本發(fā)明涉及一種硅晶切割廢液中回收聚乙二醇及碳化硅顆粒的方法，屬于廢液回收技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在硅片多線切割過(guò)程中，切割液作用主要是分散、懸浮、潤(rùn)滑、冷卻、提高切割效率、降低切割消耗等。現(xiàn)有的硅片切割液主要成分是聚乙二醇和碳化硅，因此在硅片切割產(chǎn)生的切割廢液中主要成分是聚乙二醇和碳化硅，同時(shí)還包括少量的硅屑或硅顆粒（一般為2%-5%）和微量的金屬鐵。現(xiàn)有對(duì)硅晶切割液中聚乙二醇和碳化硅的回收往往存在回收率不高，回收的聚乙二醇、碳化硅純度不高等問(wèn)題。

如國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局2008年1月30日公開(kāi)的“單晶硅切割廢液的處理回收方法”（公開(kāi)號(hào)：cn101113029）。該方法包括以下步驟：（1）將該廢液用稀鹽酸處理，并攪拌混合成易流動(dòng)的混合料；（2）混合料加熱進(jìn)行固液分離，水和聚乙二醇一起蒸出、冷凝、脫水、回收得聚乙二醇，分離得的固體為碳化硅和硅的粗固體混合物；（3）將該粗固體混合物用水進(jìn)行二次清洗后，得碳化硅和硅的二次清洗固體混合物；（4）接著用hno3+hf組成的混合酸液處理，可回收得硅和碳化硅。該方法操作容易控制，設(shè)備簡(jiǎn)單，成本較低，但其存在的問(wèn)題是：一是對(duì)碳化硅和硅顆粒不能有效分離；二是用hno3+hf組成的混合酸液處理方法，容易造成氟污染。上述工藝有待進(jìn)一步改進(jìn)，如要蒸出聚乙二醇在真空條件下溫度要到200度左右，而此時(shí)聚乙二醇已變質(zhì)發(fā)紅，失去使用價(jià)值。為此，需要設(shè)計(jì)一種新的技術(shù)方案，能夠綜合性地克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明正是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種硅晶切割廢液中回收聚乙二醇及碳化硅顆粒的方法，本方法制備工藝流程較為簡(jiǎn)單、合理及環(huán)保，有效分離切割廢液中的硅顆粒，滿足實(shí)際使用要求。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下：

一種硅晶切割廢液中回收聚乙二醇及碳化硅顆粒的方法，它包括以下步驟：

步驟（1）在硅晶切割廢液中加入定量蒸餾水稀釋、攪拌，配成混合料，然后浸泡10-20分鐘，再對(duì)浸泡后的混合料通入同性電極片進(jìn)行電極作用及進(jìn)行超聲波處理，再用磁鐵吸出混合料中的金屬鐵屑；

步驟（2）在混合料中加入絮凝劑，攪拌后采用離心分離機(jī)進(jìn)行分離，得到以碳化硅顆為主要成分的固體物一、以硅為主要成分的固體物二和以聚乙二醇為主要成分的液體，其中，所述絮凝劑的加入量為切割廢液質(zhì)量的0.04-0.1%；

步驟（3）在固體物一中加入定量蒸餾水稀釋成碳化硅懸濁液，然后對(duì)碳化硅懸濁液進(jìn)行通入同性電極片進(jìn)行電極作用，再在碳化硅懸濁液中加入氫氧化鈉至ph值為11.5-13.5，加熱到65-90℃進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后用水清洗至ph值到7.5-8.5，再加入酸至ph值為1.5-3.5，用水清洗至ph值到6.6-7，得到碳化硅粗品；

