【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种利用废scr催化剂和晶硅废料制备si-ti合金焊料并同时回收钨和钒的方法，属于固废资源利用。
技术介绍
1、燃煤电厂所排放的氮氧化物（no x， x=1，2）是主要的空气污染物之一。随着最新no x减排工作的实施，选择性催化还原脱硝（scr）法已被认为是控制no x排放最有效的方法，scr法脱硝是在特定催化剂的作用下，用氨（nh3）或其他还原剂选择性的将no x转化为n2和h2o。目前，v2o5-wo3/tio2催化剂被认为是降低no x排放最有效的scr催化剂，其具有no x转化率高、耐毒、耐硫以及催化活性好等优点，然而，由于活性成分的挥发、高温烧结、气孔堵塞以及碱土金属中毒等因素影响，从而导致scr催化剂活性降低，失活的scr催化剂最终变成废scr催化剂。通常，废scr催化剂中含有80~90 wt% tio2，7~10 wt% wo3和0.5~1.5 wt% v2o5，其tio2，wo3和v2o5的总含量往往高于90wt%。因此，非常有必要回收利用废scr催化剂中ti、w和v二次资源。
2、晶体硅片太阳能电池便是基于光伏效应将太阳能转化为电能的器件。在制备硅片的过程中，需要用金刚线切割多晶硅或单晶硅锭，在切割过程将近35%-40%的晶体硅以硅粉的形式进入切割废料浆损失掉，造成了极大
3、在sic陶瓷制备生产大尺寸和复杂形状器件的过程中，液态钎料合金对sic陶瓷的润湿结合以及sic陶瓷/合金界面的残余应力是影响sic陶瓷焊接的关键因素。在sic陶瓷焊接的合金中，共晶si-ti合金是其中最有前途的一种钎焊合金，这主要是因为ti和si元素对sic陶瓷具有良好的润湿性，共晶si-ti合金具有理想的高温组织性能，且在高温下流动性好，有利于与sic陶瓷之间形成致密紧实的接头结构。然而，目前制备共晶si-ti合金焊料的主要方法是采用昂贵的高纯硅和高纯钛作为原料，不利于资源的可持续和成本的降低。若能利用废scr催化剂和晶硅废料直接制备共晶si-ti合金焊料，便可解决共晶si-ti合金焊料制备的高成本问题。
技术实现思路
1、针对现有技术废scr催化剂中ti、w和v二次资源回收利用困难，晶硅废料中si回收困难以及共晶si-ti合金焊料制备成本高昂等问题，本专利技术提出一种利用废scr催化剂和晶硅废料制备si-ti合金焊料并同时回收钨和钒的方法，不仅可实现废scr催化剂和晶硅废料这两种工业固废的清洁再利用，还同时制备出用于sic基陶瓷材料焊接的si-ti合金焊料。具有明显的经济效益和广阔的应用前景。
2、一种利用废scr催化剂和晶硅废料制备si-ti合金焊料并同时回收钨和钒的方法，具体步骤如下：
3、（1）将废scr催化剂、晶硅废料和造渣剂混合均匀得到混合物料；将混合物料置于氩气气氛中，升温至1773~1823k进行还原熔炼，经渣金分离后得到含钨和钒的si-ti合金和无害残渣；
4、（2）将步骤（1）含钨和钒的si-ti合金置于真空或氩气气氛中加热至熔融状态并进行定向凝固分离提纯，依次得到(ti, w, v)si2相的富集物、含v共晶si-ti合金焊料（>99.4%）、杂质富集物；所述(ti, w, v)si2相的富集物既可以用作回收钨和钒的原料；所述含v共晶si-ti合金焊料可直接用于钎焊sic陶瓷；
5、（3）将步骤（2）中(ti, w, v)si2相的富集物作为微量添加剂，与步骤2中得到的含v共晶si-ti合金焊料在真空或氩气气氛中进行高温熔化形成复合si-ti合金焊料；所述复合si-ti合金焊料相比纯原料合成的共晶si-ti合金焊料具有制备成本低、共晶组织细密的优点。
6、所述步骤（1）晶硅废料为金刚石线切割多晶硅或单晶硅锭制备硅片过程中产生的晶硅废料，废scr催化剂为v2o5-wo3/tio2废催化剂。
7、所述步骤（1）造渣剂为cao、sio2和mgo的混合物，cao的添加量为废scr催化剂的15~30%，sio2的添加量为废scr催化剂的6~24%，mgo的添加量为废scr催化剂的15~30%。；晶硅废料的质量为废scr催化剂和造渣剂总质量的1.48~1.52倍；熔炼还原之后的残渣成分主要以cao、sio2和mgo为主，属于无害残渣。
8、所述步骤（2）真空度<10pa；加热方式为电阻加热或感应加热；定向凝固中样品的移动速率不大于2μm/s；由于具有合金分离效果好和共晶组织细密的优点，优选感应加热下的定向凝固分离和提纯。
