性實施例製作磚之方法，其包括初級油清洗製程(S10)、分離製程(S20)、次級油清洗製程(S30)、乾燥製程(S40)、碾磨製程(S50)、及磚形成製程(S60)。
首先，在初級油清洗製程(S10)中，可自含有矽(Si)、碳化矽(SiC)、及水溶性油之含矽廢棄物漿液(例如，初始廢棄物漿液)分離油。
該含矽廢棄物漿液(即，初始廢棄物漿液)係作為在半導體 晶圓或太陽能晶圓製作製程中生成之副產物而生成。因此，初始廢棄物漿液可含有在切割一矽晶錠時生成之矽、及為一切割劑之碳化矽(SiC)、及為切割油之水溶性油。此外，亦可含有大約5%鐵(Fe)源及少量銅(Cu)等。分離初始廢棄物漿液中所含水溶性油之一製程可在初級油清洗製程(S10)中執行。在此處，由於該初始廢棄物漿液中所含之碳化矽具有各種粒徑，因此可在初級油清洗製程(S10)之前執行藉助離心製程分離具有相對較大粒徑之碳化矽之一製程。
初始廢棄物漿液為在線鋸等製程中所生成副產物，其含有大約10重量%至大約30重量%之水溶性油(例如，聚乙二醇(PEG)+二乙二醇(DEG))。因此，必須將初始廢棄物漿液中所含之水溶性油移除至一預定量以在煉鋼製程中使用該初始廢棄物漿液。可實施在一高溫下之燃燒製程及使用水之清洗製程以移除油。然而，當水溶性油在高溫下燃燒時，隨著水溶性油之含量增加空氣污染變得更嚴重，而且矽可在高溫下氧化。由於該初始廢棄物漿液含有大量水溶性油，故初始廢棄物漿液可利用水清洗。然而，在此情形中，水溶性油可溶於水中而增加廢水處理成本。
在此實例中，可將水溶性油自該初始廢棄物漿液分離且接著藉助下文將闡述之一製程再使用。而且，視需要，可另外自含矽漿液移除該水溶性油，在其中將水溶性油移除至預定量。因此，由於阻止了因油燃燒造成之空氣污染及矽氧化，且水溶性油再使用，故此存在一經濟益處。此外，如下文所述，由於水係藉助分餾自水溶性油分離出，因此在處理最終生成之廢水方面幾乎沒有成本。
如上所述，在自初始廢棄物漿液分離水溶性油的同時生成之副產物(例如水溶性油或水)可重新用作在製作磚時之一黏合劑。
為此，在水混於該初始廢棄物漿液中達足以攪拌及泵送之預定量之狀態下，藉助使用如一壓濾機實施一壓榨方法自該初始廢棄物漿液分離水溶性油及水。接著，藉由蒸發水重新使用該水溶性油，且使其中該水溶性油已減少至一預定量之漿液(即，含矽漿液)經歷乾燥製程且接著碾磨至一適宜大小。該經碾磨漿液形成用於在煉鋼製程中升高鋼液之溫度並調整鋼液組成之磚。
參見第3圖，初級油清洗製程(S10)可包括製程(S12、S14、及S16)。
下文將詳細闡述初級油清洗製程(S10)。
首先，在製程(S12)中，將一廢棄物漿液儲存罐中儲存之初始廢棄物漿液供應至一第一攪拌器10，並將對應於一第一混合比率之量的水供應至第一攪拌器以將初始廢棄物漿液與水混合。
例如，廢棄物漿液儲存罐之內部可維持在一預定溫度以防止所儲存之初始廢棄物漿液黏度降低。此外，可以一預定循環執行該攪拌以防止所儲存之初始廢棄物漿液由於隨時間流逝而發生之沉澱而凝固。在此情形中，該廢棄物漿液罐可支援一攪拌功能。
初始廢棄物漿液包括在製造半導體晶圓或太陽能晶圓之製程中生成之副產物。副產物可特定包括矽(Si)、碳化矽(SiC)、水溶性油、鐵(Fe)、銅(Cu)等等。
初始廢棄物漿液與水之第一混合比率可設定在大約1：0.2至大約1：8(以體積計)之範圍內。換言之，將該初始漿液與水混合，以使得水之體積係初始廢棄物漿液之大約0.2倍至大約8倍。如上所述，該第一混合 比率係考慮到該初始廢棄物漿液之攪拌及泵送而設定。
