一种利用晶体硅切割废料制备碳化硅的方法.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CN108529629A(43)申请公布日2018.09.14(21)申请号201810785582.7(22)申请日2018.07.17(71)申请人东北大学地址110169辽宁省沈阳市浑南区创新路195号(72)发明人李斌川韩庆孙敏王飞陈建设刘奎仁(74)专利代理机构北京易捷胜知识产权代理事务所(普通合伙)11613代理人韩国胜(51)Int.Cl.C01B32/984(2017.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称一种利用晶体硅切割废料制备碳化硅的方法(57)摘要本发明涉及一种利用晶体硅切割废料制备碳化硅的方法，包括如下步骤：S1、将晶体硅切割废料、碳源、粘结剂和水混合得到待模压物料。S2、将待模压物料压制成型得到球团。S3、对球团干燥得到前驱体反应物。S4、将前驱体反应物置于反应炉中。S5、对反应炉通电，然后使炉体内保持一定温度并保温得到碳化硅结晶块。S6、对碳化硅结晶块进行破碎和处理，得到β-碳化硅粉。本发明中利用晶体硅切割废料制备碳化硅的方法首次将晶体硅切割废料与艾奇逊炉工艺相结合，不仅解决了现有中晶体硅切割废料对环境的污染问题和资源浪费的问题，同时制备时反应温度较低，大大降低了能耗、节约成本，且最终制得的为单一晶型的β-碳化硅。CN108529629ACN108529629A权利要求书1/1页1.一种利用晶体硅切割废料制备碳化硅的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将晶体硅切割废料、碳源、粘结剂和水进行混合，得到待模压物料，其中，所述晶体硅切割废料与所述碳源的质量比为1.8～2.5:1；S2、将所述待模压物料压制成型，得到球团；S3、对所述球团进行干燥，得到前驱体反应物；S4、将所述前驱体反应物置于反应炉中，并使所述反应炉的炉芯埋布于所述前驱体反应物的中央，其中，所述反应炉包括具有开口的炉体，在所述炉体内设有所述炉芯，且所述炉芯的两端接电；S5、将所述反应炉通电，使所述炉芯的温度达到1000～1500℃，然后通过控制所述炉芯的电流，使所述炉体内的温度保持在1500～1900℃，并保温，保温结束后得到碳化硅结晶块；S6、将所述碳化硅结晶块进行破碎，然后脱除所述破碎后的碳化硅结晶块表面的碳组分后，得到β-碳化硅粉。2.如权利要求1所述的利用晶体硅切割废料制备碳化硅的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述粘结剂占所述待模压物料的质量百分数为3～8％，所述水占所述待模压物料的质量百分数为5～10％。3.如权利要求2所述的利用晶体硅切割废料制备碳化硅的方法，其特征在于，所述粘结剂包括纤维素、聚丙烯酸或者聚丙烯醇中的一种或者多种的组合；所述碳源包括石墨粉、炭黑、活性炭或者石油焦中的一种或者多种的组合。4.如权利要求1所述的利用晶体硅切割废料制备碳化硅的方法，其特征在于，在步骤S2中，压制成型的压制压力为10～55MPa，保压时间为2～3min，所述球团的直径为5～30mm。5.如权利要求1所述的利用晶体硅切割废料制备碳化硅的方法，其特征在于，在步骤S3中，所述干燥的温度为130～150℃，所述干燥的时间为5～20h。6.如权利要求1所述的利用晶体硅切割废料制备碳化硅的方法，其特征在于，在步骤S4中，所述反应炉为艾奇逊炉，所述炉芯为石墨棒。7.如权利要求1所述的利用晶体硅切割废料制备碳化硅的方法，其特征在于，在步骤S5中，所述保温的时间为10～200h。8.如权利要求1至7任一项所述的利用晶体硅切割废料制备碳化硅的方法，其特征在于，在步骤S6中，将所述破碎后的碳化硅结晶块置于高温炉中，并将高温炉内的温度升温至700～900℃，并保温1～3h，以去除所述破碎后的碳化硅结晶块表面的碳组分。2CN108529629A说明书1/6页一种利用晶体硅切割废料制备碳化硅的方法技术领域[0001]本发明属于二次资源利用的技术领域，具体涉及一种利用晶体硅切割废料制备碳化硅的方法。背景技术[0002]人类进入21世纪以来，为解决石油、煤炭等能源日益紧缺的问题，各国纷纷大力开发新兴能源，特别是太阳能作为绿色、环保、无污染的清洁能源，使光伏产业进入了高速发展期。同时，半导体工业的快速发展也使高纯晶体硅材料得到了广泛应用，全球需求量在不断增大。半导体工业用的单晶硅和太阳能电池用的多晶硅，都需要被线切割成符合要求的硅片。[0003]但切割晶体硅时有近50％的晶体硅会以硅粉的形式进入切割料浆中，料浆的主要组分为硅粉、聚乙二醇和切割过程引入的少量杂质铁。目前料浆经冲洗溶出、固液分离、溶液浓缩、蒸发冷凝可以有效回收大部分聚乙二醇，但以硅粉为主要组分的固体粉料则成为废弃物，既污染了环境，又造成了极大的资源浪费。[0004]晶体硅切割废料主要包括大量的硅粉、少量未被回收的聚