步驟（4）對(duì)碳化硅顆粒粗品進(jìn)行離心分離，且干燥后得到碳化硅顆粒成品；

步驟（5）對(duì)步驟（2）得到的液體進(jìn)行過(guò)濾，對(duì)過(guò)濾后的液體加熱蒸發(fā)脫水后得到聚乙二醇成品。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，步驟（2）中所述絮凝劑是聚丙烯酰胺與硅藻土以1:5-15質(zhì)量比的混合物。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，步驟（5）中所述對(duì)過(guò)濾后的液體加熱蒸發(fā)脫水是在-0.05-0.1mpa的壓力環(huán)境下，加熱至50-150℃完成。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，步驟（4）所得到的碳化硅顆粒成品還根據(jù)其粒徑進(jìn)行分級(jí)處理，所述分級(jí)處理是采用氣流分級(jí)機(jī)進(jìn)行分級(jí)；步驟（4）中對(duì)碳化硅粗品的離心分離是采用刮刀式離心機(jī)進(jìn)行分離。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，步驟（3）中加入的氫氧化鈉是氫氧化鈉水溶液，所述酸是硫酸水溶液或鹽酸水溶液。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的實(shí)施效果如下：

本發(fā)明所述一種硅晶切割廢液中回收聚乙二醇及碳化硅顆粒的方法,本發(fā)明通過(guò)對(duì)混合物進(jìn)行電極及相應(yīng)的超聲波處理，可最大程度上松動(dòng)粘附在碳化硅微粒上的硅屑，在絮凝劑絮凝后的離心分離中，由于硅與碳化硅的密度不同，可將一部分硅在碳化硅中分離，所分離的硅純度較高，一方面提高產(chǎn)品附加值；另一方面，減少步驟（3）中氫氧化鈉的加入量，利于降低環(huán)保處理成本和節(jié)約清洗用水；用磁鐵吸出廢液中金屬鐵屑，減少步驟（3）在酸的加入量，進(jìn)一步利于降低環(huán)保處理成本和節(jié)約清洗用水。

此外，本技術(shù)方案采用混合料先稀釋，降低了固液分離時(shí)碳化硅帶走的聚乙二醇，從而提高了聚乙二醇的回收率；

由于混合料先經(jīng)電極和超聲波處理及除鐵，減少了碳化硅粗品中硅及鐵的含量，提高了碳化硅的純度，還減少了酸、堿的消耗量。

綜合上述，本技術(shù)方案具有在生產(chǎn)過(guò)程中不會(huì)造成氟污染，回收聚乙二醇及碳化硅的效率及純度高，且工藝合理、環(huán)保等特點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合具體的實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的內(nèi)容。

一、配置絮凝劑

以聚丙烯酰胺與硅藻土以1:5或1:8或1:10或1:15的質(zhì)量比混合。

二、通入同性電極

根據(jù)同性電極相排斥的原理，最大程度上松動(dòng)粘附在碳化硅微粒上的硅屑及硅顆粒。

三、超聲波處理、除鐵

在硅晶切割廢液中加水稀釋、攪拌，配成混合料，混合料進(jìn)行同性電極及超聲處理，可將混合料流經(jīng)裝有同性電極及超聲波及裝置的容器，以松動(dòng)粘附在碳化硅微顆粒上的硅屑，再用磁鐵吸出混合料中的鐵屑。

四、絮凝、固液分離

再混合料中加入絮凝劑，反應(yīng)完成后，采用離心分離機(jī)進(jìn)行固液分離，由于離心分離機(jī)不僅能對(duì)固液進(jìn)行分離，還可以對(duì)不同密度的固體分離，因此得到以碳化硅為主要成分的固體物一、以硅為主要成分的固體物二和以聚乙二醇為主要成分的液體；由于固體物二主要成分為硅，其雜質(zhì)主要是碳化硅，因此固體物二可直接出售。

五、提煉碳化硅

在固液分離得到的固體物一中加水稀釋成碳化硅懸濁液，水的加入量為固體物質(zhì)量的0.5-1.5倍，在碳化硅懸濁液中加入氫氧化鈉至ph為11-13，加熱到60-90℃進(jìn)行反應(yīng)，該反應(yīng)主要除去懸濁液中的硅，反應(yīng)結(jié)束后，用水清洗至ph到7-8，再加入酸至ph值為1-4，用水清洗至ph值到6.5-7，得到碳化硅粗品；加入酸的目的是除去懸濁液中的鐵、銅等金屬。