在製程(S14)中，係執行操作第一攪拌器10以攪拌初始廢棄物漿液與水之混合物之製程。
在製程(S16)中，經過預定攪拌時間之後，將初始廢棄物漿液與水之攪拌混合物供應至第一過濾系統20，並藉助過濾執行自初始廢棄物漿液與水之混合物分離該水及水溶性油之一製程。作為特定過濾方法，可使用壓濾機實施一壓榨方法以將水與水溶性油分離。另一選擇為，可使用各種已知技術，例如離心。
經歷該過濾製程之後，可將該初始廢棄物漿液中所含之水溶性油移除至一預定量以獲得該含矽漿液。
如下文所述，當將係為根據一例示性實施例所製作之一中間產物之含矽漿液被乾燥及碾磨時，可獲得含矽粉末。該含矽粉末含有大量矽及碳化矽且因此具有一極大熱值。因此，當將含矽粉末原樣插入至一轉爐等中時，可發生火災之風險。因此，該含矽粉末可經壓製且接著經處理以藉助磚形成製程(S60)形成具有一預定大小及形狀之磚塊。在此處，若係為製作用於升高溫度並調整組成之磚之中間產物的含矽粉末中所含油之量顯著不足，則可難以維持經壓縮磚之形式，且因此磚可易於破裂。因此，當一預定量之油被包含於該含矽粉末中時，該油可有助於磚之形成。當藉助初級油清洗製程(S10)所獲得之含矽漿液中所殘留之水溶性油的含量過量，則可藉助下文將闡述之次級油清洗製程(S30)另外移除水溶性油至一適當量。
接下來，在分離製程(S20)中，藉助在初級油清洗製程(S10) 中分離出之水溶性油及水之分餾執行水溶性油與水之分離製程。藉助此製程提取之水溶性油可在下文闡述之磚形成製程(S60)中再循環，且水可純化至不需要額外廢水處理製程之一程度。
將參照第7圖闡述在其中執行分離製程(S20)之分餾系統30之一特定組成之一實例。
分餾系統30可包括一水/油儲存罐310、一幫浦320、一蒸餾塔330、一第一收集單元340、一第二收集單元350、一第一熱交換器360、一第二熱交換器370、一水儲存罐380、及一油儲存罐390。
將藉助初級油清洗製程(S10)自初始廢棄物漿液與水之混合物分離之水溶性油及水供應至水/油儲存罐310並暫時儲存。
在下文中，藉由使用其中水溶性油係由聚乙二醇(PEG)及二乙二醇(DEG)組成之一實例給出描述。以下描述中所揭示之溫度、壓力、流速等之值僅係實例且可根據具體需求而修改。
在第7圖中，給出具體位置F、F1、F2、B1、B2、B3、W1、W2、及W3之溫度、壓力、及流速，在該等位置處，(例如)在構成該系統之組件之間之一供應流動途徑中安裝閥門。儲存於水/油儲存罐310中之水溶性油及水基於重量%具有大約20：13：67之PEG：DEG：水之混合比率。
幫浦320在溫度大約20℃、壓力大約760mmHg、且流速大約300公斤/小時之條件下將水溶性油及水供應至蒸餾塔330。
蒸餾塔330係藉助分餾將水溶性油與水分離之一單元且可根據功能粗略地化分為一加熱單元、一冷卻單元、及一收集單元。
例如，蒸餾塔330可在多個塔板(例如在10個塔板)中執行 蒸餾。當將水溶性油及水加熱並藉由使用其鍋爐蒸汽具有大約150℃或以上之溫度之再沸器蒸餾時，溫度為大約51.5℃、壓力為大約100mmHg、且流速為大約200公斤/小時之水可收集於第一收集單元340中，且溫度為大約137℃、壓力為大約106mmHg、且流速為大約99.5公斤/小時之水溶性油(即，PEG/DEG)可收集於第二收集單元350中。
由第一收集單元340所供應之溫度為大約51.5℃、壓力為大約100mmHg、且流速為大約200公斤/小時之水可穿過第一熱交換器360且然後在溫度為大約30℃、壓力為大約2967mmHg、且流速為大約200公斤/小時下供應至水儲存罐380。
