專(zhuān)利名稱(chēng)：從鋸屑回收并提純硅顆粒的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)一般而言涉及從鋸屑(saw kerf)或廢研磨漿料回收硅的方法，該鋸屑或廢研磨漿料是因切割諸如單晶或多晶硅錠的硅錠而產(chǎn)生的。更具體而言，本公開(kāi)涉及從鋸屑或廢漿料分離并提純硅的方法，以便所產(chǎn)生的硅可被用作諸如太陽(yáng)能級(jí)的硅原材料的原材料。
背景技術(shù)：
通常從典型地具有圓柱形狀的單晶或多晶硅錠制備硅晶片。沿垂直于錠的縱軸的方向切割錠以制造多達(dá)幾百個(gè)薄的碟形晶片。典型地，通過(guò)一個(gè)或多個(gè)往復(fù)線(xiàn)鋸實(shí)現(xiàn)切割操作，錠與往復(fù)鋸線(xiàn)接觸，同時(shí)包含諸如碳化硅的研磨顆粒的液體漿料料被供應(yīng)到錠與線(xiàn)鋸之間的接觸區(qū)域。常規(guī)線(xiàn)鋸漿料典型地包括用作懸浮和冷卻流體的潤(rùn)滑劑，例如，礦物油或某些水溶性液體(例如，聚乙二醇，或PEG)。當(dāng)切割錠時(shí)，通過(guò)線(xiàn)鋸壓貼錠表面而摩擦漿料中的研磨顆粒，導(dǎo)致硅顆粒從該錠磨掉，并導(dǎo)致金屬(例如，鐵)從線(xiàn)鋸自身中磨掉。在切割期間丟失了大量的硅顆粒。隨錠被切割而積累的硅材料通常稱(chēng)為“鋸屑”。當(dāng)漿料中的硅以及其他顆粒(例如，金屬顆粒) 的濃度增加時(shí)，切割操作的效率降低。最終，漿料變?yōu)闊o(wú)效漿料或“廢漿料”，于是通常被處理掉或丟棄。常規(guī)地，廢漿料被焚燒而處理掉或通過(guò)廢水處理設(shè)備而加以處理。然而，燃燒漿料會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，而將漿料輸送到廢水處理設(shè)備會(huì)典型地導(dǎo)致必須通過(guò)垃圾填埋而處理的污泥(sludge)的形成。因此，從環(huán)境觀點(diǎn)以及與其相關(guān)的成本考慮，這兩種處理方法都是不令人滿(mǎn)意的。結(jié)果，已經(jīng)提出了一些可以使研磨漿料再循環(huán)或再利用的方法(參見(jiàn)例如美國(guó)專(zhuān)利7，223，344，通過(guò)引用將其全部?jī)?nèi)容并入在本文中以用于所有相關(guān)和相符的目的)。然而，除了與鋸屑或廢漿料相關(guān)的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題之外，還應(yīng)該考慮潛在的有用硅材料的損失。具體而言，雖然線(xiàn)鋸技術(shù)已經(jīng)被改善，但每次鋸線(xiàn)通過(guò)硅錠會(huì)導(dǎo)致?lián)p失相當(dāng)于約250到280微米厚的錠切片的硅量。隨著技術(shù)使得從錠切割的晶片越來(lái)越薄，鋸線(xiàn)通過(guò)錠的次數(shù)也越來(lái)越多，這導(dǎo)致越來(lái)越多的硅損失成鋸屑。例如，對(duì)于現(xiàn)有的線(xiàn)鋸技術(shù)，鋸屑損失為硅錠材料的約25%到約50%。雖然已經(jīng)存在一些從鋸屑或廢漿料回收硅材料以用于例如光伏電池的一般性建議(參見(jiàn)例如美國(guó)專(zhuān)利6，780，665，通過(guò)引用將其全部?jī)?nèi)容并入在本文中以用于所有相關(guān)和相符的目的)，但卻存在幾個(gè)缺點(diǎn)。例如，先前公知的方法不提供用于解決存在于從鋸屑獲得的硅中的體和表面金屬污染的手段。這對(duì)所回收的硅的純度以及所回收的硅的可用的最終用途具有重要影響。此外，迄今使用的硅回收方法(例如，泡沫浮選(froth flotation)回收)典型地不能回收用于再利用的充足量的硅顆粒。因此，仍需要這樣的方法，該方法可以回收并提純由硅錠的切割產(chǎn)生的硅顆粒，從而所回收的硅可被例如熔化并再循環(huán)以用于包括太陽(yáng)能級(jí)硅材料的各種應(yīng)用?？蛇x地，這樣的方法還允許回收在漿料工藝中使用的碳化硅，從而再利用該碳化硅。

