【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种硅片切割废料闪速氧化制备高纯石英的方法，属于硅片切割废料回收与利用。
技术介绍
1、硅片切割废料具有硅含量高、细粒度、高表面活性和易发生表面氧化的特点。在提纯过程中，表面氧化层屏蔽杂质，限制再生硅的纯度和回收率，给硅片切割废料的增值利用带来了极大的挑战。硅片切割技术正向着薄片化和细线化的方向发展，这不仅减少了高纯硅的损失，降低了生产成本，还提升了生产效率。但是，这种发展方向使得硅片切割废料的粒度更细，表面活性更强，氧化现象加剧，从而进一步增加了提纯硅的难度。
2、高纯石英因其卓越的物理化学特性，在半导体、光伏、航空、航天、电子等多个高科技产业中占据着举足轻重的地位。高纯石英的需求量日益增加，尤其是在光伏和半导体领域。目前，高纯石英主要通过提纯石英矿物如脉石英来制备，但要达到4n8以上的纯度，成本极高，难以实现产业化。现有高纯石英的制备方法主要包括物理法和化学法，物理法提纯主要有色选、擦洗、重选、磁选和浮选等工艺，化学深度提纯主要包括酸(碱、盐)处理法和热处理法。然而，这些方法存在一些共同的技术难题：原料选择受限、杂质去除难度大、设备要求高、环境与安全问题以及成本控制。特别是在实现高纯度要求时，化学提纯操作复杂、成本较高，且物理提纯无法去除气液包裹体和晶格内部类质同象杂质，制约了高纯石英产品的制备。
3、因此，将易氧化的硅片切割废料提纯后氧化制备高纯石英，不仅能提高硅片切割废料的经济附加值，还能推动高纯石英材料的产业化生产。
技术实现思路
1
2、一种硅片切割废料闪速氧化制备高纯石英的方法，具体步骤如下：
3、(1)将硅片切割废料块体物料进行干燥脱水，破碎得到硅片切割废料颗粒；
4、(2)将硅片切割废料颗粒进行酸性浸出以深度去除杂质，得到纯度大于4n8的高纯硅粉；
5、(3)将高纯硅粉从顶部通入流化床反应器中，从底部向流化床反应器中通入高温氧化性气流，使高纯硅粉在氧化性气流的作用下处于悬浮态，通过控制流化床出料口的热风温度使高纯硅粉与氧化性气流充分接触氧化，气固分离得到高纯石英。
6、所述步骤(1)硅片切割废料颗粒的粒径小于1μm。
7、优选的，所述步骤(2)湿法酸性浸出的酸液为硫酸、盐酸、氢氟酸、硝酸、柠檬酸、酒石酸中的一种或多种。
8、更优选的，所述酸液中h+浓度为0.5～6mol/l，酸液与硅片切割废料颗粒的液固比5～20:1，浸出温度为40～300℃，搅拌速率为100～1000rpm。
9、优选的，所述步骤(3)高纯硅粉的加料速率为50～300kg/min，高纯硅粉的厚度为1～200mm，氧化性气流的温度为200～800℃，氧化性气流的速率为10～400m3/h，流化床出料口的热风温度为100～500℃。
10、优选的，所述步骤(3)中氧化性气流为氧气、空气或水蒸气。
11、所述气固分离方式包括但不限于旋风分离、重力分离、布袋分离、静电分离。
12、本专利技术的有益效果是：
13、(1)本专利技术对硅片切割废料颗粒进行酸性浸出深度提纯，将高纯硅粉从顶部通入流化床反应器中，从底部通入高温氧化性气流，使硅粉形成流化态，控制流化床出料口的热风温度使高纯硅粉与氧化性气流闪速氧化生成高纯石英产品，实现硅片切割废料的高值化利用；
14、(2)本专利技术原料使用性强，对硅片切割废料的原料形态、粒度、杂质含量等参数要求较低；
15、(3)本专利技术高纯石英产品经济附加值高，避免了硅氧化层去除导致的硅损失，利用杂质主要存在与表面的特性，通过酸溶对硅粉进行深度除杂，用以制备出纯度高达4n8的高纯石英产品；
16、(4)本专利技术利用闪速氧化可以快速制备出高纯石英产品，具有生产效率高、操作流程短、产品附加值高、适合规模化工业生产等优势，并实现了硅片切割废料的循环再生利用。
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1.一种硅片切割废料闪速氧化制备高纯石英的方法，其特征在于，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述硅片切割废料闪速氧化制备高纯石英的方法，其特征在于：步骤(1)硅片切割废料颗粒的粒径小于1μm。
3.根据权利要求1所述硅片切割废料闪速氧化制备高纯石英的方法，其特征在于：步骤(2)湿法酸性浸出的酸液为硫酸、盐酸、氢氟酸、硝酸、柠檬酸、酒石酸中的一种或多种。
4.根据权利要求2所述硅片切割废料闪速氧化制备高纯石英的方法，其特征在于：所述酸液中H+浓度为0.5～6mol/L，酸液与硅片切割废料颗粒的液固比mL:g为5～20:1，浸出温度为40～300℃，搅拌速率为100～1000rpm。
5.根据权利要求1所述硅片切割废料闪速氧化制备高纯石英的方法，其特征在于：步骤(3)高纯硅粉的加料速率为0.1～500kg/h，流化床底部待氧化料层厚度为1～200mm，氧化性气流的温度为200～800℃，氧化性气流的速率为1～100m3/h，流化床出料口的热风温度为100～500℃。
6.根据权利要求1所述一种硅片切割废料闪速氧化制备高纯石
...【技术特征摘要】
1.一种硅片切割废料闪速氧化制备高纯石英的方法，其特征在于，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述硅片切割废料闪速氧化制备高纯石英的方法，其特征在于：步骤(1)硅片切割废料颗粒的粒径小于1μm。
3.根据权利要求1所述硅片切割废料闪速氧化制备高纯石英的方法，其特征在于：步骤(2)湿法酸性浸出的酸液为硫酸、盐酸、氢氟酸、硝酸、柠檬酸、酒石酸中的一种或多种。
4.根据权利要求2所述硅片切割废料闪速氧化制备高纯石英的方法，其特征在于：所述酸液中h+浓度为0.5～6mol/l，酸液与硅片切割废料颗粒...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏奎先，韩士锋，杨时聪，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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