六、提煉聚乙二醇

對(duì)固液分離得到的液體進(jìn)行過(guò)濾，對(duì)過(guò)濾后的液體加熱蒸發(fā)脫水后得到聚乙二醇成品，對(duì)過(guò)濾后的液體加熱蒸發(fā)脫水是在0.05-0.1mpa的壓力環(huán)境下，加熱至50-150℃完成。

七、改進(jìn)方案

由于上述得到的碳化硅的粒徑主要分布在1-25微米的區(qū)域，因此作為改進(jìn)，對(duì)提煉碳化硅得到的碳化硅成品還根據(jù)其粒徑進(jìn)行分級(jí)處理。

具體實(shí)施例1

一種硅晶切割廢液中回收聚乙二醇及碳化硅顆粒的方法，它包括以下步驟：

步驟（1）：在硅晶切割廢液中加入定量蒸餾水稀釋、攪拌，配成混合料，然后浸泡10分鐘，再對(duì)浸泡后的混合料通入同性電極片進(jìn)行電極作用及進(jìn)行超聲波處理，再用磁鐵吸出混合料中的金屬鐵屑；

步驟（2）：在混合料中加入絮凝劑，攪拌后采用離心分離機(jī)進(jìn)行分離，得到以碳化硅顆為主要成分的固體物一、以硅為主要成分的固體物二和以聚乙二醇為主要成分的液體，其中，所述絮凝劑的加入量為切割廢液質(zhì)量的0.04%；

步驟（3）：在固體物一中加入定量蒸餾水稀釋成碳化硅懸濁液，然后對(duì)碳化硅懸濁液進(jìn)行通入同性電極片進(jìn)行電極作用，再在碳化硅懸濁液中加入氫氧化鈉至ph值為11.5，加熱到65℃進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后用水清洗至ph值到7.5，再加入酸至ph值為1.5，用水清洗至ph值到6.6，得到碳化硅粗品；

步驟（4）：對(duì)碳化硅顆粒粗品進(jìn)行離心分離，且干燥后得到碳化硅顆粒成品；

步驟（5）：對(duì)步驟（2）得到的液體進(jìn)行過(guò)濾，對(duì)過(guò)濾后的液體加熱蒸發(fā)脫水后得到聚乙二醇成品。

具體地，步驟（2）中所述絮凝劑是聚丙烯酰胺與硅藻土以1：15質(zhì)量比的混合物；步驟（5）中所述對(duì)過(guò)濾后的液體加熱蒸發(fā)脫水是在-0.05mpa的壓力環(huán)境下，加熱至50℃完成；步驟（4）所得到的碳化硅顆粒成品還根據(jù)其粒徑進(jìn)行分級(jí)處理，所述分級(jí)處理是采用氣流分級(jí)機(jī)進(jìn)行分級(jí)；步驟（4）中對(duì)碳化硅粗品的離心分離是采用刮刀式離心機(jī)進(jìn)行分離；步驟（3）中加入的氫氧化鈉是氫氧化鈉水溶液，所述酸是硫酸水溶液或鹽酸水溶液。

本發(fā)明通過(guò)對(duì)混合物進(jìn)行電極及相應(yīng)的超聲波處理，可最大程度上松動(dòng)粘附在碳化硅微粒上的硅屑，在絮凝劑絮凝后的離心分離中，由于硅與碳化硅的密度不同，可將一部分硅在碳化硅中分離，所分離的硅純度較高，一方面提高產(chǎn)品附加值；另一方面，減少步驟（3）中氫氧化鈉的加入量，利于降低環(huán)保處理成本和節(jié)約清洗用水；用磁鐵吸出廢液中金屬鐵屑，減少步驟（3）在酸的加入量，進(jìn)一步利于降低環(huán)保處理成本和節(jié)約清洗用水。

