本發(fā)明涉及化硅微粉的制備，特別是一種碳化硅微粉的化學(xué)提純方法。

背景技術(shù)：

隨著全球電子信息及太陽能光伏產(chǎn)業(yè)對硅晶片需求量的快速增長，硅晶片線切割用碳化硅微粉的需求量也正在迅速增加。硅晶片線切割屬于超精密加工，對于碳化硅磨削微粉的晶相、純度、粒度分布、顆粒形貌、表面特性（親水性、分散性）要求極高。目前只有少數(shù)國外企業(yè)掌握了硅晶片線切割用碳化硅微粉的制造技術(shù)，如日本的fujimi株式會社、美國的electro磨料公司、法國saintgobain公司和荷蘭的esk-sic公司等。本專利產(chǎn)品為硅晶片線切割加工的關(guān)鍵性磨削材料6hsic微粉。目前，國內(nèi)部分院校及企業(yè)在進(jìn)行硅晶片線切割用碳化硅微粉的研發(fā)工作，但試制品在6h晶相含量、顆粒形貌、親水性等關(guān)鍵指標(biāo)方面，與國際先進(jìn)水平還有較大的差距，產(chǎn)品尚無法進(jìn)入國際市場或替代進(jìn)口。國內(nèi)ic硅晶片線切割所用碳化硅微粉仍然依賴進(jìn)口。

在冶煉工序中，沒有參與反應(yīng)和反應(yīng)不完全的石油焦以碳顆粒的形式附著在碳化硅顆粒表面，隨著粉碎工序的逐漸進(jìn)行，碳化硅粒徑達(dá)到5~10微米時，碳顆?；旧蠌奶蓟桀w粒表面脫落，以游離碳形式存在。游離碳在碳化硅微粉使用過程中會降低碳化硅微粉的堆積密度，導(dǎo)致切削效率的下降。

傳統(tǒng)的除碳工藝有機(jī)械除碳和手工除碳兩種，當(dāng)原料中碳含量在0.8%以內(nèi)時可將碳含量降低至0.4%以內(nèi)；當(dāng)原料中的碳含量大于0.8%時，除碳效果偏低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對目前碳化硅微粉在清洗過程中存在的碳化硅含量偏低、游離碳和fe2o3含量不穩(wěn)定等問題，所提供的一種新的碳化硅微粉的化學(xué)提純方法。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明是一種碳化硅微粉的化學(xué)提純方法，其特點(diǎn)是，其步驟如下：

（1）將碳化硅微粉加入攪拌罐內(nèi)，攪拌罐底部安有氣翻裝置；加水?dāng)嚢璩商蓟铦{料，料漿質(zhì)量濃度控制在35%~45%；加入重量百分比為0.01%－0.03%的浮選劑，所述的浮選劑按體積比按2#浮選油：煤油=2－4:1配制，打開氣翻裝置加溫攪拌，溫度加至35℃－45℃，手工除碳；除碳至將碳化硅漿料中的游離碳質(zhì)量百分含量控制在0.1%以內(nèi);

（2）沉降排水控制料漿質(zhì)量濃度在55%~65%后，將水溫加熱至75℃－85℃，按重量百份比5%-8%的比例緩慢加入質(zhì)量百分含量在98%以上的氫氧化鈉片劑，保溫，攪拌；

（3）對經(jīng)步驟（2）處理的碳化硅漿料進(jìn)行若干次水洗，檢測碳化硅漿料的ph值和電導(dǎo)率，至ph值在8.5~7.5，電導(dǎo)率在700以下時水洗結(jié)束；

（4）沉降排水控制料漿濃度在55%~65%后，將水溫加熱至75℃－85℃，按質(zhì)量百分比8%-10%的比例加入含量在97%以上的工業(yè)用濃硫酸溶液，進(jìn)行酸洗，保溫，攪拌；

（5）對經(jīng)步驟（4）處理的碳化硅漿料進(jìn)行若干次水洗，檢測碳化硅漿料的ph值和電導(dǎo)率，至ph值在6.5~7.5，電導(dǎo)率在800以下時水洗結(jié)束；脫水、烘干得碳化硅微粉。

本發(fā)明所述的一種碳化硅微粉的化學(xué)提純方法，其進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案或者技術(shù)特征是：

1、步驟（1）中：料漿質(zhì)量濃度控制在40%；所加入的浮選劑的重量百分比為0.02%。所述的浮選劑按體積比按2#浮選油：煤油=3:1配制。打開氣翻裝置加溫攪拌，溫度加至40℃，手工除碳時間為3小時。

2、步驟（2）中：沉降排水控制料漿濃度在60%后，將水溫加熱至80℃，按6%-7%的比例緩慢加入含量在98%以上的氫氧化鈉片劑，保溫5-6個小時。

3、步驟（4）中：沉降排水控制料漿濃度在60%后，將水溫加熱至80℃；按按質(zhì)量百分比9%加入含量在97%以上的工業(yè)用濃硫酸溶液，進(jìn)行酸洗，保溫8-10小時。

