[发明专利]一种用高硅废料造渣精炼生产高纯硅/硅合金的方法

说明书

本发明提供了一种用高硅废料造渣精炼生产高纯硅/硅合金的方法，按以下步骤进行：(1)高硅废料烘干后作为原料；准备造渣剂；(2)开启熔炼炉，将原料和造渣剂放入熔炼炉内进行造渣精炼，全部熔化后形成熔体；(3)完成造渣精炼后，将熔体出炉浇入模具中静置分层，或在熔炼炉内静置分层，硅熔体/硅合金熔体冷凝后形成高纯硅/硅合金。本发明的方法实现了晶体硅的金刚线切割废料高效的回收利用，减少了废料对环境的污染，实现了高温熔炼和精炼除杂合二为一。

本申请是申请日为2018年10月19日、申请号为201811219039.7、发明名称为《一种用高硅废料造渣精炼生产高纯硅/硅合金的方法》的分案申请。

技术领域

本发明属于材料技术领域，特别涉及一种用高硅废料造渣精炼生产高纯硅/硅合金的方法。

背景技术

目前，太阳能晶体硅(晶体硅指多晶硅和单晶硅)的切片技术主要为金刚线切割或者碳化硅切割，由于切割丝的直径和所需硅片的厚度相差不大，在切割过程中会有35～40％的晶体硅以粉末的形式进入到废料浆中，形成晶体硅切割废料。随着光伏能源的快速发展，可以预见将会产生大量的切割废料，这不仅损失了价值昂贵的晶体硅，而且对环境造成巨大的污染，因此非常有必要发明能够对这部分废料进行有效回收再利用的方法。

高硅废料主要包括有两种：

第一种高硅废料是指太阳能产业产生的高硅废料：包括晶体硅的硅锭切片时产生的切割废料(包括金刚石切割产生的废料和碳化硅切割产生的废料)、晶体硅锭打磨时产生的打磨废料、晶体硅铸锭后切下来的头尾料、废弃的晶体硅片、淘汰的太阳能电池片；这里晶体硅是指多晶硅和单晶硅的统称。太阳能产业中产生的高硅废料主要成分是单质硅，纯度很高，如果能够对其进行回收，重新用来制备高纯硅锭，这样能产生极大的经济效益；此外，还能间接降低太阳能电池的成本，这对促进光伏产业的发展将起到积极作用；

第二种高硅废料是指工业硅或高硅合金破碎或者切割时产生的高硅废料。如果能够对这部分高硅废料回收，也可以减小环境污染，同时还能产生极大的经济效益。

发明内容

本发明的目的是提出一种用高硅废料造渣精炼生产高纯硅/硅合金的方法，采用钙系化合物等作为添加剂或者造渣剂，将其与高硅废料混合后加入炉内熔化后，然后将硅液体和炉渣液体出炉后分离，最后冷凝后得到高纯硅 /硅合金。

本发明提供了一种用高硅废料造渣精炼生产高纯硅/硅合金的方法，按以下步骤进行：

(1)将高硅废料烘干去除水分，作为原料；准备造渣剂；其中原料和造渣剂的质量比为100:(3～60)；所述的造渣剂为钙系化合物，或者为混合化合物；所述的混合化合物为镁系化合物、钠系化合物和钾系化合物中的一种或多种与钙系化合物混合而成；所述的钙系化合物按质量百分比含CaCO₃0～99％， CaCl₂0～30％，CaF₂0～30％，CaO 1～100％；所述的镁系化合物按质量百分比含MgO 0～100％，MgCO₃0～100％，MgF₂0～30％，MgCl₂1～100％；所述的钠系化合物按质量百分比含Na₂CO₃1～100％，NaHCO₃0～99％， NaCl 0～30％，NaF 0～30％；所述的钾系化合物按质量百分比含K₂CO₃20～ 50％，KHCO₃15～30％，KCl 12～20％，KF 15～38％；其中混合化合物中的钙系化合物占总质量的10～99％；

(2)开启熔炼炉，将原料和造渣剂放入熔炼炉内进行造渣精炼，原料和造渣剂全部熔化后形成熔体；造渣精炼过程中控制熔炼炉的温度在1420℃以上；