[发明专利]一种从切割废砂浆中回收硅粉的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及太阳能硅片切割领域，特别涉及一种从切割废砂浆中回收硅粉的方法。

背景技术：

随着太阳能硅片切割行业的重新洗牌以及利润的持续下降，硅片切割企业不约而同地打起来控制生产过程，降低生产成本的牌。最直接的就是对三大辅料中的切割液和碳化硅微粉的回收再利用。

太阳能电池片普遍采用多线锯配合砂浆切割生产，线切割中使用的砂浆通常是由矿物油或者聚乙二醇(PEG)等带有一定粘度的介质与SiC磨料粉混合而成；线锯丝径一般为0.18mm，产生的锯缝宽度一般为0.2～0.3mm，而当前太阳能电池硅片的厚度为0.18～0.22mm，这意味着在硅片线切割过程中超过50％的硅料成为锯屑进人砂浆。为了进一步降低太阳能电池的成本，国内外已对废线锯砂浆的回收利用进行了一些研究，其中针对废砂浆中SiC、PEG回收的研究比较多，并已进入硅片切割生产系统或形成专业化回收厂商；而对在线锯过程中混入砂浆的那部分硅料的回收则研究相对得较少，至今亦未见有生产应用。中国专利CN2010138035公开了“硅片切割废砂浆的回收处理方法”，其中涉及的硅粉回收成品含量仅为90％，其纯度远远达不到太阳级硅料的要求。CN101130237提供“一种从切割废砂浆中回收硅粉和碳化硅粉的方法”，它涉及对废砂浆进行固液分离，通过有机溶剂去除废料中的悬浮剂和粘结剂，对固态砂料进行气流浮选，得到一定纯度的硅粉末，迸一步对该硅粉末进行液体浮选和重力分选，再将分选出的硅粉进行酸洗，获得高纯度的硅粉。将重力分选得到的碳化硅与金属的混合粉末进行磁力分选，可获得纯的碳化硅粉末。该专利采用气流浮选技术和液相重力浮选技术分离碳化硅粉和硅粉，最终可得到纯度大于98％(质量分数)的硅粉。这样的纯度离太阳级硅料的要求还有很大距离。

发明内容：

发明目的：针对现有技术中的缺陷，提供一种可工业操作的从线切割废砂浆中分离提取高纯硅粉的方法。

为实现上述发明目的，一种从切割废砂浆中回收硅粉的方法，采用以下技术方案：

(1)固液分离工序：先将线切割废砂浆进行固液分离得到固体混合物，滤液循环至切割液进行循环利用；在所述固体混合物中加入二硫化碳乙醇溶液进行搅拌稀释，洗除悬浮杂质，过滤，乙醇洗涤，再次过滤，得到混合砂粉，洗液收集回收再利用；所述二硫化碳乙醇溶液的重量浓度为2％～10％；

(2)磁选分离工序：对所得混合砂粉进行磁选分离，去除铁及铁的氧化物、以及以铁为基，含Cr、Ni、Ti、Mn等多种合金元素的金属杂质，得到硅粉和碳化硅粉的混合物A；

(3)酸清洗工序：向上述硅粉和碳化硅粉混合物A中加入重量浓度为2～10％的氢氟酸溶液，搅拌，反应，去除微量金属杂质和少量氧化硅杂质，进行水洗，得到硅粉和碳化硅粉的混合物B；

(4)溶液浮选工序：对上述所得硅粉和碳化硅粉的混合物B，加入三溴甲烷乙醇溶液进行浮选和重力分选，回收悬浮物，该过程重复二次以上，然后用乙醇洗涤，干燥，即可得到高纯度的硅粉，所述三溴甲烷乙醇溶液密度控制在2.4～3.1g/cm³。

本发明与现有技术相比，首先利用二硫化碳乙醇溶液对固液分离工序中所得固体混合物进行洗涤，不仅可去除悬浮物、粘接物、絮凝物，分散剂等有机杂质，同时去除生产中产生的少量硫、磷等无机杂质物，为后续获取高品质硅粉提供有力保障。

本发明中固液分离工序、磁选分离工序、酸清洗工序、溶液浮选工序等步骤对硅粉回收工艺进行了有效整合，使工艺简洁，操作可控，经济性能优异且无二次污染。

根据以上的技术方案，可以实现以下的有益效果：本发明提供的从切割废砂浆中回收硅粉的方法，硅粉回收率高于80％，硅粉单体含量高于99％，可用作太阳能硅片的原料，该方法适于工业中推广应用。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明做进一步地详细说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。

实施例1：

线切割废砂浆组成为(重量％)：PEG为45％，硅粉6.5％，碳化硅磨粒46.6％，金属1.5％，未知物0.4％。取1吨废切割砂浆。

(1)固液分离工序：先将线切割废砂浆进行固液分离，得到固体混合物542kg，滤液循环至切割液进行循环利用；在所述固体混合物中加入二硫化碳乙醇溶液(重量2％)进行搅拌稀释，洗除悬浮杂质，过滤，乙醇洗涤，再次过滤，得到混合砂粉535kg，洗液收集回收再利用；