[发明专利]一种混有杂质的废硅料的分选方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体及太阳能领域的一种混有杂质的废硅料的分选方法，特别是一种混有 杂质的细碎废硅料的分选方法，经分选处理后的硅料主要应用于太阳能光伏领域。

背景技术

废硅料的回收主要是指半导体及光伏加工中出现的含有硅的废弃物的回收。废硅料回收 的目标是指将硅从废弃物中分离及清洗出来，使其可作为光伏电池的原材料，从而降低原材 料的成本。回收的废硅料中混有很多杂质，首先必须对其进行分选。

目前对于这些混有很多杂质的废硅料的处理方法主要是通过人工逐片逐粒地进行分选， 这种分选方法需消耗大量的人力。尤其对于粒径小于10mm、5mm废硅料，颗粒度较小，并 混有大量的粉尘、泥巴、杂屑、碎胶丝、石英等杂质，采用人工分选不仅耗费相当大的人力， 而且分选效率低，平均每人每天分选硅料量仅有1-3Kg，这对于降低产品生产周期明显是不 利的。特别是对于拾洗硅料的分选，拾洗硅料主要是指太阳能多晶硅片厂家在清洗原料硅料 时，残留在在酸洗车间、清洗车间地面、地沟、清洗设备内部等的碎渣。该碎渣颗粒度较小， 一般低于1mm，并混有大量的粉尘、泥巴、杂屑、碎胶丝等各种杂质，采用目前低效率的人 工分选技术来处理这些拾洗硅料十分困难，根本不能解决拾洗硅料的分选问题，导致整个半 导体领域的拾洗硅料大量积压。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效率的混有杂质的废硅料的分选方法。本发明利用碳酸盐 溶液与硅料反应产生气体，气体带动剩余的硅料上浮将杂质与硅料分离，从而实现混有杂质 的废硅料的分选，具有分选效率高，操作安全且简单等优点。

本发明的技术方案为：

一种混有杂质的废硅料的分选方法，其中：包括以下操作步骤：

(1)将混有杂质的废硅料投入碳酸盐溶液中；

(2)碳酸盐溶液与硅料反应产生的气体带动剩余的硅料上浮；

(3)捞取上浮的硅料，实现杂质与硅料的分离，完成混有杂质的废硅料的分选。

沉积在溶液底部的硅料将与呈弱碱性的碳酸盐溶液有轻微的反应，硅料与碳酸盐溶液反 应所产生的气体直接带动剩余的硅料本身上浮，它的反应现象是硅料表面产生很多气泡，一 边与碳酸盐溶液反应产生气体的同时，气体带动剩余的硅料一边上浮，而硅料中混有的杂质 不会参与反应，仍然沉于溶液的底部，实现硅料与杂质的全部分离。

因为碳酸(氢)根离子与水发生微弱反应产生二氧化碳气体和氢氧根离子OH，使得碳酸 盐溶液呈弱碱性，硅料未投入之前，碳酸(氢)根离子与水之间的化学反应是平衡的，而当 硅料投入碳酸盐溶液中，硅料与碳酸盐溶液中的氢氧根离子OH^-就会发生反应，消耗了OH^-，使 得OH^-的浓度降低，根据化学平衡原理，OH^-的浓度降低，就会破坏了之前碳酸(氢)根离子 与水之间的化学反应平衡状态，碳酸(氢)根离子与水之间的反应会向右移动，促进反应的 向右进行，二氧化碳气体和氢氧根离子OH^-就会不断产生，不断产生的氢氧根离子OH^-与硅料又 会不断地反应，使得二氧化碳气体不断产生，不断产生的二氧化碳气体带动剩余的硅料上浮， 将杂质与硅料分离。与碳酸盐溶液反应方程式为：2Si+3CO₃^2-+3H₂O＝＝＝＝3CO₂↑+2SiO₃^2-+3H₂↑， 它的反应机理方程式为：

一种混有杂质的废硅料的分选方法，其中：所述的碳酸盐溶液的温度为50-100℃。由于 当碳酸盐溶液的温度低于50℃并大于40℃时，硅料与碳酸盐溶液的反应太微弱，硅料上浮需 要的时间长，且上浮的硅料占总硅料的重量比小，而碳酸盐溶液的温度低于40℃时，硅料与 碳酸盐溶液几乎不发生反应，硅料不上浮；当碳酸盐溶液的温度大于100℃时，碳酸盐溶液沸 腾，硅料上浮的同时杂质也会被沸腾的溶液带上来，硅料与杂质不能得到有效分离。碳酸盐 溶液的温度为50-100℃是通过加热手段达到的。

一种混有杂质的废硅料的分选方法，其中：所述的碳酸盐溶液的密度为1.05-1.6克/毫 升。