中频熔炼回收金刚线切割硅粉的方法技术

本发明专利技术涉及一种回收切割硅粉的方法，具体涉及一种中频熔炼回收金刚线切割硅粉的方法。以金刚线单晶硅或多晶硅切片过程中产生的切割硅粉作为原料，加热熔化后加入渣剂熔炼，然后再重复添加切割硅粉和渣剂，待完全熔化后，将硅液和渣液一并倒入冷却包中冷却，从而获得回收后的硅块。本发明专利技术在高温过程中添加渣剂避免硅粉的氧化，解决了单晶硅/多晶硅切片过程中产生的大量硅泥无法回收的难题，避免大量“硅泥”对环境造成的污染；本发明专利技术回收收率高达90％以上，成本低，便于工业化应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种回收切割硅粉的方法，具体涉及一种中频熔炼回收金刚线切割硅粉的方法。
技术介绍
目前，国内外尤其是日本太阳能企业试用在蓝宝石切割使用的金刚线切割技术引入到硅片线切割领域中。金刚线切割技术是利用电镀或树脂粘结的方法将金刚石磨料附着在钢线表面，将金刚线直接作用与硅棒或硅锭表面产生磨削，达到切割的目的。金刚线切割具有切割速度快、精度高、损耗低、出片率高等优点。目前，切割线的技术突破是硅片加工成本下降的重要途径，金刚线切割速度是普通钢线的两倍，故单位产量的折旧、人工和能耗成本降低一半；因此，金刚线切割在光伏企业中的应用具有广阔的前景。在单晶硅企业中，金刚线切片得到了广泛的应用；以及，在多晶硅切片中，金刚线有望取代钢丝和砂浆切片已被诸多企业争先开发。金刚线在切割单晶硅、多晶硅过程中，会产生大量的切割硅粉，该硅粉的平均尺寸为5um；此外，切割硅粉中含有大量的切割液。该粉末通过絮凝沉降，然后通过压滤机收集，最终得到“泥饼”，此处简称为“硅泥”。由于“硅泥”中硅粉的尺寸较小，且含有水分和非硅的杂质；大多数企业对“硅泥”没有回收能力。因此，在光伏行业内，大量的“硅泥”已成为行业内无法解决的难题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种中频熔炼回收金刚线切割硅粉的方法，解决了单晶硅/多晶硅切片过程中产生的大量硅泥无法回收的难题，避免大量硅泥对环境造成的污染。本专利技术所述的中频熔炼回收金刚线切割硅粉的方法，以金刚线单晶硅或多晶硅切片过程中产生的切割硅粉作为原料，加热熔化后加入渣剂熔炼，然后再重复添加切割硅粉和渣剂，待完全熔化后，将硅液和渣液一并倒入冷却包中冷却，从而获得回收后的硅块。其中：所述的熔化均采用中频线圈感应加热。中频线圈感应加热所用的频率优选为400～1000HZ，中频线圈感应加热过程中产生的磁感应线对硅液有搅拌作用，且高效节能。作为一种优选的技术方案，本专利技术所述的中频熔炼回收金刚线切割硅粉的方法，包括以下步骤：(1)选择金刚线单晶硅或多晶硅切片过程中产生的切割硅粉作为原料，将其放在感应炉的坩埚内；(2)启动加热，待切割硅粉完全熔化后，加入渣剂，温度保持在1650℃～1850℃；(3)熔炼一段时间后，重复添加切割硅粉和渣剂，待到完全熔化后，将硅液和渣液一并冷却，从而获得回收后的高纯硅块。其中：本专利技术所述的切割硅粉为金刚线单晶硅或多晶硅切片过程中产生的切割硅粉。切割硅粉中含有少量的絮凝剂、冷却液等有机物。所用的切割硅粉优选含硅量>90％；切割硅粉的平均粒度为≤20um。步骤(2)中所述的加热功率为50～80KW，时间为1～2h。步骤(2)中渣剂和切割硅粉的质量比为1:(50～200)。渣剂为氧化物，优选为CaO、MgO、Al2O3或SiO2中的一种或几种，渣剂纯度>99％。步骤(3)中加入渣剂的速度为5～20Kg/min。步骤(3)中，获得回收后的高纯硅块的纯度为：99-99.98％。本专利技术，中频熔炼回收金刚线切割硅粉的回收率高达90％以上。作为一种优选的技术放案，步骤(3)为：熔炼10～60min后，按质量比为100～200：1重复添加切割硅粉和渣剂，加渣时功率为40～55KW，再进行熔渣，熔渣时功率为45～60KW，熔渣时间为10min，然后保温，保温时功率为50～80KW，保温时间为20min；待完全熔化后，将硅液和渣液一并倒入冷却包中冷却，从而获得回收后的硅块。其中冷却包是一种具有定向冷却功能的模具，是本领域公知市售产品。综上所述，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术解决了单晶硅/多晶硅切片过程中产生的大量硅泥无法回收的难题，避免大量“硅泥”对环境造成的污染。(2)本专利技术在高温过程中添加渣剂避免硅粉的氧化。(3)本专利技术所述的中频熔炼回收金刚线切割硅粉的回收率高达90％以上，成本低，便于工业化应用。(4)本专利技术针对“硅泥”的特殊物理化学性质，公开了一种高效的、低成本的中频熔炼回收金刚线切割硅粉的方法，获得的硅块纯度在99.8％以上。