[发明专利]回收利用晶体硅切割废粉料冶炼硅铬合金的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及高效回收晶体硅切割废粉料进行无害化、资源化综合利用的技术，具 体地说是一种回收利用晶体硅切割废粉料冶炼硅铬合金的生产方法，它属于太阳能光伏行 业环保治理和冶金行业节能减排资源综合利用工程的技术领域。

背景技术

在全球性能源结构不断优化调整进程中，最具绿色清洁能源特性的太阳能光伏产 业倍受关注并得到了快速发展，目前，太阳能光伏行业对晶体硅产品（包括多晶硅和单晶 硅）的需求数量日益增大，客观上有力地促进了我国晶体硅切片行业不断扩大生产规模并 提高切割技术水平。在现行晶体硅切片行业中普遍采用的是“线切割”切片新工艺，它是由 机器导轮带动钢丝线高速运转将以聚乙二醇为主要成份的切割液和碳化硅微粉混合的砂 浆送到切割区对晶体硅锭进行切割来完成切片作业。客观地说，这种新型切片技术对提高 晶片的收获率有一定作用，但是，在切割作业过程中仍会有大量的硅粉末（约占晶体硅锭重 量的20%—40%）掉入切割液中，当硅粉末数量逐渐增多后就会影响切割性能而成为含硅砂 浆废料被排弃，这种砂浆废料会对生态环境造成巨大污染。据检测：在排弃的切割砂浆废料 中含有约30%的高纯单质硅、约35%的碳化硅、约20%的聚乙二醇和水以及少量的铁氧化物。 切片企业对砂浆废料提取聚乙二醇后剩余的大量尾粉料长期以来都是随意堆放废弃于周 边场地，大量的尾粉料不断堆积形成的“粉堆山”已成为严重威胁环境安全的粉尘污染源， 已被当地环保部门列为重点监测的高危污染点。据检测分析：尾粉料中主要是硅粉末废料 和部分碳化硅及钢丝线消耗的铁氧化物混合物，它是以高纯硅和碳化硅为主要成分且具有 高载能、强还原特性的硅资源。而这种尾粉料对于冶金行业冶炼生产硅铬合金来说却是一 种巨大的硅资源原料宝库，我们知道，在现行火法冶炼硅铬合金工艺中，无论是采用铬矿为 原料的一步法还是采用高碳铬铁为原料的二步法，它都是以焦炭为还原剂对原料中的铬和 铁的氧化物进行还原反应；或以焦炭还原硅石中的二氧化硅得到单质硅，同时以硅石与高 碳铬铁中的碳反应去碳后最终制得硅铬合金产品。怎样大批量规模化地高效回收利用切片 行业堆积废弃的尾粉料中的硅资源来用作冶炼硅铬合金的原料？这对彻底解决晶体硅切片 行业尾粉料堆放污染问题和对冶金行业节能减排降低硅铬合金生产成本都具有显著的社 会环保效应和重大的经济效益，这正是本发明所要解决的一个技术课题。

发明内容

本发明的目的旨在提出一种回收利用晶体硅切割废粉料冶炼硅铬合金的生产方 法，它能有效解决晶体硅切片行业因大量尾粉料积压堆放造成的环境污染问题，又能为冶 炼硅铬合金开发了一个巨大的硅资源原料宝库并探索出一个冶炼硅铬合金的新的生产方 法。

本发明的目的是通过“用晶体硅切割废粉料替代焦炭一步法还原铬矿原料”的技 术方案来实现：

一种回收利用晶体硅切割废粉料冶炼硅铬合金的生产方法，其特征在于：它依次按以 下步骤进行，

①计量配料：按下述重量份配比计量称取物料，

铬矿原料1份，

晶体硅切割废粉料0.35—0.90份。

上述“铬矿原料”是指符合冶炼硅铬合金工艺入炉技术指标的一种或多种铬矿混 合物；

上述“晶体硅切割废粉料”是指对多晶硅、单晶硅切片作业所产生的切割砂浆废料进行 回收得到的硅粉末废料。

②入炉冶炼：将按重量份配比计量称取的物料输入铁合金冶炼矿热炉内，按冶炼 硅铬合金要求的操作规程进行冶炼作业。

③出铁浇铸：对冶炼合格的液态铁合金进行扒除炉渣作业后，将铁水浇注于锭模 内，待冷却后进行精整作业去除夹带炉渣，即可制得硅铬合金产品。

为更好地实现本发明的目的，在“计量配料”的步骤中，它是按下述优化的重量份 配比计量称取物料：

铬矿原料1份，

晶体硅切割废粉料0.65—0.85份。

更进一步地说，在“计量配料”的步骤中，它是按下述进一步优化的重量份配比计 量称取物料：

铬矿原料1份，

晶体硅切割废粉料0.75份。

本发明的目的也可以通过“用晶体硅切割废粉料部分替代焦炭一步法还原铬矿原 料”的技术方案来实现：

一种回收利用晶体硅切割废粉料冶炼硅铬合金的生产方法，其特征在于：它依次按以 下步骤进行，

①计量配料：按下述重量份配比计量称取物料，

铬矿原料1份，