發(fā)明內(nèi)容
因此，簡(jiǎn)要地，本公開(kāi)在一個(gè)實(shí)施例中涉及一種用于從硅鋸屑分離并回收硅顆粒的方法，所述硅鋸屑是由從硅錠切割硅晶片而產(chǎn)生的，所述鋸屑包括潤(rùn)滑液以及包含研磨顆粒、硅顆粒、金屬顆粒和氧化物顆粒的固體顆?；旌衔?。所述方法包括使所述潤(rùn)滑液的至少一部分與所述固體顆?；旌衔锓蛛x；利用這樣的酸溶液清洗所述固體顆?；旌衔?，在該酸溶液中，(i)所述硅顆?；旧喜豢扇芮?ii)所述金屬顆粒和氧化物顆?？扇?，從而從所述固體顆?；旌衔锶艹鏊鼋饘兕w粒和氧化物顆粒；收集經(jīng)清洗的固體顆?；旌衔铮?所述經(jīng)清洗的混合物包含硅顆粒和研磨顆粒；以及在所述經(jīng)清洗的固體顆?；旌衔镏惺顾龉桀w粒與所述研磨顆粒分離。有利地，經(jīng)分離的硅顆?？删哂行∮诩s50ppma的碳含量并具有小于約150ppma的金屬污染物含量。本公開(kāi)還涉及這樣的方法，其中清洗所述固體顆?；旌衔锇ㄊ顾龉腆w顆粒混合物與這樣的酸溶液接觸，該酸溶液能夠與所述固體顆粒混合物產(chǎn)生浮選泡沫，所述泡沫包括硅顆粒和研磨顆粒。本公開(kāi)在另一實(shí)施例中還涉及一種用于從硅鋸屑分離并回收硅顆粒的方法，所述硅鋸屑是由從硅錠切割硅晶片而產(chǎn)生的，所述鋸屑包括有機(jī)潤(rùn)滑液以及包含研磨顆粒、 硅顆粒、金屬顆粒和氧化物顆粒的固體顆粒混合物。所述方法包括使所述鋸屑與在所述有機(jī)潤(rùn)滑液中可溶的螯合劑接觸以與在所述鋸屑中存在的一種或多種金屬形成絡(luò)合物 (complex)；使經(jīng)螯合的鋸屑溶液與酸水溶液(aqueous acid solution)混合，并使所述混合物分離為水相和有機(jī)相，所述水相包含硅顆粒，所述有機(jī)相包含在螯合劑與所述金屬之間形成的絡(luò)合物；收集包含所述硅顆粒的所述水相；以及從所述水相回收所述硅顆粒的至少一部分。有利地，所回收的硅顆?？删哂行∮诩s50ppma的碳含量并具有小于約150ppma 的金屬污染物含量。本公開(kāi)還涉及前述實(shí)施例中的一個(gè)或多個(gè)，其中通過(guò)對(duì)(i)所收集的經(jīng)清洗的固體顆粒混合物、或(ii)由所述經(jīng)清洗的固體顆粒混合物形成的所述泡沫、或(iii)包含所述硅顆粒的所述水相應(yīng)用密度依賴(lài)性分離(density-cbpendent separation)技術(shù)，回收所述硅顆粒，特別地，所述密度依賴(lài)性分離技術(shù)選自沉降離心法、過(guò)濾離心法以及旋液分離。本公開(kāi)還涉及前述實(shí)施例中的一個(gè)或多個(gè)，其中通過(guò)首先干燥(i)所收集的經(jīng)清洗的固體顆?；旌衔?、或(ii)由所述經(jīng)清洗的固體顆?；旌衔镄纬傻乃雠菽?、或(iii) 包含所述硅顆粒的所述水相，然后對(duì)經(jīng)干燥的泡沫施加非均勻磁場(chǎng)(即，磁場(chǎng)梯度)以使所述硅顆粒與所述研磨顆粒(更具體地，碳化硅研磨顆粒)分離，來(lái)回收所述硅顆粒。本公開(kāi)還涉及前述實(shí)施例中的一個(gè)或多個(gè)，其中附加地回收所述研磨顆粒(具體地，碳化硅)以再利用。本公開(kāi)還涉及一種從上述硅鋸屑制備太陽(yáng)能級(jí)的硅小片(silicon pellet)的方法。所述方法包括(i)通過(guò)前述實(shí)施例中之一從所述鋸屑回收硅顆粒；( )熔化所回收的硅；以及(iii)從熔化的硅形成太陽(yáng)能級(jí)的硅小片。本公開(kāi)還涉及一種切割硅錠的方法。所述方法包括使所述硅錠的表面與往復(fù)線(xiàn)鋸和這樣的漿料接觸，該漿料包含有機(jī)潤(rùn)滑液、研磨顆粒以及可溶解在所述有機(jī)潤(rùn)滑液中的金屬螯合劑。