由第二收集單元350所供應之溫度為大約137℃、壓力為大約106mmHg、且流速為大約99.5公斤/小時之水溶性油穿過第二熱交換器370且接著在溫度為大約30℃、壓力為大約2967mmHg、及流速為大約99.5公斤/小時下供應至油儲存罐390。
水儲存罐380係用於儲存在穿過第一熱交換器360之後所供應水之一單元。所儲存水之溫度為大約30℃，壓力為大約760mmHg，且僅數PPM之化學需氧量(COD)(自模擬獲得)。因此，看起來幾乎不需要廢水處理。
油儲存罐390係用於儲存穿過第二熱交換器370之後所供應油之一單元。所儲存之油的溫度為大約30℃且壓力為大約760mmHg，並收集含有大約0.5重量%水分、大約60.3重量% PEG、及大約39.2重量% DEG(根據模擬結果)之油。
接下來，在次級油清洗製程(S30)中，藉由將藉助初級油 清洗製程(S10)自其分離水溶性油及水之漿液(即，藉由在攪拌之後在其中含矽漿液以一預定第二混合比率混合水之狀態下過濾)混合來執行清洗該含矽漿液中所殘留水溶性油之製程。
例如，第二混合比率可經設定，以使得水之體積係含矽漿液之大約0.2至大約8倍，且次級油清洗製程(S30)可在大約50℃或以下之一低溫下執行。
如上所述，儘管藉助初級油清洗製程(S10)移除初始廢棄物漿液中所含之一預定量之水溶性油，但剩餘水溶性油可根據製程條件額外移除。為此，可執行次級油清洗製程(S30)。
下文將詳細闡述次級油清洗製程S30。參見第4圖，次級油清洗製程(S30)可經構形以包括製程(S32、S34、及S36)。
首先，在S32製程中，將來自藉助初級油清洗製程(S10)將水溶性油移除至一預定量之漿液(即，供應至一第二攪拌器40之含矽漿液)及一定量之水根據該預定第二混合比率供應至第二攪拌器40以執行將含矽漿液與水混合之製程。
含矽漿液與水之第二混合比率可設定在大約1：0.2至大約1：8(以體積比率計)之範圍內。換言之，該含係漿液可與水混合，以使得水的體積係該含矽漿液之大約0.2倍至大約8倍。
將含矽漿液及水以上述混合比率混合之原因係如下。
當考慮到含矽漿液之黏度時，在大約0.2倍或以下之混合比率之情形中，難以執行後續攪拌製程及泵送製程。在大約8或以上之混合比率之情形中，水溶性油之移除比率急劇增加而劣化隨後磚形成製程(S60) 之成形性。
換言之，與含矽漿液混合之水經歷攪拌及下文將闡述之過濾製程且接著與水溶性油混合，由此以廢水形式排放。廢水可為環境污染之一原因，且因此得執行一額外廢水處理製程。因此，增加水之量以易於執行廢水處理製程為有利的。此外，隨著水之量增加，油之清潔程度可增加，且因此自該含矽漿液移除之油的量亦可增加。
如上所述，當將係根據一例示性實施例所產生之中間產物中之一者的含矽漿液被乾燥並碾磨時，可獲得含矽粉末。由於該含矽粉末具有一極大熱值，若該含矽粉末原樣插入至一轉爐等中時，可發生火災之風險。因此，該含矽粉末可經壓製且接著經處理以藉助磚形成製程(S60)形成具有一預定大小及形狀之磚塊。在此處，若係為製作用於升高溫度並調整組成之磚之中間產物的含矽粉末中所含油之量顯著不足，則可難以維持經壓縮磚之形式，且因此磚可易於破裂。因此，該含矽粉末可包含一預定量之油。
因此，含矽粉末及水之混合比率可如上所述設定以增加廢水處理製程及磚製作之效率。
接下來，在製程(S34)中，執行藉由操作第二攪拌器40以攪拌與水混合之含矽漿液，由此促進含矽漿液中殘留之該水溶性油之溶解之一製程。