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步说明。实施例1一种中频熔炼回收金刚线切割硅粉的方法，包括以下步骤：(1)选择金刚线单晶硅过程中产生的切割硅粉作为原料，切割硅粉中含有少量的絮凝剂、冷却液等有机物，所用的切割硅粉含硅量为90.1％；切割硅粉的平均粒度为10um，将其放在感应炉的坩埚内采用中频线圈感应加热；(2)启动加热，加热功率为80KW，时间为1h，待切割硅粉完全熔化后，加入渣剂，温度保持在1850℃，渣剂和切割硅粉的质量比为1:100，渣剂为CaO；(3)熔炼30min后，按质量比为100：1重复添加切割硅粉和渣剂，加渣时功率为40KW，再进行熔渣，熔渣时功率为55KW，熔渣时间为10min，然后保温，保温时功率为50KW，保温时间为20min；待完全熔化后，将硅液和渣液一并倒入具有定向冷却功能的模具中冷却，从而获得纯度为99.8％的高纯硅块。本方法，中频熔炼回收金刚线切割硅粉的回收率高达91.7％。实施例2一种中频熔炼回收金刚线切割硅粉的方法，包括以下步骤：(1)选择多晶硅切片过程中产生的切割硅粉作为原料，切割硅粉中含有少量的絮凝剂、冷却液等有机物，所用的切割硅粉含硅量为90.5％；切割硅粉的平均粒度为5um，将其放在感应炉的坩埚内采用中频线圈感应加热；(2)启动加热，加热功率为50KW，时间为2h，待切割硅粉完全熔化后，加入渣剂，温度保持在1650℃，渣剂和切割硅粉的质量比为1:50，渣剂为MgO；(3)熔炼60min后，按质量比为100：1重复添加切割硅粉和渣剂，加渣时功率为45KW，再进行熔渣，熔渣时功率为45KW，熔渣时间为10min，然后保温，保温时功率为80KW，保温时间为20min；待完全熔化后，将硅液和渣液一并倒入具有定向冷却功能的模具中冷却，从而获得纯度为99.9％的高纯硅块。本方法，中频熔炼回收金刚线切割硅粉的回收率高达93.5％。实施例3一种中频熔炼回收金刚线切割硅粉的方法，包括以下步骤：(1)选择多晶硅切片过程中产生的切割硅粉作为原料，切割硅粉中含有少量的絮凝剂、冷却液等有机物，所用的切割硅粉含硅量为91％；切割硅粉的平均粒度为≤20um，将其放在感应炉的坩埚内采用中频线圈感应加热；(2)启动加热，加热功率为65KW，时间为1.5h，待切割硅粉完全熔化后，加入渣剂，温度保持在1750℃，渣剂和切割硅粉的质量比为1:200，渣剂为CaO和Al2O3按质量比为1:1混合；(3)熔炼20min后，按质量比为200：1重复添加切割硅粉和渣剂，加渣时功率为55KW，再进行熔渣，熔渣时功率为60KW，熔渣时间为10min，然后保温，保温时功率为60KW，保温时间为20min；待完全熔化后，将硅液和渣液一并倒入具有定向冷却功能的模具中冷却，从而获得纯度为99.93％的高纯硅块。本方法，中频熔炼回收金刚线切割硅粉的回收率高达94.3％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中频熔炼回收金刚线切割硅粉的方法，其特征在于：以金刚线单晶硅或多晶硅切片过程中产生的切割硅粉作为原料，加热熔化后加入渣剂熔炼，然后再重复添加切割硅粉和渣剂，待完全熔化后，将硅液和渣液一并倒入冷却包中冷却，从而获得回收后的硅块。

【技术特征摘要】
1.一种中频熔炼回收金刚线切割硅粉的方法，其特征在于：以金刚线单晶硅或多晶硅切片过程中产生的切割硅粉作为原料，加热熔化后加入渣剂熔炼，然后再重复添加切割硅粉和渣剂，待完全熔化后，将硅液和渣液一并倒入冷却包中冷却，从而获得回收后的硅块。2.根据权利要求1所述的中频熔炼回收金刚线切割硅粉的方法，其特征在于：所述的熔化均采用中频线圈感应加热。3.根据权利要求2所述的中频熔炼回收金刚线切割硅粉的方法，其特征在于：中频线圈感应加热所用的频率为400～1000HZ。4.根据权利要求1-3任一所述的中频熔炼回收金刚线切割硅粉的方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)选择金刚线单晶硅或多晶硅切片过程中产生的切割硅粉作为原料，将其放在感应炉的坩埚内；(2)启动加热，待切割硅粉完全熔化后，加入渣剂，温度保持在1650℃～1850℃；(3)熔炼一段时间后，重复添加切割硅粉和渣剂，待到完全熔化后，将硅液和渣液一并冷却，从而获得回收后的硅块。5.根据权利要求4所述的中频熔炼回收金刚线切割硅粉的方法，其特征在于：切割硅粉中含硅量>90％；切割硅粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：方明，李鹏廷，谭毅，姜大川，张磊，
申请(专利权)人：大工青岛新能源材料技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37