一种铝硅合金的电解分离铝、硅的方法技术

本发明专利技术公开了一种铝硅合金的电解分离铝、硅的方法，具体步骤如下：（1）电解液的配制：取一定量的磷酸、草酸以及硼酸逐步溶解于去离子水中，再向溶解液中添加适量甘油，配制得到电解液。（2）电解分离：铝硅合金作为阳极，不锈钢作为阴极，进行恒电流电解，阳极富集的阳极泥为硅粉。（3）后处理：将阳极富集的硅粉进行酸洗除杂、去离子水清洗、过滤和干燥，获得更高纯度的硅。最终所得到的硅粉纯度达到90%以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铝和硅分离技术，特别涉及。
技术介绍
石油、天然气等主要能源日益枯竭，同时伴随着二氧化碳排放造成温室效应，能源和环境的双重危机激发了制造业对太阳能制造材料的需求，硅作为太阳能电池的主要材料，其分离和提纯成为光伏产业发展的重要因素。铝硅合金是迄今为止研究最广泛合金体系，但是如何有效地分离铝、硅是目前这种方法实际应用的难题。目前，多晶硅的生产制备方法分为化学法和冶金法两大类，化学法应用化学原理对硅提纯，冶金法通过冶金原理对硅进行提纯。化学法以改良西门子法为代表，通过三氯氢硅氢还原得到电子级多晶硅，但在制作过程中需要通过掺杂的方法调整电阻率，能耗高，因此不能大规模的应用。冶金法又称物理法，在硅不发生化学反应的前提下依次除去硅的各种杂质，是一种低成本、低能耗的多晶硅提纯方法。合金精炼法作为其中一种，主要是将硅与其他金属首先配置成合金，然后再从合金中将硅分离提出，其过程为:先向硅中加入铝、铜、锡、铁等中的一种或几种与硅形成合金熔体；再通过控制温度下降速度，利用杂质在初晶硅与合金熔体间的分凝效应进行分离提纯。可以看出采用化学法与冶金法的额工艺非常复杂，能耗也较大。因此亟需开发一种能够快速简单地实现铝硅分离的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的就是克服上述不足问题，提供，采用电解分离的手段，有效的将硅铝合金中的硅分离出来，既高效的回收并获得了高纯硅，也具有较高的环保收益和经济收益。本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是:，具体步骤如下:步骤一，电解液的配制:取一定量的磷酸、草酸以及硼酸逐步溶解于去离子水中，再向溶解液中添加适量甘油，配制得到电解液。步骤二，电解分离:铝硅合金作为阳极，不锈钢作为阴极，进行恒电流电解，阳极富集的阳极泥为硅粉。步骤三，后处理:将阳极富集的硅粉进行酸洗除杂、去离子水清洗、过滤和干燥，获得更高纯度的硅。进一步的改进，所述电解液体系中磷酸的浓度控制为200?300mL/L。进一步的改进，所述电解液体系中草酸的浓度控制为10?30g/L。进一步的改进，所述电解液体系中硼酸的浓度控制为80?120g/L。 进一步的改进，所述电解液体系中甘油的浓度适量为止。进一步的改进，所述稀盐酸浓度控制为1.0?6.0mol/L 进一步的改进，所述电解分离过程中，电解阳极的有效面积为6?10cm2，电解温度控制为80?85°C，电流密度为10?15A/dm2。进一步的改进，所述娃粉的质量分数在90%以上，而且娃粉中招的质量分数在10%以下。本专利技术的显著效果在于: 1.使用铝硅合金作为原料，硅含量的多少与本实验没有必然的联系，其适用性更广。2.对于铝硅合金采用电解技术实现铝硅的分离、硅的回收。硅的回收利用率达到90%以上，纯度达到98.90%ο【附图说明】图1为本专利技术的工艺流程图。【具体实施方式】: 下面结合具体实施例和附图详细说明本专利技术，单本专利技术并不局限于具体实施例。实施例1 ，按下列步骤进行铝硅分离及相关后处理等操作: (O电解液的配制:配制电解液的时候要先量取一部分水，将酸缓慢倒入水中，边搅拌溶液。取一定量的磷酸、草酸以及硼酸逐步溶解于去离子水中，再向溶解液中添加适量甘油，配制得到电解液。其中，磷酸浓度200mL/L，草酸10g/L，硼酸80g/L以及适量甘油。(2)电解分离:在阳极硅铝合金的两种主要元素中，只有铝在阳极上溶解，而硅比铝不活泼，所以并不发生溶解，电解到一定程度硅会脱离阳极进入溶液，作为阳极泥而沉淀。采用铝硅合金作为阳极，不锈钢作为阴极，进行恒电流电解，阳极富集的阳极泥为硅粉。电解分离工艺参数为:电解液温度80°C、电流密度为10A/dm2。(3)后处理:将阳极富集的硅粉进行酸洗除杂、去离子水清洗、过滤和干燥，获得更高纯度的硅。