接下來，在製程(S36)中，當經過預設定攪拌時間之後，其中執行將與水一起攪拌之該含矽漿液供應至一第二過濾系統50以過濾溶於其中之水及水溶性油並自含矽漿液移除水及水溶性油之一製程。各種已 知技術可作為特定過濾方法實施。
在藉由使用水清洗該含矽漿液之製程中，若水溫度過低，則油清洗能力可稍微有所劣化。另一方面，若水溫度過高，則可藉助矽與水反應產生二氧化矽(SiO2)而劣化放熱性質。因此，為防止此限制，根據一例示性實施例，整個或一部分次級油清洗製程(S30)可在50℃或以下之低溫下執行。
接下來，在乾燥製程(S40)中，執行其中將藉助次級油清洗製程(S30)清洗水溶性油之含矽漿液供應至一乾燥器60以在一預定乾燥溫度下乾燥該含矽漿液之製程。乾燥製程(S40)可視需要選擇性執行。舉例而言，乾燥製程(S40)可作為一自然乾燥製程執行或在200℃或以下之溫度下在一空氣或氮氣氛下執行。
下文將詳細闡述乾燥製程S40。
乾燥製程S40可為在碾磨之前乾燥該含矽漿液之一製程，而該含矽漿液中已將該水溶性油移除至一預定量。
在此處，當含矽漿液中所含之矽暴露於空氣狀態達一預定時間或更長時，矽被空氣中之氧氧化而產生二氧化矽。因此，可使加熱劑之放熱性質或鋼液之組成調整效率劣化。
因此，為防止此限制，含矽漿液之乾燥製程係在200℃或以下之溫度下、或更特定而言在大約110℃至大約130℃之溫度下在空氣或氮氣氛下執行。當在氮氣氛下乾燥含矽漿液時，乾燥溫度可增加至一高溫而不會氧化矽，且因此乾燥速率可較快，且乾燥率可增加。
在碾磨製程(S50)中，將藉助乾燥製程(S40)形成之呈 塊狀形式之含矽漿液供應至一磨機70且接著碾磨。碾磨製程(S50)可視需要選擇性執行。
例如，在碾磨製程(S50)中，可將經乾燥含矽漿液碾磨成直徑大約5公分或以下之粒子。碾磨製程(S50)之後，獲得為中間產物之一的含矽粉末。在此處，粉末可具有一規則或不規則形式。
接下來，在磚形成製程(S60)中，將一黏合劑添加至藉助碾磨製程(S50)獲得之含矽粉末，以攪拌該混合物。接著，執行藉由使用一磚形成裝置80使混合物形成一磚之製程。在此處，儘管闡述藉助乾燥及碾磨含矽漿液並藉由使用含矽粉末形成磚之製程，但當不執行乾燥及碾磨製程時，該磚可藉由使用含矽漿液形成。
下文將詳細闡述磚形成製程(S60)。
參見第5圖，磚形成製程(S60)可包括製程(S62、S64、及S66)。
在製程(S62)中，執行將Fe源及黏合劑添加至藉助碾磨製程(S50)獲得之含矽黏合劑之製程。
Fe源之添加係可選的，且添加該Fe源之原因之一係調節最後所製作磚之比重。在煉鋼製程之鋼液製作製程期間，將為根據一例示性實施例所製作之最終產物之用於升高溫度及調整組成之磚放入轉爐中。當磚之比重過低時，磚不能滲入至鋼液中且因此漂浮於鋼液之表面上而劣化溫度升高效率及組成調整效率。
因此，將Fe源添加至該含矽粉末。在此處，該Fe源可選擇性添加，且Fe源可藉助一分選製程(例如磁性分離)自煉鋼礦渣分選。
例如，在磚形成製程(S60)中，磚可經設定以基於含矽粉末、Fe源、及黏合劑之總重量具有大約35重量%至大約97重量%之含矽粉末、大約0重量%至50重量%之Fe源、及大約3重量%至大約15重量%之黏合劑。在此處，大約0重量%之Fe源指示不添加該Fe源。
製程(S62)中所添加之黏合劑藉由將黏度賦予含矽粉末或含有矽及Fe源之粉末而用於形成磚且可包括糖漿、澱粉、膨潤土及氫氧化鈣、及矽酸鈉中之至少一者。
