[发明专利]硅回收装置和回收硅的方法

说明书

技术领域

本发明涉及硅回收装置和回收硅的方法，其用于从硅晶片等的制造步骤中所使用的废浆料获得具有较高硅含量的经回收的硅。

背景技术

在由广泛用作IC芯片或太阳能电池用材料的单晶硅或多晶硅制成的薄板(在下文中称为“硅晶片”)的制造步骤中，在硅切割、斜切或抛光期间，约60％的原材料硅被排放到废液中，从而，对产品成本的影响和对与硅处理有关的环境负担(通常在浓缩废液之后或者从该废液回收部分材料之后通过填埋处理废液)成为大的问题。

而且，特别是近些年来，太阳能电池的生产量保持持续增长并对原材料硅的需求快速增长。从而，用于太阳能电池的硅变得短缺。

因此，现已提出了从硅晶片制造期间(例如上述切割或抛光)产生的废液回收硅的方法。

例如，在专利文献1中，从使用通过在冷却剂中分散研磨剂颗粒而获得的浆料切割或抛光单晶硅锭或多晶硅锭的加工中所排出的废浆料中回收固态物质，并且所回收的固态物质经历如下洗涤：有机溶剂的洗涤以除去冷却剂等；水洗以洗去所述有机溶剂；在酸性水溶液(氢氟酸等的水溶液)中进行酸洗以溶解所述废浆料中所含有的金属(铁、铜等)，从而除去所述金属；和水洗以洗去所述酸性水溶液。

专利文献1：日本特开2001-278612号公报

发明内容

本发明所要解决的技术问题

如专利文献1所示，通常需要大量步骤用以从废浆料中回收硅。

而且，如上所述，硅是贵重材料并希望容易地从废浆料中回收大量硅。

针对上述问题提出本发明，本发明的目的在于提供这样的硅回收装置，通过该装置能够容易地从废浆料中回收大量硅。

解决该技术问题所采用的技术方案

本发明的硅回收装置为如下的硅回收装置，其包括：

固液分离部分，其用于通过对废浆料或所述废浆料的浓缩物进行固液分离而获得含硅屑的硅回收用固态物质，其中所述废浆料为浆料与硅屑的混合物，所述硅屑通过使用所述含研磨剂颗粒和冷却剂的浆料切割或抛光硅块或硅晶片而获得；

洗涤部分，其中使用有机溶剂洗涤所述硅回收用固态物质；和

分级部分，其中对来自所述洗涤部分的硅回收用固态物质进行分级以获得比分级前研磨剂颗粒含量更低且硅含量更高的含硅粉末。

本发明人进行了广泛的研究并因此发现传统工艺中所包括的酸洗步骤或水洗步骤由于下列原因而具有降低硅回收率并增加硅回收所用步骤或装置数量的缺点。

(1)从废浆料中回收的固态物质中所含的大部分硅是高度活性的，这是因为其为细颗粒的形式(例如，当使用#800或更小的研磨剂颗粒时，硅变成粒径为1μm～10μm的细颗粒及其聚集体)，且部分硅(主要取决于条件)溶解在酸性水溶液中。因此，降低了硅回收率。

(2)在水洗步骤中(据认为，在酸洗之后必需进行水洗步骤)，通过与水的反应、在这些硅细颗粒的表面处产生二氧化硅，从而导致硅回收率的降低。而且，二氧化硅的还原引起硅回收步骤(tact)(还原反应时间)和硅回收成本的增加。

(3)为了使用氢氟酸等的水溶液来溶解和除去二氧化硅以及金属，需要大规模的装置，这是因为需要收集酸性气体或产生的气体(氢气)并处理或排出酸洗后的酸性溶液，而这些步骤导致硅回收成本的增加。

基于上述发现，本发明人发现：通过用有机溶剂洗涤硅回收用固态物质来代替用水或酸性水溶液洗涤硅回收用固态物质，可防止硅回收率的降低并且可简化硅回收的步骤或者硅回收的装置。现在，这些发现导致本发明的完成。

在下文中，将描述本发明的优选实施方式。

优选地，设置所述固液分离部分、洗涤部分和分级部分，以使得硅回收用固态物质或含硅粉末不与水、酸性水溶液或主要由水和所述酸性水溶液中的至少一种组成的溶液接触。在这种情况下，避免硅回收用固态物质或含硅粉末与水和/或酸性水溶液之间的接触，并且可更可靠地防止硅回收率的降低。

优选地，所述废浆料含有在切割或抛光硅块或硅晶片期间混入的金属屑，并且在所述分级部分中除去比分级前金属含量高的含金属粉末。在这种情况下，可降低所述含硅粉末中所含金属的比率。

优选地，所述废浆料含有在切割或抛光硅块或硅晶片期间混入的强磁性金属屑，并且所述硅回收装置还包括使用磁场除去所述金属屑的金属屑除去部分。在这种情况下，可降低所述含硅粉末中所含金属的比率。

优选地，所述硅回收装置还包括其中对所述含硅粉末加压以造粒的成型部分。如果对含硅粉末进行造粒，则具有如下优点：(1)含硅粉末的处理变得容易，并且(2)改善了颗粒之间的导热性。