此外，本技術(shù)方案采用混合料先稀釋，降低了固液分離時(shí)碳化硅帶走的聚乙二醇，從而提高了聚乙二醇的回收率；

由于混合料先經(jīng)電極和超聲波處理及除鐵，減少了碳化硅粗品中硅及鐵的含量，提高了碳化硅的純度，還減少了酸、堿的消耗量。

綜合上述，本技術(shù)方案具有在生產(chǎn)過(guò)程中不會(huì)造成氟污染，回收聚乙二醇及碳化硅的效率及純度高，且工藝合理、環(huán)保等特點(diǎn)。

具體實(shí)施例2

一種硅晶切割廢液中回收聚乙二醇及碳化硅顆粒的方法，它包括以下步驟：

步驟（1）：在硅晶切割廢液中加入定量蒸餾水稀釋、攪拌，配成混合料，然后浸泡15分鐘，再對(duì)浸泡后的混合料通入同性電極片進(jìn)行電極作用及進(jìn)行超聲波處理，再用磁鐵吸出混合料中的金屬鐵屑；

步驟（2）：在混合料中加入絮凝劑，攪拌后采用離心分離機(jī)進(jìn)行分離，得到以碳化硅顆為主要成分的固體物一、以硅為主要成分的固體物二和以聚乙二醇為主要成分的液體，其中，所述絮凝劑的加入量為切割廢液質(zhì)量的0.07%；

步驟（3）：在固體物一中加入定量蒸餾水稀釋成碳化硅懸濁液，然后對(duì)碳化硅懸濁液進(jìn)行通入同性電極片進(jìn)行電極作用，再在碳化硅懸濁液中加入氫氧化鈉至ph值為12.5，加熱到77.5℃進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后用水清洗至ph值到8，再加入酸至ph值為2.5，用水清洗至ph值到6.8，得到碳化硅粗品；

步驟（4）：對(duì)碳化硅顆粒粗品進(jìn)行離心分離，且干燥后得到碳化硅顆粒成品；

步驟（5）：對(duì)步驟（2）得到的液體進(jìn)行過(guò)濾，對(duì)過(guò)濾后的液體加熱蒸發(fā)脫水后得到聚乙二醇成品。

具體地，步驟（2）中所述絮凝劑是聚丙烯酰胺與硅藻土以2.5-15質(zhì)量比的混合物；步驟（5）中所述對(duì)過(guò)濾后的液體加熱蒸發(fā)脫水是在0.025mpa的壓力環(huán)境下，加熱至100℃完成；步驟（4）所得到的碳化硅顆粒成品還根據(jù)其粒徑進(jìn)行分級(jí)處理，所述分級(jí)處理是采用氣流分級(jí)機(jī)進(jìn)行分級(jí)；步驟（4）中對(duì)碳化硅粗品的離心分離是采用刮刀式離心機(jī)進(jìn)行分離；步驟（3）中加入的氫氧化鈉是氫氧化鈉水溶液，所述酸是硫酸水溶液或鹽酸水溶液。

本發(fā)明通過(guò)對(duì)混合物進(jìn)行電極及相應(yīng)的超聲波處理，可最大程度上松動(dòng)粘附在碳化硅微粒上的硅屑，在絮凝劑絮凝后的離心分離中，由于硅與碳化硅的密度不同，可將一部分硅在碳化硅中分離，所分離的硅純度較高，一方面提高產(chǎn)品附加值；另一方面，減少步驟（3）中氫氧化鈉的加入量，利于降低環(huán)保處理成本和節(jié)約清洗用水；用磁鐵吸出廢液中金屬鐵屑，減少步驟（3）在酸的加入量，進(jìn)一步利于降低環(huán)保處理成本和節(jié)約清洗用水。

此外，本技術(shù)方案采用混合料先稀釋，降低了固液分離時(shí)碳化硅帶走的聚乙二醇，從而提高了聚乙二醇的回收率；

由于混合料先經(jīng)電極和超聲波處理及除鐵，減少了碳化硅粗品中硅及鐵的含量，提高了碳化硅的純度，還減少了酸、堿的消耗量。

綜合上述，本技術(shù)方案具有在生產(chǎn)過(guò)程中不會(huì)造成氟污染，回收聚乙二醇及碳化硅的效率及純度高，且工藝合理、環(huán)保等特點(diǎn)。