9、所述步骤（3）(ti, w, v)si2相的富集物的添加量为含v共晶si-ti合金焊料质量的0.5~0.8%；真空度<10pa。
10、晶硅废料中的o杂质在熔炼过程中被熔渣去除，废scr催化剂中tio2、wo3和v2o5在熔炼过程中被硅还原进入到硅熔体中，经渣金分离后得到含钨和钒的si-ti合金和以cao、sio2和mgo为主的无害残渣；含钨和钒的si-ti合金熔融后经定向凝固分离提纯，依次分离为 (ti, w, v)si2相的富集物、含v共晶si-ti合金焊料、杂质富集物；(ti, w, v)si2相的富集物既可继续回收钨和钒，也可作为含v共晶si-ti合金焊料的微量添加剂，与含v共晶si-ti合金焊料熔化后形成复合si-ti合金焊料。含v共晶si-ti合金焊料和复合si-ti合金焊料可用于sic基陶瓷材料的焊接。
11、本专利技术的有益效果是：
12、（1）本专利技术以晶硅废料和废scr催化剂两种固废为原料，利用晶硅废料中的硅提取废scr催化剂中的ti、w和v，得到较高的ti、w和v的提取率，同时利用废scr催化剂和造渣剂形成的熔渣去除晶硅废料中的o杂质，还原熔炼后得到含钨和钒的si-ti合金；含钨和钒的si-ti合金经过定向凝固分离和提纯后得到含有少量v的共晶si-ti合金焊料以及含w和v的(ti, w, v)si2相的富集物；(ti, w, v)si2相的富集物既可以用作回收钨和钒的原料；含v共晶si-ti合金焊料可直接用于钎焊sic陶瓷；
13、（2）本专利技术选用cao、sio2和mgo为造渣剂，熔炼还原之后的残渣成分主要以cao、sio2和mgo为主，属于无害残渣，不会对环境造成二次污染；造渣剂没有含al2o3，避免造成al杂质对共晶si-ti合金焊料的污染；
14、（3）与传统的采用高纯硅和高纯钛制备共晶si-ti合金焊料相比，本专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用废SCR催化剂和晶硅废料制备Si-Ti合金焊料并同时回收钨和钒的方法，其特征在于，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述利用废SCR催化剂和晶硅废料制备Si-Ti合金焊料并同时回收钨和钒的方法，其特征在于：步骤（1）中的晶硅废料为金刚石线切割多晶硅或单晶硅锭制备硅片过程中产生的晶硅废料，废SCR催化剂为V2O5-WO3/TiO2废催化剂。
3.根据权利要求1所述利用废SCR催化剂和晶硅废料制备Si-Ti合金焊料并同时回收钨和钒的方法，其特征在于：步骤（1）造渣剂为CaO、SiO2和MgO的混合物，CaO的添加量为废SCR催化剂的15~30%，SiO2的添加量为废SCR催化剂的6~24%，MgO的添加量为废SCR催化剂的15~30%；晶硅废料的质量为废SCR催化剂和造渣剂总质量的1.48~1.52倍。
4.根据权利要求1所述利用废SCR催化剂和晶硅废料制备Si-Ti合金焊料并同时回收钨和钒的方法，其特征在于：步骤（2）真空度<10Pa；加热方式为电阻加热或感应加热；定向凝固中样品的移动速率不大于2μm/s。
5.根据
...【技术特征摘要】
1.一种利用废scr催化剂和晶硅废料制备si-ti合金焊料并同时回收钨和钒的方法，其特征在于，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述利用废scr催化剂和晶硅废料制备si-ti合金焊料并同时回收钨和钒的方法，其特征在于：步骤（1）中的晶硅废料为金刚石线切割多晶硅或单晶硅锭制备硅片过程中产生的晶硅废料，废scr催化剂为v2o5-wo3/tio2废催化剂。
3.根据权利要求1所述利用废scr催化剂和晶硅废料制备si-ti合金焊料并同时回收钨和钒的方法，其特征在于：步骤（1）造渣剂为cao、sio2和mgo的混合物，cao的添加量为废scr催化剂的15~30%，sio2的添加量为废scr催...
【专利技术属性】
技术研发人员：雷云，李展超，王世定，马文会，杨磊，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：
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