本發(fā)明方法對原料中碳含量沒有要求，通過對料漿濃度、溫度的控制，采用專用的浮選劑，以及通過氣翻裝置，可將碳含量降低至0.1%以內(nèi)。從生產(chǎn)成本角度考慮，控制溫度在40℃、漿料濃度在35%~45%范圍內(nèi)時，游離碳與碳化硅分離效率最高；2#浮選油是碳化硅行業(yè)通用的浮選劑，由于碳化硅微粉中的游離碳顆粒較小，單純加入2#浮選油效果不佳，按最優(yōu)選3：1的體積比例加入煤油作為捕捉劑，可促使小顆粒的游離碳聚集；氣翻裝置的采用是借助氣體在碳化硅微粉中形成的氣泡，將被浮選油和捕捉劑聚集的游離碳顆粒帶到液體表面，偏于工人捕撈。在該技術(shù)中水溫與料漿濃度的搭配、氣翻裝置的應(yīng)用非常重要。

關(guān)于碳化硅微粉中硅和二氧化硅雜質(zhì)的去除技術(shù)：在冶煉工序中，由于反應(yīng)不充分或碳化硅在高溫條件下分解形成硅和二氧化硅雜質(zhì)，導(dǎo)致碳化硅含量偏低。在傳統(tǒng)工藝中當(dāng)碳化硅含量低于98.5%時，不適于生產(chǎn)碳化硅微粉。本發(fā)明方法可將原料碳化硅含量指標(biāo)放寬至97.5%以上，大大地提高了碳化硅原料的利用效率。

本發(fā)明通過對溫度和氫氧化鈉濃度的控制，實(shí)現(xiàn)硅和二氧化硅雜質(zhì)的去除。先將料漿溫度升溫，緩慢加入氫氧化鈉片劑，促使反應(yīng)逐步進(jìn)行。該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，逐步加入氫氧化鈉片劑，可將反應(yīng)溫度進(jìn)行有效控制，不需加溫也不會出現(xiàn)冒缸現(xiàn)象；不停攪拌可保證全部料漿參與反應(yīng)，碳化硅微粉整體品質(zhì)穩(wěn)定，攪拌和溫度控制對產(chǎn)品的質(zhì)量起到了非常重要的作用。

在冶煉、粉碎、氣流分級等工序中，碳化硅微粉中都會混入cu、fe、al等金屬雜質(zhì)。金屬雜質(zhì)對碳化硅微粉的危害較大。特別是銅離子在碳化硅微粉用于半導(dǎo)體晶棒切割時會發(fā)生感磁現(xiàn)象。本發(fā)明通過對溫度和硫酸濃度的控制，實(shí)現(xiàn)金屬雜質(zhì)的去除。合適溫度和合適的量的濃硫酸，可以實(shí)現(xiàn)金屬雜質(zhì)去除效率最佳；該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，濃硫酸的逐步加入便于溫度的控制，不會發(fā)生危險；不停攪拌可保證全部料漿參與反應(yīng)，碳化硅微粉整體品質(zhì)穩(wěn)定。

在傳統(tǒng)的碳化硅微粉清洗技術(shù)中，對生產(chǎn)過程的控制比較粗放。溫度控制采用溫度計檢測，波動較大；酸堿度控制采用ph試紙，準(zhǔn)確性較低；金屬雜質(zhì)含量控制需送化驗(yàn)室檢測，周期較長，中間過程一般不采取。

本發(fā)明采用在線檢測技術(shù)控制溫度，提高溫度控制精度，該技術(shù)是保證氫氧化鈉和硫酸緩慢加入的基礎(chǔ)；酸堿度控制采用ph試紙和ph檢測儀的共同應(yīng)用，將準(zhǔn)確性大大提高，減少用水量和生產(chǎn)周期；金屬雜質(zhì)含量的控制采用電導(dǎo)率儀檢測，在酸堿反應(yīng)過程中，硅、二氧化硅和金屬雜質(zhì)以游離狀態(tài)存在于酸堿溶液當(dāng)中，在水洗過程中，雜質(zhì)含量逐步降低。通過電導(dǎo)率值的變化可表征雜質(zhì)含量是否達(dá)到工藝要求，從而控制水洗次數(shù)。經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)可達(dá)到化學(xué)檢測水平，檢測效率大幅提高，生產(chǎn)周期大幅縮短。

本發(fā)明采用氫氧化鈉和硫酸清洗的另一個目的是便于廢水的酸堿中和，本發(fā)明中氫氧化鈉和硫酸的投入量基本相當(dāng)，中和后經(jīng)簡單處理可循環(huán)利用，節(jié)約資源和生產(chǎn)成本。

具體實(shí)施方式

為了進(jìn)一步描述本發(fā)明專利的具體技術(shù)方案，以便于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步地理解本發(fā)明，而不構(gòu)成對其權(quán)利的限制。我們制作了一套碳化硅微粉清洗操作流程方案，該方案對每一工部的運(yùn)行時間、操作人員、檢測項(xiàng)目均有明確規(guī)定，便于操作人員按本方案執(zhí)行，從而達(dá)到本發(fā)明的預(yù)期效果。