圖1為示出了本公開(kāi)的方法的概況的工作流程，包括從鋸屑中的固體顆?；旌衔锓蛛x潤(rùn)滑劑；圖2為示出了本公開(kāi)的方法的一部分的概況的工作流程，具體地，用于從固體顆粒混合物去除金屬和氧化物顆粒的選項(xiàng)；圖3為示出了本公開(kāi)的方法的一部分的概況的工作流程，具體地，用于從鋸屑和固體顆粒混合物去除金屬和氧化物顆粒的可選方法；圖4為示出了本公開(kāi)的方法的一部分的概況的工作流程，具體地，用于使研磨顆粒(例如，碳化硅)與顆粒分離的選項(xiàng)；圖5示出了 12個(gè)具有鐵包材和中心處的鐵極(iron pole)的40Moe磁體的設(shè)置。 使磁場(chǎng)線(xiàn)沿著(follow)圍繞空氣芯的環(huán)形磁路(toroid)的截面。該設(shè)置為12mm2。每個(gè)磁體中的箭頭指示磁北；圖6示出了相對(duì)于鐵極的|h|的幅值以及|H|和A/m2的各自的密度圖；圖7示出了跨過(guò)磁分離器(magnetic s印arator)中心的HgradH，實(shí)線(xiàn)或曲線(xiàn)表示數(shù)值計(jì)算，而斷線(xiàn)或虛線(xiàn)或曲線(xiàn)表示數(shù)值預(yù)期(numeric expectation)；圖8示出了在HgradH = 5X 1015A2/m3且具有與g相同的符號(hào)的情況下碳化硅、硅、 以及二氧化硅的顆粒半徑與終端速度的關(guān)系。對(duì)于水中的顆粒，測(cè)量單位為mm/分鐘；圖9為示出了其中使圖5和6的磁配置旋轉(zhuǎn)的磁-阿基米德 (magneto-Archimedes)效應(yīng)的圖示；圖10示出了在HgradH = 2X 1016A2/m3且具有與g相同的符號(hào)的情況下場(chǎng)梯度中的碳化硅、硅、以及二氧化硅的顆粒半徑與終端速度的關(guān)系。對(duì)于水中的顆粒，測(cè)量單位為 mm/分鐘；圖11示出了傾斜的磁分離器的示意性示例；圖12示出了在HgradH = 0. 037 · 1016A2/m3的情況下通過(guò)重力和磁過(guò)濾器導(dǎo)致的碳化硅、硅和二氧化硅的終端分離速度與碳化硅、硅和二氧化硅的顆粒直徑之間的關(guān)系；圖13示出了偏鎢酸鈉水液的粘度與密度的關(guān)系；圖14示出了偏鎢酸鈉液體中的17，OOOg下的離心密度分離。圖14進(jìn)一步示出了 500nm的硅顆粒和IOOnm的碳化硅顆粒的沉降速度與偏鎢酸鈉密度的關(guān)系；圖15A示出了從初始濃度u = 1并且當(dāng)a = 1且D = 1時(shí)換算單位的初始總含量為4/3 Π的球體的時(shí)間依賴(lài)性體金屬外擴(kuò)散；圖15Β示出了在換算時(shí)間0. 0001,0. 01、 0. 04,0. 08,0. 16以及0. 32處的徑向濃度分布；圖16Α和16Β示出了從鋸屑分離的硅屑顆粒的圖像；圖17A-17D示出了四個(gè)不同硅顆粒的EDX譜；以及圖18Α為從硅小片脫落的薄片的400微米Nomarksii顯微圖像；圖18Β和18C為從硅小片脫落的薄片的100微米Nomarksii顯微圖像，示出了內(nèi)部和外部表面；圖18D為從硅小片脫落的薄片的3到10微米Nomarksii顯微圖像。應(yīng)注意，在附圖中的多個(gè)視圖中，相應(yīng)的參考標(biāo)號(hào)指示相應(yīng)的部分。還應(yīng)注意，在這些附圖中給出的部件的設(shè)計(jì)或配置沒(méi)有按比例繪制，和/或僅僅用于示例的目的。因此，在不背離本公開(kāi)的希望范圍的情況下，部件的設(shè)計(jì)或配置還可以為除本文描述的之外的情況。這些附圖因此并不具有限制的意義。