專利名稱：一種以廢石英坩堝為原料生產(chǎn)熔融鈍角石英砂的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于熔融石英砂加工領(lǐng)域，尤其涉及一種以廢石英坩堝為原料工業(yè)化生產(chǎn)坩堝用熔融鈍角石英砂的方法。
背景技術(shù)：
坩堝是用耐火的材料所制的器皿或熔化罐，當(dāng)有固體要以大火加熱時，就必須使用坩堝。坩堝按制作的原材料可分為、石墨坩堝、石英坩堝、瓷坩堝、剛玉坩堝、碳化硅坩堝、白金坩鍋、鎳坩堝。石英坩堝是坩堝的一個重要品種，可在1450°C以下使用，具有高純度、耐溫性強(qiáng)、尺寸大、精度高、保溫性好、節(jié)約能源、質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。石英坩堝分透明、半透明和不透明三種，半透明石英坩堝是生產(chǎn)多晶硅、拉制大直徑單晶硅、發(fā)展大規(guī)模集成電路必不可少的基礎(chǔ)材料。目前常用來拉制單晶硅的石英坩堝為18英寸、20英寸、22英寸等幾種。目前國內(nèi)坩堝生產(chǎn)技術(shù)比較成熟，其工藝流程為:1.將高純石英砂真空裝入石墨成型模具；2.真空電弧熔制；3.自然冷卻脫模；4.冷加工噴砂；5.超凈清洗、高壓噴淋、自動烘干；6加溫烘烤、真空包裝得到成品。目前國內(nèi)生產(chǎn)石英坩堝使用的主要原料高純石英砂需由美國或挪威進(jìn)口，這樣就造成了如下缺陷，1.原料的價格高昂，進(jìn)一步導(dǎo)致石英坩堝的生產(chǎn)成本大大增加，也使石英坩堝 的銷售價格較高；2.原料的來源、數(shù)量和時間得不到保障；如使用國產(chǎn)石英砂雖克服了原料價格高、來源、數(shù)量和時間都得不到保障的缺陷，但國產(chǎn)高純石英砂生產(chǎn)的石英坩堝質(zhì)量受到限制，在拉制單晶硅時其穩(wěn)定性稍差。為了克服上述缺陷、降低石英坩堝的生產(chǎn)成本并廢物利用，本公司在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上開發(fā)了一種以廢石英坩堝為原料生產(chǎn)制備石英坩堝用熔融鈍角石英砂的方法，其生產(chǎn)工藝為:廢石英坩鍋料破碎、酸洗、水提純、篩分、高溫?zé)Y(jié)熔融、冷卻后破碎、篩分、磁選后得到石英坩堝用熔融鈍角石英砂，所謂鈍角是指石英砂的顆粒呈多邊狀、棱角狀而非放射針刺狀，石英砂的規(guī)格為
0.075mm—4.5mm，外觀為半透明結(jié)晶狀，其特點(diǎn)是Si02含量在99.9%以上。該工藝流程的主要優(yōu)點(diǎn)是:所用設(shè)備少、投資小、無有毒有害氣體和液體排放、產(chǎn)品質(zhì)量好、可批量生產(chǎn)并生產(chǎn)出高質(zhì)量的石英坩堝用熔融鈍角石英砂，該石英砂可替代國外進(jìn)口高純石英砂來生產(chǎn)石英坩堝，該方法廢物利用，既產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟(jì)效益，又產(chǎn)生了巨大的社會效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決的問題是提供一種以廢石英坩堝為原料工業(yè)化生產(chǎn)坩堝用熔融鈍角石英砂的方法，該方法是本公司在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上開發(fā)了出來的，主要優(yōu)點(diǎn)是:所用設(shè)備少、投資小、無有毒有害氣體和液體排放、產(chǎn)品質(zhì)量好、可替代國外進(jìn)口高純石英砂來生產(chǎn)石英坩堝；該方法廢物利用，既產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟(jì)效益，又產(chǎn)生了巨大的社會效益。本發(fā)明使用的原料為廢石英坩堝料、濃度為10%-15%的稀鹽酸、濃度為47%的氫氟酸、水。本發(fā)明可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