實(shí)施例1，一種碳化硅微粉的化學(xué)提純方法，其步驟如下：

（1）將碳化硅微粉加入攪拌罐內(nèi)，攪拌罐底部安有氣翻裝置；加水?dāng)嚢璩商蓟铦{料，料漿質(zhì)量濃度控制在35%；加入重量百分比為0.01%的浮選劑，所述的浮選劑按體積比按2#浮選油：煤油=2:1配制，打開氣翻裝置加溫攪拌，溫度加至35℃，手工除碳；除碳至將碳化硅漿料中的游離碳質(zhì)量百分含量控制在0.1%以內(nèi);

（2）沉降排水控制料漿質(zhì)量濃度在55%后，將水溫加熱至75℃，按重量百份比5%的比例緩慢加入質(zhì)量百分含量在98%以上的氫氧化鈉片劑，保溫，攪拌；

（3）對經(jīng)步驟（2）處理的碳化硅漿料進(jìn)行若干次水洗，檢測碳化硅漿料的ph值和電導(dǎo)率，至ph值在8.5，電導(dǎo)率在700以下時水洗結(jié)束；

（4）沉降排水控制料漿濃度在55%后，將水溫加熱至75℃，按質(zhì)量百分比8%的比例加入含量在97%以上的工業(yè)用濃硫酸溶液，進(jìn)行酸洗，保溫，攪拌；

（5）對經(jīng)步驟（4）處理的碳化硅漿料進(jìn)行若干次水洗，檢測碳化硅漿料的ph值和電導(dǎo)率，至ph值在6.5，電導(dǎo)率在800以下時水洗結(jié)束；脫水、烘干得碳化硅微粉。

實(shí)施例2，一種碳化硅微粉的化學(xué)提純方法，其步驟如下：

（1）將碳化硅微粉加入攪拌罐內(nèi)，攪拌罐底部安有氣翻裝置；加水?dāng)嚢璩商蓟铦{料，料漿質(zhì)量濃度控制在45%；加入重量百分比為0.03%的浮選劑，所述的浮選劑按體積比按2#浮選油：煤油=1配制，打開氣翻裝置加溫攪拌，溫度加至45℃，手工除碳；除碳至將碳化硅漿料中的游離碳質(zhì)量百分含量控制在0.1%以內(nèi);

（2）沉降排水控制料漿質(zhì)量濃度在65%后，將水溫加熱至85℃，按重量百份比8%的比例緩慢加入質(zhì)量百分含量在98%以上的氫氧化鈉片劑，保溫，攪拌；

（3）對經(jīng)步驟（2）處理的碳化硅漿料進(jìn)行若干次水洗，檢測碳化硅漿料的ph值和電導(dǎo)率，至ph值在7.5，電導(dǎo)率在700以下時水洗結(jié)束；

（4）沉降排水控制料漿濃度在65%后，將水溫加熱至85℃，按質(zhì)量百分比10%的比例加入含量在97%以上的工業(yè)用濃硫酸溶液，進(jìn)行酸洗，保溫，攪拌；

（5）對經(jīng)步驟（4）處理的碳化硅漿料進(jìn)行若干次水洗，檢測碳化硅漿料的ph值和電導(dǎo)率，至ph值在7.5，電導(dǎo)率在800以下時水洗結(jié)束；脫水、烘干得碳化硅微粉。

實(shí)施例3，一種碳化硅微粉的化學(xué)提純方法，其步驟如下：

（1）將碳化硅微粉加入攪拌罐內(nèi)，攪拌罐底部安有氣翻裝置；加水?dāng)嚢璩商蓟铦{料，料漿質(zhì)量濃度控制在40%；加入重量百分比為0.02%的浮選劑，所述的浮選劑按體積比按2#浮選油：煤油=3:1配制，打開氣翻裝置加溫攪拌，溫度加至40℃，手工除碳3個小時左右；除碳至將碳化硅漿料中的游離碳質(zhì)量百分含量控制在0.1%以內(nèi);

（2）沉降排水控制料漿質(zhì)量濃度在60%后，將水溫加熱至80℃，按重量百份比7%的比例緩慢加入質(zhì)量百分含量在98%以上的氫氧化鈉片劑，保溫5－6個小時，不停攪拌；

（3）對經(jīng)步驟（2）處理的碳化硅漿料進(jìn)行若干次水洗，檢測碳化硅漿料的ph值和電導(dǎo)率，至ph值在8.0，電導(dǎo)率在700以下時水洗結(jié)束；

（4）沉降排水控制料漿濃度在60%后，將水溫加熱至80℃，按質(zhì)量百分比9%的比例加入含量在97%以上的工業(yè)用濃硫酸溶液，進(jìn)行酸洗，保溫8-10小時，不停攪拌；

（5）對經(jīng)步驟（4）處理的碳化硅漿料進(jìn)行若干次水洗，檢測碳化硅漿料的ph值和電導(dǎo)率，至ph值在7，電導(dǎo)率在800以下時水洗結(jié)束；脫水、烘干得碳化硅微粉。