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本公開(kāi)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以有效隔離并提純由硅錠的切割導(dǎo)致的硅錠鋸屑(或廢漿料)中的硅顆粒，因此使隔離并提純的顆粒適于再利用作為其他硅應(yīng)用(例如，太陽(yáng)能級(jí)的硅)中的原材料。如下面進(jìn)一步解釋并如在例如圖1-4的工作流程中所示例的，使用一個(gè)或多個(gè)公知的液體/固體、液體/液體、和/或固體/固體分離技術(shù)的序列并結(jié)合利用酸水溶液對(duì)鋸屑或其一部分的處理，可以實(shí)現(xiàn)硅顆粒從鋸屑的隔離和提純。所產(chǎn)生的硅顆粒具有的碳含量可以例如小于約50ppma(百萬(wàn)原子分率)、約40ppma、約30ppma、約25ppma 或更少(例如，約20ppma、約15ppma、或甚至約IOppma)，和/或具有的金屬污染物(例如， 銅、鎳、鐵等等)的總含量可以小于約150ppma、約125ppma、約IOOppma或更小(例如，約 90ppma、約70ppma、或甚至約50ppma)，如在工作實(shí)例中進(jìn)一步示例的。關(guān)于這一點(diǎn)，應(yīng)注意，在本文中使用的用語(yǔ)“鋸屑，，通常是指由用于切割硅錠的切割或鋸切工藝所導(dǎo)致的廢材?？蛇x地，該用語(yǔ)在本文中可與用語(yǔ)“廢漿料”互換，“廢漿料” 來(lái)自硅錠切割或鋸切工藝且通常是指這樣的漿料，該漿料因例如妨礙切割操作的不可接受的高濃度的硅和/或金屬顆粒而實(shí)質(zhì)上不再適用于從硅錠切割硅晶片的目的。某些人確信，在硅顆粒的濃度高于漿料中的固體物質(zhì)的約1-5重量％時(shí)，硅顆粒會(huì)妨礙硅錠切割操作。某些人還確信，在金屬顆粒的濃度高于漿料中的固體物質(zhì)的約0. 5-2重量％時(shí)，金屬顆粒會(huì)妨礙切割操作。此外，“失效的(spent)研磨顆粒”通常是指這樣的研磨顆粒(例如，碳化硅，或 SiC)，該研磨顆粒因被切割工藝磨損而具有通常不再適用于從硅錠切割硅晶片的目的的直徑或尺寸。某些人確信，如果研磨顆粒具有小于約1微米的顆粒尺寸(例如，小于約1微米的大概直徑)，則研磨顆粒失效?！拔词У?unspent)研磨顆粒”通常是指在廢漿料中的仍適用于從硅錠切割硅晶片的研磨顆粒，這樣的顆粒典型地具有大于約1微米的顆粒的尺寸。某些人確信，在濃度高于全部研磨顆粒(即，失效的和未失效的研磨顆粒)中的約5-10 重量％時(shí)，失效的研磨顆粒妨礙硅錠切割操作。1.示例性鋸屑/廢漿料的分析對(duì)從單晶硅錠的代表性晶片切割工藝獲得的鋸屑廢材料漿料的代表性樣品進(jìn)行重量分析。發(fā)現(xiàn)這些廢漿料樣品包括在其中被用作潤(rùn)滑液的聚乙二醇(PEG)、在其中被用作研磨顆粒的碳化硅、鐵、銅、鋅、硅、其相應(yīng)氧化物、及其他各種雜質(zhì)(與其他提到的成分相比具有較小的濃度)。更具體而言，通過(guò)具有中間干燥和稱(chēng)重步驟的利用水、HCl水溶液以及HF水溶液、HF/N03水溶液的漂洗而對(duì)樣品(原始“鋸廢物”材料以及從商業(yè)可得的漿料回收系統(tǒng)獲得的“工藝廢物”)進(jìn)行的連續(xù)處理，發(fā)現(xiàn)該代表性鋸屑廢物樣品的總組成如在下面的表1和表2中所報(bào)告的。表 1包括PEG的鋸屑成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(傳播性稱(chēng)重誤差為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差)
權(quán)利要求