具體實(shí)施例3

一種硅晶切割廢液中回收聚乙二醇及碳化硅顆粒的方法，它包括以下步驟：

步驟（1）：在硅晶切割廢液中加入定量蒸餾水稀釋、攪拌，配成混合料，然后浸泡20分鐘，再對(duì)浸泡后的混合料通入同性電極片進(jìn)行電極作用及進(jìn)行超聲波處理，再用磁鐵吸出混合料中的金屬鐵屑；

步驟（2）：在混合料中加入絮凝劑，攪拌后采用離心分離機(jī)進(jìn)行分離，得到以碳化硅顆為主要成分的固體物一、以硅為主要成分的固體物二和以聚乙二醇為主要成分的液體，其中，所述絮凝劑的加入量為切割廢液質(zhì)量的0.1%；

步驟（3）：在固體物一中加入定量蒸餾水稀釋成碳化硅懸濁液，然后對(duì)碳化硅懸濁液進(jìn)行通入同性電極片進(jìn)行電極作用，再在碳化硅懸濁液中加入氫氧化鈉至ph值為13.5，加熱到90℃進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后用水清洗至ph值到8.5，再加入酸至ph值為3.5，用水清洗至ph值到7，得到碳化硅粗品；

步驟（4）：對(duì)碳化硅顆粒粗品進(jìn)行離心分離，且干燥后得到碳化硅顆粒成品；

步驟（5）：對(duì)步驟（2）得到的液體進(jìn)行過(guò)濾，對(duì)過(guò)濾后的液體加熱蒸發(fā)脫水后得到聚乙二醇成品。

具體地，步驟（2）中所述絮凝劑是聚丙烯酰胺與硅藻土以5-15質(zhì)量比的混合物；步驟（5）中所述對(duì)過(guò)濾后的液體加熱蒸發(fā)脫水是在0.1mpa的壓力環(huán)境下，加熱至150℃完成；步驟（4）所得到的碳化硅顆粒成品還根據(jù)其粒徑進(jìn)行分級(jí)處理，所述分級(jí)處理是采用氣流分級(jí)機(jī)進(jìn)行分級(jí)；步驟（4）中對(duì)碳化硅粗品的離心分離是采用刮刀式離心機(jī)進(jìn)行分離；步驟（3）中加入的氫氧化鈉是氫氧化鈉水溶液，所述酸是硫酸水溶液或鹽酸水溶液。

本發(fā)明通過(guò)對(duì)混合物進(jìn)行電極及相應(yīng)的超聲波處理，可最大程度上松動(dòng)粘附在碳化硅微粒上的硅屑，在絮凝劑絮凝后的離心分離中，由于硅與碳化硅的密度不同，可將一部分硅在碳化硅中分離，所分離的硅純度較高，一方面提高產(chǎn)品附加值；另一方面，減少步驟（3）中氫氧化鈉的加入量，利于降低環(huán)保處理成本和節(jié)約清洗用水；用磁鐵吸出廢液中金屬鐵屑，減少步驟（3）在酸的加入量，進(jìn)一步利于降低環(huán)保處理成本和節(jié)約清洗用水。

此外，本技術(shù)方案采用混合料先稀釋，降低了固液分離時(shí)碳化硅帶走的聚乙二醇，從而提高了聚乙二醇的回收率；

由于混合料先經(jīng)電極和超聲波處理及除鐵，減少了碳化硅粗品中硅及鐵的含量，提高了碳化硅的純度，還減少了酸、堿的消耗量。

綜合上述，本技術(shù)方案具有在生產(chǎn)過(guò)程中不會(huì)造成氟污染，回收聚乙二醇及碳化硅的效率及純度高，且工藝合理、環(huán)保等特點(diǎn)。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所作的詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明具體實(shí)施僅限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。