【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于固废资源二次利用，涉及一种切割硅废料、caf2-mgo废渣再生制备al-si-ca合金、alf3、mgf2的方法。
技术介绍
1、随着光伏产业快速发展，太阳能作为清洁能源被广泛应用，太阳能级晶体硅片的需求量大幅增加。然而，在硅晶片的制造过程中，约有35％～40％的晶硅变成金刚线切割硅废料。由于其粒径小于pm2.5颗粒物，其被认为是对环境和人体健康有害的固体废物。金刚线切割硅废料主要由si和o元素组成，其中氧通常以sio2的形式存在。若不及时回收和处理，不仅会造成环境污染，还会浪费宝贵的si资源。目前，已有多种方法被探索用于探索金刚线切割硅废料的回收利用，如真空精炼、感应熔炼、al-si合金化、h2so4或hcl酸洗等。然而，现有方法在去除o杂质(去除金刚线切割硅废料表面的sio2层)方面效果有限，且尚未在工业生产中得到广泛应用。
2、目前，含氟炉渣被广泛应用于钢包冶金、二次冶金和电渣精炼(esr)等冶金工艺中。其中，caf2-mgo炉渣和caf2-cao-mgo炉渣能在炼钢过程中有效地去除s和p杂质。炼钢后，含有杂质的炉渣会形成含有f元素的caf2-mgo废渣。如果不对废渣进行回收利用，不仅会造成环境污染，还会造成ca和mg资源的浪费。
3、al-si-ca合金具有耐腐蚀性、耐热性和持久强度等优点，目前已广泛应用于航空航天、电器和建筑结构材料等领域。然而，al-si-ca合金的生产通常需要熔炼高纯度的al、si和ca原材料，生产过程成本高昂。alf3作为助熔剂可以降低al2o3的熔点，增强电
4、目前，并未有清洁高效同时回收金刚线切割硅废料和caf2-mgo废渣制备低氧al-si-ca合金、alf3和mgf2的方法。
5、因此，有必要提供一种金刚线切割硅废料和caf2-mgo废渣再生制备低氧al-si-ca合金、alf3、mgf2的方法，以高效清洁的方式，同时对多种废料进行回收利用，获取丰富的，多样化的再生利用资源，一方面为降低资源消耗，节约资源提供新途径；另一方面为降低环境污染，真正实现以废治废提供新思路。
技术实现思路
1、为了克服
技术介绍
中的问题，本专利技术通过利用金刚线切割硅废料中的si作为制备al-si合金的si源，并利用caf2-mgo废渣对金刚线切割硅废料进行脱氧，将废渣中的ca引入合金中，同时通过al和mg固定废渣中的f，可同时实现脱氧、掺ca和固定f，从而制备出低氧al-si-ca合金、alf3和mgf2三种产物。本专利技术通过清洁、简便、高效的方式同时对多种废料进行同时利用，获取多样化的再利用资源，有助于节约资源消耗量，提高环境友好程度，真正实现以废治废。
2、为了实现上述目的，本专利技术通过如下技术方案实现：
3、所述方法包括以下步骤：
4、(1)将金刚线切割硅废料、caf2-mgo废渣和金属al粒混合均匀得到混合物料；
5、(2)将所述步骤(1)得到的混合物料置于惰性气氛调节形成的微负压条件下，进行电磁感应加热使得混合物料熔化，并恒温还原熔炼，得到均匀的al-si-ca合金熔体、熔融残渣以及挥发产物alf3和mgf2。
6、(3)对挥发产物alf3和mgf2进行冷凝收集，待al-si-ca合金熔体和熔融残渣冷却至室温后，经渣-金分离后得到低氧al-si-ca合金锭及还原残渣。
7、作为优选，所述步骤(1)中，金刚线切割硅废料添加质量占混合物料总质量的25～40％，caf2-mgo废渣添加质量占混合物料总质量的15～30％，金属al粒添加质量占混合物料总质量的45～50％。
8、作为优选，所述caf2-mgo废渣中，mgo的含量占caf2-mgo废渣总质量的12～30％。
9、作为优选，所述步骤(2)中，还原熔炼温度为1450～1500℃，还原熔炼时间为2h。
10、作为优选，所述步骤(2)中，惰性气氛调节形成的微负压范围为6.5×103～4×104pa。
11、作为优选，所述步骤(3)中，挥发产物alf3和mgf2冷凝至700～850℃时进行收集。
12、作为优选，所述步骤(3)中，al-si-ca合金锭和还原残渣采用机械切割或线切割进行分离。
13、作为优选，所述金刚线切割硅废料中同时含有sio2和si，sio2包裹在单质si表面。
14、高温下，al、caf2和sio2之间发生还原反应，生成si和ca，并将其融入合金中，形成al-si-ca合金，同时alf3挥发，al2o3融入熔渣中；紧接着，形成的ca还原mgo，得到mg和cao，mg作为还原剂还原caf2，形成cao和mgf2，alf3和mgf2可以通过挥发收集；最终，cao和al2o3进一步反应生成caal2o4熔渣。此外，还原熔炼过程中采用了感应加热，将电磁力施加至还原过程，由于al-si-ca合金的电导率远大于熔渣的电导率，使得合金熔体沿电磁力方向移动，而熔渣沿着电磁力的相反方向迁移，促进合金-熔渣的分离。
15、本专利技术的有益效果：
16、1.本专利技术可利用金刚线切割硅废料和caf2-mgo废渣物料进行al还原熔炼制备al-si-ca合金、alf3和mgf2三种高附加值产物，同时对多种废料进行回收再利用，并且产出较为丰富的高附加值产物，综合利用效果优异，以废治废效果好。
17、2.本专利技术方法中，由于合金熔体受到洛伦兹力的作用，在容器内产生电磁搅拌作用，传热传质过程si、ca在合金中分布均匀，在熔炼过程合金熔体和熔渣受电磁力的影响不同能够进行良好的分离，并且在微负压条件下结合感应加热进行还原熔炼，有利于产物alf3和mgf2挥发并在冷凝器中收集。
18、3.本专利技术实现了金刚线切割硅废料和caf2-mgo废渣的低成本、环境友好的再生利用。
19、4.本专利技术方法简便，对废料的利用率较高，获得的高附加值产物质量较好，适宜工业化推广应用。
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1.一种切割硅废料、CaF2-MgO废渣再生制备Al-Si-Ca合金、AlF3、MgF2的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，金刚线切割硅废料添加质量占混合物料总质量的25～40％，CaF2-MgO废渣添加质量占混合物料总质量的15～30％，金属Al粒添加质量占混合物料总质量的45～50％。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述CaF2-MgO废渣中，MgO的含量占CaF2-MgO废渣总质量的12～30％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，还原熔炼温度为1450～1500℃，还原熔炼时间为2h。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，惰性气氛调节形成的微负压范围为6.5×103～4×104Pa。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，挥发产物AlF3和MgF2冷凝至700～850℃时进行收集。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，Al-Si
8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于：所述金刚线切割硅废料中同时含有SiO2和Si，SiO2包裹在单质Si表面。
...【技术特征摘要】
1.一种切割硅废料、caf2-mgo废渣再生制备al-si-ca合金、alf3、mgf2的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，金刚线切割硅废料添加质量占混合物料总质量的25～40％，caf2-mgo废渣添加质量占混合物料总质量的15～30％，金属al粒添加质量占混合物料总质量的45～50％。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述caf2-mgo废渣中，mgo的含量占caf2-mgo废渣总质量的12～30％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，还原熔炼温...
【专利技术属性】
技术研发人员：张亚坤，明广祥，吕国强，雷云，任永生，马文会，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：
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