[发明专利]一种金刚线切割单晶硅废料在线制造高纯工业硅的方法

说明书

本发明公开的一种金刚线切割单晶硅废料在线制造高纯工业硅的方法，首先，将金刚石线切割制备硅片过程中产生硅细粉收集到回收槽中，将回收槽中的硅细粉锯末料加水降温稀释后流入压滤机；其次，将压滤机中的含硅溶液进行脱水挤压后，送入造粒机进行造粒，经造粒后送入烘干机布料器，经过烘干后，得到外径为5mm～10mm，长度为10mm～25mm硅粒；最后，将步骤2得到的硅粒置于真空中频感应炉中进行熔炼得到高纯工业硅。本发明公开的方法，实现了边切割单晶硅，边收集硅废料，边提纯硅废料，实现了废物利用，缩短了工艺流程，使单晶硅切片企业的固废不出厂就可以回收利用，达到循环企业标准，并且产生了高的附加值。

技术领域

本发明属于硅材料的二次资源循环利用的技术领域，具体涉及一种金刚线切割单晶硅废料在线制造高纯工业硅的方法。

背景技术

工业硅(又称结晶硅、金属硅)是现代工业生产中重要材料之一，工业硅的用途十分广泛，应用于电子、炼钢、光学、机械、汽车制造、化工、冶金、医药、国防等领域，被誉为“工业味精”。工业硅作为非铁基合金的添加剂，也用作要求严格的硅钢的合金剂，是炼钢、非铁基合金冶炼必不可少的脱氧剂。高纯化学级工业硅是集成电路和太阳能光伏发电所需的多晶硅、单晶硅的原料，单晶硅或多晶硅硅片切割后可用于太阳能光伏电池。金刚石线切割硅片因速度快，耗材低，切割出片率高，硅片薄柔性好，电池转换率高，拉低了硅片的成本，金刚石线切割硅片完全替代了传统砂线切割工艺。在硅片切割过程中不可避免的会产生锯末，锯末含硅量在90％左右，如何更高效的回收这些工业废料，降低企业成本，缓解环保压力，提升工业废料的附加值至关重要。

目前单晶硅切片工厂用切片机将硅棒用金刚线进行切割成硅片，切割过程产生的硅细粉锯末料稀释后流入回收池进行集中和自然沉淀，在回收池加入絮凝剂进行定向凝固后，硅泥糊态沉淀在回收池底部，将上部水分抽走后，将糊态硅泥进行压滤，硅泥压滤后倒入回收筐中，回收筐内侧铺吨袋，装袋后用叉车转运到暂存库房进行晾晒降温，经过24-48小时自然降温后转运到销售仓库，销售后，其他客户用硅泥作为原料用中频炉或其他加热方式制取工业硅。目前提出来的硅切割废料的回收方法大多为半湿法半火法或者全湿法工艺。若使用全湿法工艺，在生产实践上具有生产能力低、反应速度慢、流程长、对设备腐蚀大、硅纯度也不高等问题，半湿法半火法工艺，亦会存在工艺繁琐等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种金刚线切割单晶硅废料在线制造高纯工业硅的方法，解决了现有提纯方法工序繁琐和提纯的硅纯度不高的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种金刚线切割单晶硅废料在线制造高纯工业硅的方法，具体操作过程包括如下步骤：

步骤1，将真空中频感应熔炼炉通过管路连接在金刚线切割设备的下游，启动金刚线切割设备，将金刚线切割制备硅片过程中产生硅细粉收集到回收槽中，将回收槽中的硅细粉锯末料加水降温稀释后流入压滤机；

步骤2，将压滤机中的含硅溶液进行脱水挤压，脱水到40％～50％，温度为30℃～50℃时，送入造粒机进行造粒，经造粒后送入烘干机布料器，经过烘干后，得到外径5mm～10mm，长度为10mm～25mm硅粒；

步骤3，将步骤2得到的硅粒运送到置于真空中频感应炉中进行熔炼，将熔炼后的硅液浇注到置放在真空腔体内的硅锭模中，静置降温20min后拉出真空腔体，自然风冷之后使用自带夹具将硅锭吊出得到高纯工业硅。

本发明的其他特点还在于，

优选的，回收槽，压滤机、造粒机、烘干机布料器之间的进料口和出料口用管道和集烟罩连接，整个物料运送在密闭环境下进行。

优选的，步骤3中真空中频感应炉中的熔炼条件如下：真空压力≤5Pa，熔炼温度1500℃～1600℃，熔炼功率800kW～1000kW，熔炼频率400Hz～500Hz，熔炼速度400kG/h～600kG/h。