一种基于晶体硅切割废料制备的再生硅及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112938983A(43)申请公布日2021.06.11(21)申请号202110112646.9(22)申请日2021.01.27(71)申请人中国科学院过程工程研究所地址100190北京市海淀区中关村北二条1号(72)发明人王志钱国余王东周璐庞昇(74)专利代理机构北京品源专利代理有限公司11332代理人巩克栋(51)Int.Cl.C01B33/021(2006.01)C01B33/037(2006.01)权利要求书2页说明书9页(54)发明名称一种基于晶体硅切割废料制备的再生硅及其制备方法(57)摘要本发明提供了一种基于晶体硅切割废料制备的再生硅及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)将晶体硅切割废料进行压块成型处理，得到块状硅料；(2)熔化第一渣剂，得到熔渣液；(3)将步骤(1)所得块状硅料持续性投入步骤(2)所得熔渣液中，进行第一熔渣精炼，得到第一精炼渣与溶体硅；(4)混合第二渣剂与步骤(3)所得溶体硅，进行第二熔渣精炼，得到第二精炼渣与再生硅；其中，步骤(1)与步骤(2)不分先后次序；步骤(3)所得第一精炼渣与步骤(4)所得第二精炼渣进行重复利用。本发明克服了废硅粉难熔、硼磷同步去除困难以及精炼过程炉底沉渣等不利于应用的技术问题，同时简化了工艺，降低了成本。CN112938983ACN112938983A权利要求书1/2页1.一种基于晶体硅切割废料制备再生硅的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将晶体硅切割废料进行压块成型处理，得到块状硅料；(2)熔化第一渣剂，得到熔渣液；(3)将步骤(1)所得块状硅料持续性投入步骤(2)所得熔渣液中，进行第一熔渣精炼，得到第一精炼渣与溶体硅；(4)混合第二渣剂与步骤(3)所得溶体硅，进行第二熔渣精炼，得到第二精炼渣与再生硅；其中，步骤(1)与步骤(2)不分先后次序；步骤(3)所得第一精炼渣与步骤(4)所得第二精炼渣进行重复利用。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述压块成型处理的过程为：混合晶体硅切割废料与粘结剂，压制并烘干；优选地，所述晶体硅切割废料与粘结剂的混合质量比为(50‑100):1；优选地，所述压制的压力为5‑20MPa；优选地，所述烘干的温度为25‑100℃；优选地，所述烘干的时间为5‑24h；优选地，步骤(1)所述块状硅料的当量直径为5‑20cm。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述第一渣剂为钠硅系轻质渣剂；优选地，所述钠硅系轻质渣剂的密度为2.1‑2.4g/cm3；优选地，所述钠硅系轻质渣剂的熔点为1100‑1400℃；优选地，所述钠硅系轻质渣剂包括第一主剂与第一辅剂；优选地，所述第一主剂包括Na2CO3和/或SiO2；优选地，所述第一辅剂包括MgO、CaF2、NaF、Na3AlF6、BaO、BaF2、TiO2、Cr2O3、B2O3、K2O、ZrO2、ZnO、Li2O、SrO、Ce2O3、PbO、CaCl2、NaCl或KCl中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述第一主剂与第一辅剂的质量比为(3‑5):1。4.根据权利要求1‑3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述持续性投入的速率为1‑10kg/min；优选地，步骤(3)所述块状硅料与熔渣液的质量比为1:(0.1‑2)。5.根据权利要求1‑4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述第一熔渣精炼的温度为1600‑1700℃；优选地，步骤(3)所述第一熔渣精炼的时间为20‑60min。6.根据权利要求1‑5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述第二渣剂为钙硅系碱性渣剂；优选地，所述钙硅系碱性渣剂的密度为2.4‑2.7g/cm3；优选地，所述钙硅系碱性渣剂的熔点为1100‑1350℃；优选地，所述钙硅系碱性渣剂包括第二主剂与第二辅剂；优选地，所述第二主剂包括CaO和/或SiO2；优选地，所述第二辅剂包括Na2CO3、MgO、Al2O3、CaF2、NaF、FeOx、Na3AlF6、BaO、BaF2、TiO2、Cr2O3、B2O3、MnOx、K2O、ZrO2、ZnO、Li2O、SrO、Ce2O3、PbO、CaCl2、NaCl或KCl中的任意一种或至少2CN112938983A权利要求书2/2页两种的组合；优选地，所述第二主剂与第二辅剂的质量比为(3‑5):1。7.根据权利要求1‑6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述混合的过程为：将第二渣剂加入步骤(3)所得溶体硅中；优选地，步骤(4)所述第二渣剂与溶体硅的混合质量比为(0.1‑2):1。8.根据权利要求1‑7任一项所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述第二熔渣精炼的温度为1450‑1550℃；优选地，步骤(4