[发明专利]一种激光辅助提纯金刚线切割硅粉废料的设备和方法

说明书

本发明公开了一种激光辅助提纯金刚线切割硅粉废料的设备和方法，所述包括激光辅助提纯金刚线切割硅粉废料的设备粉体料仓；位于粉体料仓下端的粉体料仓出料口与惰性气体保护罩的惰性气体保护罩进料口连通，惰性气体保护罩的一端通过惰性气体保护罩进料口与粉体料仓连通，另一端与位于一号储藏室上端的一号储藏室进料口连通，惰性气体保护罩罩在传送带上，传送带的一端位于惰性气体保护罩进料口的下方，另一端位于一号储藏室进料口的上方，一号储藏室出料口设有可旋转振动筛，其下方设有二号粉体分离室进料口，可旋转振动筛上设有与粉体料仓连通的吸粉装置。本发明的连续光纤激光器进行熔炼的过程中，预处理后的硅粉废料的利用率在99％以上。

技术领域

本发明涉及废料处理领域，具体地说是一种激光辅助提纯金刚线切割硅粉废料的设备和方法。

背景技术

金刚线切割是近两年新兴的一种多线切割技术，由于其是一种固着磨料切割技术，如果采用纯水进行切割，其切割产生的高纯硅粉可以直接进行回收利用，相当于再造了一个晶硅市场，是最有可能从源头上解决硅粉回收问题的切割技术。因此，研究金刚线切割硅粉废料的回收势在必行。但为了确保硅片的切割质量，大量种类的有机物作为添加剂被添加到切割液当中，经过压滤处理后，这些有机物会附着在硅粉的表面，很难被清洗干净。且由于目前切割液种类繁多，因此，不可能一劳永逸的找到一种简单有效的清洗办法。目前，氧化法是去除硅粉废料中有机物杂质最简单、最有效的办法之一。该方法的要点是在硅粉不发生严重氧化的前提下，使有机物通过氧化的方式进行去除。但由于金刚线切割硅粉废料的粒径通常小于1μm，采用传统的加热方式和一般的气相、气溶胶反应法，由于升温速率较慢，很容易造成粉体的严重氧化，因此急需一种简单有效的预处理方法。

激光由于具有非常高的能量密度，可以使硅粉表面的温度瞬间升高，碳杂质在该过程中可以通过氧化的方式得到充分的去除。且在一定区域内熔化的硅粉会迅速凝结成具有一定体积的硅块，该硅块可以采用任何一种传统的熔炼设备进行进一步熔炼提纯。因此，激光辅助熔炼技术可以和任何一种传统熔炼方式实现无缝对接。

真空感应熔炼的两个基本原理应用是：感应加热和真空环境。电磁感应存在一定强度的电磁搅拌作用，可以促进硅熔体成分和温度的均匀，使硅液中的杂质聚集并上浮。结合真空环境，对硅中的易挥发杂质有着明显的去除效果。

定向凝固提纯是去除多晶硅中金属杂质的主要技术，由于金属杂质在液相中的溶解度大于固相，在固液界面会发生杂质的重新分配，杂质会不断地向液态硅中富集，最后凝固的区域杂质含量最高。工业生产中将最后不符合纯度要求的部分切除已达到提纯的目的。

因此，本专利通过激光预处理的方式，将三种硅中金属杂质的去除机理有机的结合到了一起，在确保得到较好提纯效果的同时，还使能量利用率得到了大大的提升。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种激光辅助提纯金刚线切割硅粉废料的设备和方法。本发明采用的技术手段如下：

一种激光辅助提纯金刚线切割硅粉废料的设备，包括粉体料仓；

位于所述粉体料仓下端的粉体料仓出料口与惰性气体保护罩的惰性气体保护罩进料口连通，所述惰性气体保护罩的一端通过惰性气体保护罩进料口与所述粉体料仓连通，另一端与位于一号储藏室上端的一号储藏室进料口连通，所述惰性气体保护罩罩在传送带上，所述传送带的一端位于所述惰性气体保护罩进料口的下方，另一端位于所述一号储藏室进料口的上方，所述一号储藏室出料口设有可旋转振动筛，其下方设有二号粉体分离室进料口，所述可旋转振动筛上设有与所述粉体料仓连通的吸粉装置，所述一号储藏室进料口和所述可旋转振动筛之间设有第一阀门，所述二号粉体分离室出料口通过第二阀门与三号硅块输送室的三号硅块输送室进料口连通，