[发明专利]一种蓝宝石金刚线切割废料回收再利用的方法

说明书

技术领域

本发明属于蓝宝石切割废料二次资源利用技术领域，特别涉及一种蓝宝石金刚线切割废料回收再利用的方法。

背景技术

蓝宝石晶体，由于具有光学和物理特性而被广泛应用于各种要求苛刻的领域。目前其最重要的商业用途是在照明的基底和蓝宝石硅的无线电射频集成电路中，蓝宝石是目前市场上应用最广泛的LED衬底材料，具有稳定的化学性能，透光率高，制造技术成熟。蓝宝石材料无论是应用于LED照明灯具还是手机屏幕等领域，都需要首先将蓝宝石晶锭切割成薄片，根据不同的需要，蓝宝石薄片的厚度一般在0.05～0.5mm的范围内；目前切割蓝宝石普遍采用的方法为金刚线切割，其切割效率远远优于其他切割方式且切割出的蓝宝石薄片表面平滑，由于金刚线切割线锯用的金刚线具有一定尺寸，其直径一般在0.1～0.2mm之间，与切割的蓝宝石晶片厚度接近，切割过程中会造成蓝宝石晶锭的大量损失；经计算，要得到蓝宝石晶片，就会有高达约50%左右的蓝宝石被切磨成超细蓝宝石粉进入到切割废料浆中而损失掉。

目前市场上仍没有高效回收蓝宝石切割废料的方法。如能将切割废料浆中的蓝宝石粉进行回收，并用于重新制备蓝宝石，不仅显著地降低了环境污染、而且也促进了资源的再利用，此外，还间接地大幅度降低了蓝宝石的生产成本，这对促进蓝宝石产业的发展起到了积极作用。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种蓝宝石金刚线切割废料回收再利用的方法，目的是通过对蓝宝石切割废料进行预处理、净化除杂、废液处理、压制饼团和高温煅烧，得到纯度4~5N的高纯α-Al₂O₃和镍产品，实现金刚线切割废料浆的高效回收和再利用。

实现本发明目的技术方案按照以下步骤进行：

（1）切割前准备：采用电镀镍金刚线作为多线切割机的切割线，采用不含二氧化硅和氧化钙的板材作为蓝宝石晶锭的把持材料；

（2）切割废料净化处理：采用多线切割机对蓝宝石晶锭进行切割，收集蓝宝石废料浆，

对废料浆进行筛分处理，得到粒度小于200目的物料后，进行多次水洗并进行固液分离得到固体物料，对得到的固体物料进行酸洗除杂；

将酸洗后的物料浆进行固液分离，得到固体物料和酸洗废液，将固体物料水洗至PH值6~7后进行二次固液分离，干燥后得到干燥物料，向酸洗废液中加入碱性物质，充分反应后进行固液分离和低温煅烧得到镍产品；

（3）切割废料高温处理：对步骤（2）得到的干燥物料进行一次高温煅烧得到煅烧物料，向煅烧物料中加入粘结剂进行配料、混料，并压制成饼块，进行二次高温煅烧，得到煅烧饼块，将煅烧饼块放入酸中浸泡，干燥后得到质量纯度至少为99.995%的高纯氧化铝饼块，用于再次生产蓝宝石晶锭。

其中，所述的不含二氧化硅和氧化钙的板材为有机树脂板、高纯石墨板、金属合金或纯金属制品板中的一种。

所述的固液分离方式采用真空抽滤、离心分离、重力沉降或板框压滤中的一种。

所述的步骤（2）中酸洗采用常规酸洗、高压、微波或者超声酸洗中的一种，所用的酸为盐酸、硫酸、硝酸中的一种或多种，酸液的重量浓度为1wt%~70wt%，酸液与固体物料的液固重量比为(1~20):1，其中常规酸洗的温度为25~100℃，高压酸洗的压力为0.2~2 MPa，微波酸洗的微波功率为5~50 kW，超声酸洗频率为45~200kHz，酸洗时间为0.1~10h；所述的步骤（3）中酸中浸泡所用的酸为盐酸、硫酸、硝酸中的一种或多种，酸液的重量浓度为1wt%~70wt%。

所述的碱性物质为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸钠和碳酸氢铵中的一种或多种物质的混合物，碱的重量浓度为1wt%~70wt%，反应时间为0.5~10h；

所述的步骤（3）中的高温煅烧为通气体的气氛下煅烧，其中气体为空气、一氧化碳、氧气或惰性气体中的一种或多种，气体流量为10~1000ml/min；其中一次高温煅烧的煅烧炉采用常压感应炉，电阻炉或卧式、立式管式炉，煅烧时间为0.1~10h，煅烧温度为100~1500℃；二次高温煅烧采用真空感应炉、常压感应炉或电阻炉，其中真空感应炉煅烧真空度为0.1~10Pa，温度为600℃~2200℃，保温时间为0.5~6h，常压感应煅烧温度为600℃~2300℃，保温时间为0.1~6h；电阻炉的熔炼温度为600℃~2500℃，保温时间为0.1~10h。