1.一種用于從硅鋸屑分離并回收硅顆粒的方法，所述硅鋸屑是由從硅錠切割硅晶片而產(chǎn)生的，所述鋸屑包括潤(rùn)滑液以及包含研磨顆粒、硅顆粒、金屬顆粒和氧化物顆粒的固體顆?；旌衔铮龇椒òㄊ顾鰸?rùn)滑液的至少一部分與所述固體顆?；旌衔锓蛛x；利用這樣的酸溶液清洗所述固體顆?；旌衔?，在該酸溶液中，(i)所述硅顆?；旧喜豢扇芮?ii)所述金屬顆粒和氧化物顆?？扇埽詮乃龉腆w顆?；旌衔锶艹鏊鼋饘兕w粒和氧化物顆粒；收集經(jīng)清洗的固體顆?；旌衔?，所述經(jīng)清洗的混合物包含硅顆粒和研磨顆粒；以及在所述經(jīng)清洗的固體顆粒混合物中使所述硅顆粒與所述研磨顆粒分離，其中經(jīng)分離的硅顆粒具有小于約50ppma的碳含量并具有小于約150ppma的金屬污染物含量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述研磨顆粒為碳化硅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中清洗所述固體顆粒混合物包括使所述固體顆?；旌衔锱c這樣的酸溶液接觸，該酸溶液能夠與所述固體顆粒混合物產(chǎn)生浮選泡沫，所述泡沫包含所述硅顆粒和所述研磨顆粒。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中所述浮選泡沫酸溶液包括氟化氫和鹽酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中通過(guò)對(duì)所述泡沫應(yīng)用密度依賴(lài)性分離技術(shù)來(lái)從所述泡沫回收所述硅顆粒。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述密度依賴(lài)性分離技術(shù)選自沉降離心法、過(guò)濾離心法以及旋液分離法。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中在所述密度依賴(lài)性分離之前，使所述硅顆粒與碘源接觸，以將其中存在的硅的至少一部分轉(zhuǎn)變?yōu)镾il4。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中在所述密度依賴(lài)性分離之前，使所述硅顆粒與具有約 2. 25到約3. 35gm/cm3的密度的液體接觸，以有助于分離其中存在的硅顆粒與研磨顆粒。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中使所述硅顆粒與含水雜多鎢酸鹽溶液接觸。
10.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中在分離所述經(jīng)清洗的固體顆粒混合物中的所述硅顆粒與所述研磨顆粒之前，干燥所述泡沫。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中通過(guò)對(duì)干燥的泡沫施加非均勻磁場(chǎng)，從所述干燥的泡沫回收所述硅顆粒。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中所述方法還包括在磁體的第一極與第二極之間產(chǎn)生非均勻磁場(chǎng)；使所述干燥的硅泡沫氣懸體化；以及將氣懸體供給到所述非均勻磁場(chǎng)中以使其中存在的硅顆粒與研磨顆粒分離。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中用酸溶液清洗所述固體顆?；旌衔镆詮乃龉腆w顆粒混合物溶出金屬顆粒和氧化物顆粒的步驟包括使所述固體顆?；旌衔锓謩e與(i)氫氟酸水溶液接觸和(ii)鹽酸水溶液接觸。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中使所述固體顆?；旌衔锓謩e與相對(duì)于在所述固體顆粒混合物中存在硅時(shí)的濃度的約2到約4的化學(xué)計(jì)量當(dāng)量的⑴所述氫氟酸水溶液和(ii) 所述鹽酸水溶液接觸。