而且，黏合劑可更包含在初級或次級油清洗製程中分離之水及水溶性油或在分離製程中分離之水溶性油及水中之至少一者。
形成黏合劑之材料間之混合比率可根據情形而改變，且水、水溶性油、或該水及該水溶性油二者可與黏合劑混合。
例如，當水及水溶性油二者混合且用於黏合劑中時，藉助初級油清洗製程(S10)自初始廢棄物漿液分離之水及水溶性油可作為包含於黏合劑中之材料重新使用。
在另一實例中，當藉由與水混合使用黏合劑時，藉助分離製程(S20)與水溶性油分離之水可作為包含於黏合劑中之材料重新使用。在此情形中，一部分Si可經氧化以變為SiO2，藉此劣化在最後製程中用於升高溫度及調整組成之磚的效率。當藉由與水混合使用黏合劑時，可將最少量之水與黏合劑混合以形成磚，藉此防止Si氧化。
在另一實例中，當藉由與水溶性油混合使用黏合劑時，藉助分離製程(S20)與水分離之水溶性油可作為包含於黏合劑中之材料重新使用。如上所述，當黏合劑與水溶性油而非水混合時，可防止Si氧化。
在製程(S64)中，執行攪拌並充分混合添加黏合劑之含矽粉末或含有矽及Fe源之粉末之組合物之一製程。當然，對於攪拌，磚形成裝置80可具有一自我攪拌功能，或亦可使用一分離攪拌器作為磚形成裝置80。
在製程(S66)中，藉由使用磚形成裝置80執行使向其添加黏合劑並攪拌之含矽粉末或含有矽及Fe源之粉末形成具有一特定形式之一磚之一製程。
根據上述之一實施例，在製造半導體或太陽能晶圓期間生成之含矽廢棄物漿液可經純化以形成粉末，且接著可將黏合劑添加至粉末以藉助壓塊形成該磚。在此處，可以低成本及高效率製作在煉鋼製程中用於升高鋼液之溫度並調整組成之磚。
此外，為環境污染之原因的矽廢棄物漿液可經再循環並在煉鋼廠之煉鋼設備中用於升高鋼液之溫度並調整組成而無需燃燒或掩埋。因此，可降低廢棄產物處理成本，且可藉助成本降低改良價格競爭力。此外，可最小化在煉鋼製程期間可發生之環境污染。
含有在矽廢棄物漿液之粉化製程中所生成之水溶性油及水的廢水可作為製作磚所需之添加劑。因此，可不需要再處理所排放廢水，或廢水可在純化至不需要再處理之量後排放。因此，可提供製作在煉鋼製程中用於升高鋼液之溫度並調整組成之磚的環境友好且經濟之方法。
水溶性油可藉由添加水溶性油而非水至在磚製作製程期間維持含矽粉末之黏度所用之黏合劑來重新使用。因此，可提供製作用於升高溫度並調整組成之磚的方法，該磚可防止品質因矽氧化而劣化。
該矽廢棄物漿液可經粉末化且接著形成該磚。因此，該磚可容易地放入煉鋼製程中之轉爐中，並去除由粉末造成之火災或爆炸之危險。
而且，視為廢棄物之矽粉末可形成為用於在煉鋼製程中升高鋼液之溫度並調整組成之磚產物。因此，存在免於法規(例如關於廢棄產物在各地間之運轉等)束縛之作用。
根據例示性實施例，在製造半導體或太陽能晶圓期間生成之含矽廢棄物漿液可經純化以形成粉末，且接著可將黏合劑添加至粉末以藉助壓塊形成在煉鋼製程中用於升高鋼液之溫度並調整組成之磚，藉此降低煉鋼成本。
而且，為環境污染之原因的矽廢棄物漿液可經再循環並在煉鋼廠之煉鋼設備中用於升高鋼液之溫度並調整組成而無需燃燒或掩埋。因此，可降低廢棄產物處理成本，且可藉助成本降低改良價格競爭力。此外，可最小化在煉鋼製程期間可發生之環境污染。
含有在矽廢棄物漿液之粉化製程中所生成之水溶性油及水的廢水可作為製作磚所需之添加劑。因此，可不需要再處理所排放廢水，或廢水可在純化至不需要再處理之量後排放。因此，在煉鋼製程中用於升高鋼液之溫度並調整組成之磚可環境友好且經濟地製作。