一種以廢石英坩堝為原料工業(yè)化生產(chǎn)坩堝用熔融鈍角石英砂的方法，其特征由以下步驟構(gòu)成:(I)將廢石英坩堝料送入破碎機(jī)破碎為粒度為5mm—10mm的顆粒狀。(2)將破碎后的廢石英坩堝顆粒送入酸池，用濃度為10%_15%的稀鹽酸和濃度為47%的氫氟酸按4:1的比例混合的混合酸浸泡72-74小時，酸洗的目的是除去廢石英坩堝顆粒中所含的附著物及氧化物。(3)將酸池中混合酸浸泡后的廢石英坩堝顆粒撈出后，立即送入水洗機(jī)用水沖洗除酸，除酸后的廢石英坩堝顆粒經(jīng)篩分后送入高溫?zé)Y(jié)爐，調(diào)爐內(nèi)溫度為1800°C -1900°C,熔化時間為11-15小時,得到坩堝料熔融體。(4)熔化結(jié)束后停止向高溫?zé)Y(jié)爐供電，降溫至常溫冷卻后得到大塊的固體熔融坩堝料，先經(jīng)機(jī)械沖擊成小塊后送入破碎機(jī)破碎，破碎后的物料經(jīng)篩分后，顆粒規(guī)格在4.5mm以上的返回破碎機(jī)繼續(xù)破碎,規(guī)格為0.075mm一4.5mm之間的熔融鈍角石英砂送入磁選機(jī)，在磁選機(jī)內(nèi)磁場作用下，將含磁的、含有金屬的石英砂去除后得到成品。本發(fā)明的有益效果是:提供了一種以廢石英坩堝為原料工業(yè)化生產(chǎn)坩堝用熔融鈍角石英砂的方法，該方法廢物利用，既產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟(jì)效益，又產(chǎn)生了巨大的社會效益，且所用設(shè)備少、投資小、無有毒有害氣體和液體排放、產(chǎn)品可替代國外進(jìn)口高純石英砂來生產(chǎn)石英坩堝。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體的實(shí)施例，進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明。實(shí)施例1
將廢石英坩堝料送入破碎機(jī)破碎為粒度為5_ —10_的顆粒狀；將破碎后的廢石英坩堝顆粒送入酸池，用濃度為10%的稀鹽酸和濃度為47%的氫氟酸按4:1的比例混合的混合酸浸泡74小時，酸洗的目的是除去廢石英坩堝料中所含的附著物及氧化物；將酸池中混合酸浸泡后的廢石英坩堝塊狀物撈出后，立即送入水洗機(jī)用水沖洗除酸，除酸后的廢石英坩堝塊狀物經(jīng)篩分后送入高溫?zé)Y(jié)爐，調(diào)爐內(nèi)溫度為1800°C，熔化時間為15小時，得到坩堝料熔融體；熔化結(jié)束后停止向高溫?zé)Y(jié)爐供電，降溫至常溫冷卻后得到大塊的固體熔融坩堝料，先經(jīng)機(jī)械沖擊成小塊后送入破碎機(jī)破碎，破碎后的物料經(jīng)篩分后，顆粒規(guī)格在4.5mm以上的返回破碎機(jī)繼續(xù)破碎，規(guī)格為0.075mm—4.5mm之間的熔融鈍角石英砂送入磁選機(jī)，在磁選機(jī)內(nèi)磁場作用下，將含磁的、含有金屬的石英砂去除后得到成品。實(shí)施例2
將廢石英坩堝料送入破碎機(jī)破碎為粒度為5mm — IOmm的顆粒狀；將破碎后的廢石英坩堝顆粒送入酸池，用濃度為12.5%的稀鹽酸和濃度為47%的氫氟酸按4:1的比例混合的混合酸浸泡73小時，酸洗的目的是除去廢石英坩堝料中所含的附著物及氧化物；將酸池中混合酸浸泡后的廢石英坩堝塊狀物撈出后，立即送入水洗機(jī)用水沖洗除酸，除酸后的廢石英坩堝塊狀物經(jīng)篩分后送入高溫?zé)Y(jié)爐，調(diào)爐內(nèi)溫度為1850°C，熔化時間為13小時，得到坩堝料熔融體；熔化結(jié)束后停止向高溫?zé)Y(jié)爐供電，降溫至常溫冷卻后得到大塊的固體熔融坩堝料，先經(jīng)機(jī)械沖擊成小塊后送入破碎機(jī)破碎，破碎后的物料經(jīng)篩分后，顆粒規(guī)格在