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中對(duì)所述經(jīng)清洗的固體顆?；旌衔飸?yīng)用密度依賴(lài)性分離技術(shù)以使所述硅顆粒與所述研磨顆粒分離。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中所述密度依賴(lài)性分離技術(shù)選自沉降離心法、過(guò)濾離心法以及旋液分離法。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中在所述密度依賴(lài)性分離之前，使所述硅顆粒與碘源接觸，以將其中存在的硅的至少一部分轉(zhuǎn)變?yōu)镾il4。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中在所述密度依賴(lài)性分離之前，使所述硅顆粒與具有約2. 25到約3. 35gm/cm3的密度的液體接觸，以有助于分離其中存在的硅顆粒與研磨顆粒。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中使所述硅顆粒與含水雜多鎢酸鹽溶液接觸。
20.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中在使所述經(jīng)清洗的固體顆?；旌衔镏械乃龉桀w粒與所述研磨顆粒分離之前，干燥所述經(jīng)清洗的固體顆?；旌衔?。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中通過(guò)對(duì)干燥的混合物施加非均勻磁場(chǎng)而在所述干燥的固體顆?；旌衔镏惺顾龉桀w粒與所述研磨顆粒分離。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中所述方法還包括在磁體的第一極與第二極之間產(chǎn)生非均勻磁場(chǎng)；使所述干燥的固體顆?；旌衔餁鈶殷w化；以及將氣懸體供給到所述非均勻磁場(chǎng)中以分離其中存在的硅顆粒與研磨顆粒。
23.一種用于從硅鋸屑分離并回收硅顆粒的方法，所述硅鋸屑是由從硅錠切割硅晶片而產(chǎn)生的，所述鋸屑包括有機(jī)潤(rùn)滑液以及包含研磨顆粒、硅顆粒、金屬顆粒和氧化物顆粒的固體顆?；旌衔?，所述方法包括使所述鋸屑與在所述有機(jī)潤(rùn)滑液中可溶的螯合劑接觸以與存在于所述鋸屑中的一種或多種金屬形成絡(luò)合物；使經(jīng)螯合的鋸屑溶液與酸水溶液混合，并使所述混合物分離為水相和有機(jī)相，所述水相包含硅顆粒，所述有機(jī)相包含在螯合劑與所述金屬之間形成的所述絡(luò)合物；收集包含所述硅顆粒的所述水相；以及從所述水相回收所述硅顆粒的至少一部分，其中所回收的硅顆粒具有小于約50ppma 的碳含量并具有小于約150ppma的金屬污染物含量。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中所述水相包含所述硅顆粒和研磨顆粒，并且其中對(duì)所述水相應(yīng)用密度依賴(lài)性分離技術(shù)以使所述硅顆粒與所述研磨顆粒分離。
25.根據(jù)權(quán)利要求M的方法，其中所述密度依賴(lài)性分離技術(shù)選自沉降離心法、過(guò)濾離心法以及旋液分離法。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中在所述密度依賴(lài)性分離之前，使所述硅顆粒與碘源接觸，以將其中存在的硅的至少一部分轉(zhuǎn)變?yōu)镾il4。
27.根據(jù)權(quán)利要求沈的方法，其中在所述密度依賴(lài)性分離之前，使所述硅顆粒與具有約2. 25到約3. 35gm/cm3的密度的液體接觸，以有助于分離其中存在的硅顆粒與研磨顆粒。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中使所述硅顆粒與含水雜多鎢酸鹽溶液接觸。
