[发明专利]一种利用晶体硅金刚线切割废料制备太阳能级硅的方法

说明书

本发明公开了一种利用晶体硅金刚线切割废料制备太阳能级硅的方法，首先对金刚线切割废料进行烘干，然后与造渣剂充分混合，混合后物料直接置于熔炼炉进行造渣精炼，造渣精炼结束后进行通气精炼，保温静置使渣金分离，渣金分离后直接把硅液倒入已预热的铸锭所用的坩埚中，并迅速入炉升温抽真空进行铸锭，把剩下的硅渣倒入另外的模具中冷却处理，铸锭完成后把顶端和底部杂质含量较多的部分去除，即硅纯度低于5N，得太阳能级多晶硅，也可作为单晶原料；对单晶原料破碎、酸洗，然后拉单晶，拉晶结束后得到太阳能级单晶硅；该方法实现了变废为宝，不仅工艺简单、流程短，减少了环境污染问题，还实现了可循环经济的发展模式，提高了产品的高附加值。

技术领域

本发明涉及一种制备太阳能级硅的方法，具体涉及一种利用晶体硅金刚线切割废料制备太阳能级硅的方法。

背景技术

随着光伏行业的发展，对晶体硅的需求量飞速增长，晶体硅行业迎来了新的浪潮，硅片的切割技术和切割硅片产生的废料也备受关注。目前晶体硅的切割技术主要是采用金刚线切割，由于切割过程中所采用的金刚线的直径与晶体硅片的厚度相差很小，所以每生产一片晶体硅片就会损失相同质量的高纯硅料。如果无法充分回收利用这种废料，不仅会造成资源的浪费，提高硅片的生产成本，而且会严重污染环境。

如果能够回收并重新利用这种高品质的废料，用于制备金属硅或者硅合金，例如铝硅合金、硅铁合金、铝硅铁合金、硅镁合金、硅锌合金等，这样不仅会解决环境污染的问题，同时也会产生极大的经济效益。尤其是通过晶硅废料制备太阳能级单晶棒，这种方式能够实现效益和资源的最大化，缓解市场对太阳能单晶硅片的压力，所以迫切需求一种通过利用晶体硅金刚线切割废料制备太阳能级硅的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种利用晶体硅金刚线切割废料制备太阳能级硅的方法，该方法是先通过造渣精炼、通气精炼和多晶炉定向凝固制备太阳能级多晶硅，然后再通过拉晶的方式制备太阳能级单晶硅，该方法能够制备出高纯度、高质量的太阳能级硅，并且整个制备过程对环境的污染极小，是一种完整的绿色、可循环的生产工艺。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种利用晶体硅金刚线切割废料制备太阳能级硅的方法，具体包括以下步骤：

(1)对金刚线切割废料烘干，获得烘干后的金刚线切割废料；

(2)将烘干后的金刚线切割废料和造渣剂进行充分的混合，其中：

造渣为CaO、CaF₂、MgO、钠玻璃、Li₂O、BaO中的至少两种混合物；

(3)开启熔炼炉，对熔炼炉进行预热，将混合后的物料置于炉内进行造渣精炼，整个精炼过程的温度在1450～1650℃，精炼时间1.0～3.0h；

(4)待造渣精炼结束后，进行通气精炼，通气时间10～50min，通气精炼过程通入气体的压力为0.15～2MPa，流量为0.5～10m³/h；

(5)通气精炼结束后，对熔体保温时间为0.15～0.5h，使熔体中的硅液与渣分离，之后把硅液倒入已预热铸锭石英坩埚中，将渣倒入特制模具中进行冷却处理；

(6)将装有硅液的石英坩埚迅速装入多晶炉，然后对其抽真空并快速升温至1450～1650℃，保温时间5～10h，在铸锭炉内定向凝固，凝固后得到铸锭；

(7)步骤(6)的铸锭去除顶端和底部杂质含量较多的部分即硅纯度低于5N的部分，剩余部分的铸锭即为太阳能级多晶硅；

(8)将步骤(6)的铸锭或步骤(7)制得的多晶硅作为单晶原料进行破碎和酸洗，酸洗结束后的单晶原料进行拉晶，具体为：