[发明专利]一种中频炉及其应用和利用晶体硅废料冶炼硅铁的方法

说明书

技术领域

本发明属于晶体硅废料处理领域，具体地说，涉及一种中频炉及其应用和利用晶体硅废料冶炼硅铁的方法，更具体地说，涉及一种特殊形状的中频炉和利用太阳能电池板生产过程中产生的晶体硅废料来冶炼硅铁的方法。

背景技术

目前，随着清洁能源的发展，太阳能技术得到飞速发展。在生产太阳能电池板的过程中，用到了大量的晶体硅，一个直径75mm的硅片，可集成几万至几十万甚至几百万个元件，形成了微电子学，从而出现了微型计算机、微处理机等。由于当前信息工程的发展，硅主要用于微电子技术。为适应大规模集成电路的发展、单晶硅正向大直径、高纯度、高均匀性，无缺陷方向发展。在太阳能电池硅片生产过程中产生大量的6.5μm至38μm的切割硅粉废料，该硅粉属于较难处理的固体微废，处理和利用硅粉废料可以使硅资源在得到有效利用同时实现环境保护的目的。太阳能电池硅片制造过程中所产生的硅粉废料属于无硫、磷成份的材料，采用硅粉废料生产硅铁可生产出超低硫、磷或无硫、磷的硅铁合金，可为钢铁冶金领域提供优质的硅铁合金原料，能大幅度提高钢铁产品的质量。

目前我国已成为太阳能电池生产大国，如何处理和利用太阳能电池生产过程中所产生的大量硅粉废料，已变得非常重要。现有的处理硅粉废料有如下几种方法：

1、晶体硅切割废料制备碳化硅

中国专利号201110152492.2，公开日：2011年12月14日，专利公开一种用硅晶体废料氮化反应烧结碳化硅的方法，其方法按如下步骤进行：

将晶体硅切割废料和生产碳化硅切割粉时产生的超细碳化硅微粉，按照游离硅占原料总量5-25wt％配料混合成型后，向原料中加入粘结剂制成生坯，在氮化炉中通入纯度99wt％以上的高纯氮气并对生坯加热进行氮化处理，得到氮化硅反应烧结碳化硅的制品。

但是该发明无法对晶体硅废料进行直接处理，需要进行二次加工，工序复杂。成品为烧结碳化硅制品，没有充分发挥晶体硅废料低硫、磷的特点。

2、晶体硅切割废料中得到碳化硅颗粒增强含硅铝合金复合材料的方法

中国专利申请号：201310390694.X，公开日：2014年3月26日，公开了一种用晶体硅切割废料中得到碳化硅颗粒增强含硅铝合金复合材料的方法，按如下步骤进行：首先对晶体切割废料进行酸洗除杂，除去切割废料中的氧化铁、金属杂质及少量二氧化硅等，经水洗、过滤、烘干等步骤得到粒度范围在0.5μm-10μm的碳化硅及硅的混合微粉，将碳化硅微粉按复合材料总质量分数4.5-32.5％的比例、游离硅按复合材料总质量百分比0.2％-9.8％与铝或铝合金配比，采用高温强力搅拌至碳化硅均匀分散及硅粉溶解后，经快速凝固处理得到复合材料。

但是该发明所使用的碳化硅、硅粉等是工业生产中的废料，确实是利用了废料，但是其得到的产品是碳化硅颗粒增强铝合金复合材料，文中并没有给出碳化硅颗粒增强铝合金复合材料的作用，虽然给晶体硅切割废料提供了一个出路，但是并没有发挥出晶体硅切割废料的低硫低磷的最佳价值。

3、采用矿热炉冶炼硅铁合金

硅粉废料采用矿热炉冶炼硅铁合金是在硅粉中配入焦粉、玻璃水及氧化铁皮等原料制成球料加入到矿热炉中冶炼硅铁，该冶炼方法存在如下缺陷：

1)、硅粉造球工艺段增加了生产成本，没有直接利用硅粉颗粒的特性；

2)、配入的焦粉带入了硫、磷等物质，增加了硅铁产品中的硫、磷含量，降低了硅铁产品的质量；

3)、硅粉废料中主要成份为单质硅和碳化硅。硅在矿热炉冶炼过程中主要是熔化与铁结合成硅铁合金，不存在还原吸热反应，采用矿热炉方法冶炼硅铁合金会导致矿热炉炉顶温度高，矿热炉中大量的热量被浪费，不能有效降低生产成本。

综上所述，现在缺乏一种既能解决废料问题，也能发挥其自身最大特点的处理晶体硅切割废料的合理的方法。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有缺乏一种既能解决晶体硅废料问题，也能发挥其自身最大特点的处理晶体硅切割废料的合理的方法的问题，本发明提供一种中频炉及其应用和利用晶体硅废料冶炼硅铁的方法，其不但解决了晶体硅废料的处理问题，最核心的是最大程度的发挥了晶体硅废料的价值。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：