[发明专利]单晶与多晶硅线切割用砂浆回收技术

说明书

技术领域

本发明涉及一种关于单晶与多晶硅线切割用砂浆回收技术。硅是用于太阳能电池、半导体、液晶显示屏等方面的重要材料。硅材料在太阳能制造业中的应用过程是：硅原料→硅锭→硅棒→硅片→多晶硅电池→太阳能电池组件及应用系统；其中硅棒要被切割成硅片，在切割过程中要对线切割机添加切割液，即新砂浆，之后排出废砂浆，从而，提出了废砂浆的回收和再利用的问题。

技术背景

1.新砂浆成份说明，新砂浆与废砂浆组成见表1：

聚乙二醇Polyethylene Glycol，简写为PEG。分子式：HO(CH₂CH₂O)nH，n越大，其分子量越大。聚乙二醇无毒、无刺激，具有优良的水溶性、润滑性、粘接性和热稳定性。其系列产品用途十分广泛，相对分子量较低的聚乙二醇可用作溶剂、助溶剂、o/w型乳分剂和稳定剂，用于制作水泥悬剂、分散剂、乳剂、注射剂等。

碳化硅Silicon Carbide，简写为SiC。分子式：SiC。碳化硅为晶体，硬度高，切削能力较强，化学性能力稳定，导热性能好。显微硬度3,280～3,400kg/mm²。可做固结及涂附磨具，切割、自由研磨抛光等。适合加工硬质合金、高速钢等。还可研磨玻璃、陶瓷、石材、半导体、玛瑙及高级珠宝玉器等非金属材料。

表1新砂浆与废砂浆组成

可见新砂浆主要由液相的聚乙二醇(PEG)和固相的碳化硅(NP.SiC)(即正常颗粒尺寸的SiC)组成。废砂浆中的液相还是PEG，但固相除了NP.SiC外还增加了多种杂质。

2.在切割工艺中砂浆的作用

硅棒放在线切割机里，浸在砂浆中；钢线往复运动，带动PEG中的SiC磨削硅棒，使硅棒被切割成为片状；SiC颗粒一方面与硅棒接触起磨削作用，另一方面与钢丝相互磨削。

3.废砂浆的组成与杂质含量说明

SiC颗粒在与硅棒和钢丝磨削时，其中一部分破碎成SP.SiC，另外一部分SiC的表面包裹着Si和Fe。因此新砂浆经切割机切片工序后，砂浆中除了PEG+NP.SiC外，还增加了自由的Fe颗粒、Si颗粒(SP.Fe、SP.Si)，以及表面包裹着Si和Fe的NP.SiC:Si、NP.SiC:Fe。由此可以看出，废砂浆的组成成份发生了很大变化，其切割的效率和质量都有所降低。

单晶及多晶硅线切割用砂浆回收技术的目的和意义：

过去，企业通常是把切割过一次的废砂浆直接排放，不仅造成了环境污染，切割成本也难以降低，从而，提出了废砂浆回收与再利用问题。通过回收技术，得到的回收产品，可以重新利用。

根据国家技术监督局1996年10月4日发布的【中华人民共和国污水综合排放标准(GB8978-1996)】，废砂浆已经超过上述标准中规定的第二类污染物最高排放标准浓度。若将废砂浆直接排放，会造成环境污染。但采用砂浆回收技术，起到了环境保护的作用。

作为砂浆原料之一的聚乙二醇(PEG)主要通过石油化工提炼而来，其生产过程本身就存在消耗资源及污染问题；同样，碳化硅(SiC)的生产也属于高能耗行业。针对砂浆原料在生产中的“减量化、再利用、资源化”原则，以“低消耗、低排放、高效率”为基本特征，开发出的砂浆回收技术，是符合我国可持续发展理念的经济增长模式的。

降低生产成本，提高企业竞争力，砂浆回收产品前后价格对比如表2所示：

表2砂浆回收产品前后价格对比表