水溶性油可藉由添加水溶性油而非水至用於在磚製作製程期間維持含矽粉末之黏度所用之黏合劑來重新使用以防止產物品質劣化。
該矽廢棄物漿液可經粉末化且接著形成磚。因此，該磚可容易地放入煉鋼製程中之轉爐中，並去除由粉末造成之火災或爆炸之危險。
而且，視為廢棄物之矽粉末可形成為用於在煉鋼製程中升高 鋼液之溫度並調整組成之磚產物。因此，存在免於法規(例如關於廢棄產物在各地間之運轉等)束縛之作用。
儘管已參照附圖闡述本發明之基本特徵，但其僅係例示性實施例且並非限制本發明。而且，應易於瞭解，可由熟悉此項技術者作出各種修改及改變而不背離本發明之精神及範圍。
S10、S20、S30、S40、S50‧‧‧步驟

Claims (15)

  1. 一種用於製作一磚之方法，該方法包含：製備含矽廢棄物漿液；執行自該含矽廢棄物漿液分離含矽漿液及水溶性油之一初級油清洗製程(primary oil cleaning process)；以及藉由使用由一黏合劑與該含矽漿液混合之一混合物形成該磚；其中，該初級油清洗製程包含：以一第一混合比率混合水與該含矽廢棄物漿液；攪拌該含矽廢棄物漿液及該水；以及過濾該含矽漿液及該水之該混合物以將該含矽廢棄物漿液、該水溶性油、及該水彼此分離。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該含矽廢棄物漿液係在切割一矽晶錠、或拋光一矽晶圓之一表面時生成且含有該含矽漿液及該水溶性油。
  3. 如請求項2所述之方法，其中該含矽廢棄物漿液含有至少矽(Si)及碳化矽(SiC)。
  4. 如請求項1所述之方法，其中該水對該含矽廢棄物漿液之體積之該第一混合比率對應於大約0.2倍至大約8倍。
  5. 如請求項1所述之方法，更包含在形成該磚之前執行自該含矽漿液移除該水溶性油之一次級油清洗製程。
  6. 如請求項5所述之方法，其中該次級油清洗製程包含：以一第二混合比率混合該水與該含矽漿液；攪拌該含矽漿液及該水；以及 過濾該含矽漿液及該水之該混合物以分離該含矽漿液、該水溶性油、及該水。
  7. 如請求項6所述之方法，其中該水對該含矽廢棄物漿液之體積之該第二混合比率對應於大約0.2倍至大約8倍。
  8. 如請求項1所述之方法，更包含對在該初級油清洗製程中彼此分離之該水溶性油及該水執行分餾，以在該初級油清洗製程之後將該水溶性油與該水分離。
  9. 如請求項1所述之方法，更包含在形成該磚之前執行一含矽漿液乾燥製程及一含矽漿液碾磨製程中之至少一者。
  10. 如請求項4所述之方法，其中，在該磚之形成中，一Fe源在該磚之該形成期間選擇性添加至該含矽漿液及該黏合劑之該混合物。
  11. 如請求項10所述之方法，其中基於該混合物之總重量，該混合物含有大約35重量%至大約97重量%之該含矽漿液、大約0重量%至大約50重量%之該Fe源、及大約3重量%至大約15重量%之該黏合劑。
  12. 如請求項11所述之方法，其中該黏合劑含有糖漿、澱粉、膨潤土(bentonite)及氫氧化鈣、及矽酸鈉中之至少一者。
  13. 如請求項12所述之方法，其中該黏合劑含有在該初級油清洗製程中分離之該水及水溶性油、在該次級油清洗製程中分離之該水及水溶性油、及在該分離製程中分離之該水溶性油及水中之至少一者。
  14. 一種藉助如請求項1至13中任一項所述之製作方法製作之磚，該磚包含矽、碳化矽、及黏合劑。
  15. 如請求項14所述之磚，更包含一Fe源。
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