[发明专利]硅片切割加工砂浆在室温条件下的资源化利用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硅片切割加工砂浆在室温条件下的资源化利用方法。应用领域主要是太阳能行业硅片切割加工砂浆、电子行业硅片切割加工砂浆的资源化利用。

技术背景

硅片是发展太阳能产业的重要基础。在硅片加工过程中，通过专用的线切割设备将硅棒(锭)切割成一定厚度的片材是目前国际上通行的加工方式。随着全球范围内太阳能产业的迅速发展，硅片的加工量和需求量大幅增长；与此相对应的，硅片切割加工环节所产生的砂浆也会成正比增长。

晶材料切割加工的全过程需有赖于切削液(又称切割液、悬浮液)和碳化硅微粉的配合使用，其中切削液在切割加工过程中起到分散剂的作用，使得碳化硅在切割过程中分布均匀，并带走大量在切割过程中产生的摩擦热量。在切割加工生产硅片的过程中伴生大量的切割加工砂浆。砂浆的主要成分为切削液、碳化硅、硅微粉以及少量金属杂质，若得不到妥善处置将产生严重的环境影响问题。大量的硅片切割加工砂浆若处理不当，不仅会产生严重的环境污染，而且浪费了大量的资源。实现硅片切割加工砂浆的资源化利用技术，不仅能够增加社会资源的综合使用率，更可降低晶硅片的制造成本，而且能够在根本上避免砂浆物质对环境可能造成的污染。

关于从硅晶切割加工砂浆的资源化利用方法，在诸多已见报导的工艺流程均不可避免的需要进行升温、加温操作，作业温度甚至要求达到80～100℃。一方面，这必然会带来热量供应、设备投资和运行成本的增加；另一方面，由于温度的升高，会引起砂浆体系中有效组份的稳定性变化，在接近100℃的作业情况下，甚至可能引起有效组份分解，从而导致资源化利用效率的下降和回收难度的增加。

本发明提供一种可以在室温条件下实现硅片切割加工砂浆资源化利用方法，其单位能源消耗低、一次性设备投资少。发明方法用于工业实践，具有实现简便、流程清晰、组分稳定的特点。

发明内容

本发明提供一种在室温条件下实现硅片切割加工砂浆资源化利用的方法。按照发明技术，其实现方法包括如下步骤：

步骤一，在硅片切割加工砂浆中加入界面改性剂，混合均匀，界面改性剂用量为1％-20％(重量比)；

步骤二，将步骤一中的混合物通过机械分离器进行一级或多级机械分离，得到固相物和液相物；

步骤三，将步骤二中所得固相物进行碱洗、酸洗和清洗，所得湿料经烘干、分级后，得高纯度碳化硅产品；

步骤四，将步骤二中所得液相物通过强酸强碱型离子交换树脂去除离子，控制离子含量、电导率等两项关键指标；再经过脱色剂脱色，机械分离器分离后得到回收切削液；

上述步骤一到步骤四，除步骤三中所述湿料烘干可根据干燥工序需要有必要提高烘干温度外，其余所有操作过程均在室温条件下进行作业。

本发明所述硅片切割加工砂浆在室温条件下的资源化利用方法，其特征在于，硅片切割加工砂浆包括太阳能级硅片切割加工砂浆和电子级硅片切割加工砂浆。

本发明所述硅片切割加工砂浆在室温条件下的资源化利用方法，其特征在于，步骤一中所述界面改性剂包括下述物质中的一种或多种的混合物：

a、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、平均分子量200～10000Dalton的聚乙二醇；

b、丙二醇；

c、非离子表面活性剂；

d、聚乙二醇单油酸醋、聚乙二醇双油酸醋、聚乙二醇单硬脂酸酷、聚乙二醇双硬脂酸醋中的一种或几种混合物；

d、聚氧乙烯仲烷基醇醚渗透剂；

e、粘度调节剂，该粘度调节剂的主要成分为含多轻基的聚丙烯酸酯。

本发明所述硅片切割加工砂浆在室温条件下的资源化利用方法，其特征在于，步骤二、四中所述机械分离器包括过滤器、沉降池、刮板沉降器、斜板沉降器、卧式离心机、立式离心机、管式离心机和旋流器中的一种或几种组合。

本发明所述硅片切割加工砂浆在室温条件下的资源化利用方法，其特征在于，步骤三中所述碱洗所用的碱是液体或固体的金属氢氧化物；酸洗所用的酸为无机酸或有机酸，或者有机酸与无机酸的混合物；所述酸是纯酸或酸溶液；清洗时用洁净的清水，在清洗后再经机械分离得到碳化硅湿料。在此所述的金属氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸钠；所述无机酸为硫酸、碳酸、硝酸、盐酸、氢氟酸；所述有机酸为醋酸、草酸、柠檬酸。

本发明所述硅片切割加工砂浆在室温条件下的资源化利用方法，其特征在于，步骤三中所述在烘干湿料时所用的烘干方法包括：流化床干燥法、固定床干燥法；烘干温度40～150℃，烘干压力包括常压干燥和真空干燥；所述分级方法包括：筛分法和气流法分级。