4.5mm以上的返回破碎機(jī)繼續(xù)破碎,規(guī)格為0.075mm一4.5mm之間的熔融鈍角石英砂送入磁選機(jī)，在磁選機(jī)內(nèi)磁場作用下，將含磁的、含有金屬的石英砂去除后得到成品。實(shí)施例3將廢石英坩堝料送入破碎機(jī)破碎為粒度為5_ —10_的顆粒狀；將破碎后的廢石英坩堝顆粒送入酸池，用濃度為15%的稀鹽酸和濃度為47%的氫氟酸按4:1的比例混合的混合酸浸泡72小時，酸洗的目的是除去廢石英坩堝料中所含的附著物及氧化物；將酸池中混合酸浸泡后的廢石英坩堝塊狀物撈出后，立即送入水洗機(jī)用水沖洗除酸，除酸后的廢石英坩堝塊狀物經(jīng)篩分后送入高溫?zé)Y(jié)爐，調(diào)爐內(nèi)溫度為1900°C，熔化時間為11小時，得到坩堝料熔融體；熔化結(jié)束后停止向高溫?zé)Y(jié)爐供電，降溫至常溫冷卻后得到大塊的固體熔融坩堝料，先經(jīng)機(jī)械沖擊成小塊后送入破碎機(jī)破碎，破碎后的物料經(jīng)篩分后，顆粒規(guī)格在4.5mm以上的返回破碎機(jī)繼續(xù)破碎，規(guī)格為0.075mm—4.5mm之間的熔融鈍角石英砂送入磁選機(jī)，在磁選機(jī)內(nèi)磁場作用下，將含 磁的、含有金屬的石英砂去除后得到成品。
權(quán)利要求
1.一種以廢石英坩堝為原料生產(chǎn)熔融鈍角石英砂的方法，其配方按重量百分比計算，包括:廢石英坩堝料、濃度為10%-15%的稀鹽酸、濃度為47%的氫氟酸、水；其特征是:步驟(I)將廢石英坩堝料送入破碎機(jī)破碎為粒度為5mm — IOmm的顆粒狀；步驟(2)將破碎后的廢石英坩堝顆粒送入酸池，用濃度為10%-15%的稀鹽酸和濃度為47%的氫氟酸按4:1的比例混合的混合酸浸泡72-74小時，酸洗的目的是除去廢石英坩堝料中所含的附著物及氧化物；步驟(3)將酸池中混合酸浸泡后的廢石英坩堝顆粒撈出后，立即送入水洗機(jī)用水沖洗除酸，除酸后的廢石英坩堝顆粒經(jīng)篩分后送入高溫?zé)Y(jié)爐，調(diào)爐內(nèi)溫度為1800°C -1900°C,熔化時間為11-15小時，得到坩堝料熔融體；步驟(4)熔融結(jié)束后停止向高溫?zé)Y(jié)爐供電，降溫至常溫冷卻后得到大塊的固體熔融坩堝料，先經(jīng)機(jī)械沖擊成小塊后送入破碎機(jī)破碎，破碎后的物料經(jīng)篩分后，顆粒規(guī)格在4.5mm以上的返回破碎機(jī)繼續(xù)破碎，規(guī)格為0.075mm—4.5mm之間的熔融鈍角石英砂送入磁選機(jī),在磁選機(jī)內(nèi)磁場作用下，將含磁的、含有金屬的石英砂去除后得到成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以廢石英坩堝為原料生產(chǎn)熔融鈍角石英砂的方法，其步驟(2)的特征是:所述的用稀鹽酸濃度為15%時浸泡時間為72小時，稀鹽酸濃度為12.5%時浸泡時間為73小時，稀鹽酸濃度為10%時浸泡時間為74小時。
3.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的一種以廢石英坩堝為原料生產(chǎn)熔融鈍角石英砂的方法，其步驟(3)的特征是:所述的熔融溫度為1800°C時，熔融時間為15小時；熔融溫度為1850°C時，熔融時間為13小時；熔融溫度為1900°C時，熔融時間為11小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種以廢石英坩堝為原料生產(chǎn)熔融鈍角石英砂的方法，該產(chǎn)品屬于石英精加工領(lǐng)域；本發(fā)明是以廢石英坩堝料、濃度為10%-15%的稀鹽酸、濃度為47%的氫氟酸、水，經(jīng)廢石英坩鍋料破碎、酸洗、水提純、篩分、高溫?zé)Y(jié)熔融、冷卻后破碎、篩分、磁選后制得石英坩堝用熔融鈍角石英砂，該工藝流程的主要優(yōu)點(diǎn)是所用設(shè)備少、投資小、無有毒有害氣體和液體排放、產(chǎn)品質(zhì)量好、可批量生產(chǎn)并生產(chǎn)出高質(zhì)量的石英坩堝用熔融鈍角石英砂，該石英砂可替代國外進(jìn)口高純石英砂來生產(chǎn)石英坩堝，既廢物利用，也產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
文檔編號C01B33/12GK103112862SQ201210070328
公開日2013年5月22日 申請日期2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月16日
發(fā)明者張雷 申請人:江蘇融匯石英材料科技有限公司