29.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中在使所收集的水相中的所述硅顆粒與所述研磨顆粒分離之前，干燥所述收集的水相。
30.根據(jù)權(quán)利要求四的方法，其中通過(guò)對(duì)干燥的混合物施加非均勻磁場(chǎng)而使所述硅顆粒與所述研磨顆粒分離。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中所述方法還包括 在磁體的第一極與第二極之間產(chǎn)生非均勻磁場(chǎng)； 使所述干燥的固體顆?；旌衔餁鈶殷w化；以及將氣懸體供給到所述非均勻磁場(chǎng)體中以使其中存在的硅顆粒與研磨顆粒分離。
32.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中所述螯合劑為醛肟。
33.一種切割硅錠的方法，所述方法包括使所述硅錠的表面與往復(fù)線(xiàn)鋸和漿料接觸，所述漿料包含有機(jī)潤(rùn)滑液、研磨顆粒以及在所述有機(jī)潤(rùn)滑液中可溶的金屬螯合劑。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的方法，其中所述有機(jī)潤(rùn)滑液為礦物油。
35.根據(jù)權(quán)利要求34的方法，其中所述螯合劑為醛肟。
36.一種從硅顆粒制備太陽(yáng)能級(jí)的硅的方法，所述硅顆粒是從硅鋸屑回收的，所述硅鋸屑是由從硅錠切割硅晶片而產(chǎn)生的，所述鋸屑包括有機(jī)潤(rùn)滑液以及包含研磨顆粒、硅顆粒、 金屬顆粒和氧化物顆粒的固體顆?；旌衔铮龇椒òㄍㄟ^(guò)下列方法(A)或(B)中的一種從所述鋸屑分離并回收硅顆粒(A)(i)使所述潤(rùn)滑液的至少一部分與所述固體顆?；旌衔锓蛛x； ( )利用這樣的酸溶液清洗所述固體顆粒混合物，在該酸溶液中，所述硅顆?；旧喜豢扇芮宜鼋饘兕w粒和氧化物顆?？扇埽詮乃龉腆w顆?；旌衔锶艹鏊鼋饘兕w粒和氧化物顆粒；(iii)收集經(jīng)清洗的固體顆?；旌衔铮鼋?jīng)清洗的混合物包含硅顆粒和研磨顆粒；以及(iv)在所述經(jīng)清洗的固體顆粒混合物中使所述硅顆粒與所述研磨顆粒分離，其中經(jīng)分離的硅顆粒具有小于約50ppma的碳含量并具有小于約150ppma的金屬污染物含量；或者(B)(i)使所述鋸屑與在所述有機(jī)潤(rùn)滑液中可溶的螯合劑接觸以與在所述鋸屑中存在的一種或多種金屬形成絡(luò)合物；( )使經(jīng)螯合的鋸屑溶液與酸水溶液混合，并使所述混合物分離為水相和有機(jī)相，所述水相包含硅顆粒，所述有機(jī)相包含在螯合劑與所述金屬之間形成的所述絡(luò)合物；(iii)收集包含所述硅顆粒的所述水相；以及(iv)從所述水相回收所述硅顆粒的至少一部分，其中所回收的硅顆粒具有小于約 50ppma的碳含量并具有小于約150ppma的金屬污染物含量；熔化所分離并回收的硅顆粒；以及將熔化的硅顆粒形成為硅小片。
全文摘要
本公開(kāi)一般而言涉及用于從因切割諸如單晶或多晶硅錠的硅錠而產(chǎn)生的鋸屑或廢研磨漿料回收硅的方法。更具體而言，本公開(kāi)涉及用于從鋸屑或廢漿料隔離并提純硅的方法，以便所產(chǎn)生的硅可被用作諸如太陽(yáng)能級(jí)的硅原材料的原材料。
文檔編號(hào)B28D5/00GK102388121SQ200980157591
公開(kāi)日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2009年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月31日
發(fā)明者A·格拉貝, T·M·拉根 申請(qǐng)人:Memc新加坡私人有限公司