所用酸试剂为盐酸，浓度为1.0mol/L。所得阳极泥中硅的纯度分析测试结果为:硅含量96.5%，铝含量为4.5%。实施例2 ，按下列步骤进行铝硅分离及相关后处理等操作: (O电解液的配制:配制电解液的时候要先量取一部分水，将酸缓慢倒入水中，边搅拌溶液。取一定量的磷酸、草酸以及硼酸逐步溶解于去离子水中，再向溶解液中添加适量甘油，配制得到电解液。其中，磷酸浓度200mL/L，草酸30g/L，硼酸100g/L以及适量甘油。(2)电解分离:采用铝硅合金作为阳极，不锈钢作为阴极，进行恒电流电解，阳极富集的阳极泥为硅粉。电解分离工艺参数为:电解液温度80°C、电流密度为15A/dm2。(3)后处理:将阳极富集的硅粉进行酸洗除杂、去离子水清洗、过滤和干燥，获得更高纯度的硅。所用酸试剂为盐酸，浓度为2.0mol/L。所得阳极泥中硅的纯度分析测试结果为:硅含量97%，铝含量为3%。实施例3 ，按下列步骤进行铝硅分离及相关后处理等操作: (O电解液的配制:配制电解液的时候要先量取一部分水，将酸缓 慢倒入水中，边搅拌溶液。取一定量的磷酸、草酸以及硼酸逐步溶解于去离子水中，再向溶解液中添加适量甘油，配制得到电解液。其中，磷酸浓度250mL/L，草酸20g/L，硼酸100g/L以及适量甘油。(2)电解分离:采用铝硅合金作为阳极，不锈钢作为阴极，进行恒电流电解，阳极富集的阳极泥为硅粉。电解分离工艺参数为:电解液温度85°C、电流密度为10A/dm2。(3)后处理:将阳极富集的硅粉进行酸洗除杂、去离子水清洗、过滤和干燥，获得更高纯度的硅。所用酸试剂为盐酸，浓度为3.0mol/L。所得阳极泥中硅的纯度分析测试结果为:硅含量97.5%，铝含量为2.5%。实施例4 ，按下列步骤进行铝硅分离及相关后处理等操作: (O电解液的配制:配制电解液的时候要先量取一部分水，将酸缓慢倒入水中，边搅拌溶液。取一定量的磷酸、草酸以及硼酸逐步溶解于去离子水中，再向溶解液中添加适量甘油，配制得到电解液。其中，磷酸浓度300mL/L，草酸30g/L，硼酸120g/L以及适量甘油。(2)电解分离:采用铝硅合金作为阳极，不锈钢作为阴极，进行恒电流电解，阳极富集的阳极泥为硅粉。电解分离工艺参数为:电解液温度85°C、电流密度为15A/dm2。(3)后处理:将阳极富集的硅粉进行酸洗除杂、去离子水清洗、过滤和干燥，获得更高纯度的硅。所用酸试剂为盐酸，浓度为6.0mol/L。所得阳极泥中硅的纯度分析测试结果为:硅含量98.5%，铝含量为1.5%。【主权项】1.，所述方法主要采用电解分离法及酸洗法，包括以下步骤: 步骤一，配制电解液体系:将一定量的磷酸、草酸以及硼酸逐步溶解，再向溶解液中添加适量甘油，配制得到电解液体系。2.步骤二，在上述配制的电解液体系中，以铝硅合金为电解阳极，以不锈钢板为电解阴极，通过控制电流电解法对上述电解液体系进行电解分离，沉积得到硅含量高而铝含量低的硅粉，以及铝富集的电解余液。3.步骤三，在上述沉积得到硅含量高而铝含量低的硅粉沉淀中，用稀盐酸进行溶解。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述电解液体系中磷酸的浓度控制为200 ?300mL/L。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述电解液体系中草酸的浓度控制为10 ?30g/L。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述电解液体系中硼酸的浓度控制为80 ?120g/Lo7.根据权利要求1所述的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝硅合金的电解分离铝、硅的方法，所述方法主要采用电解分离法及酸洗法，包括以下步骤：步骤一，配制电解液体系：将一定量的磷酸、草酸以及硼酸逐步溶解，再向溶解液中添加适量甘油，配制得到电解液体系。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈卫东，朱远志，张帆，林宇龙，李冰，张雅峰，黄珣，崔寒松，于爽，段春明，刘芳，耿小超，王天幸，陈鹏，季节，刘杰锋，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网冀北电力有限公司经济技术研究院，北方工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11