CN102060299A - 一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体及光伏加工领域中一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其特征在于：将混合物置于由有机溶剂和水组成的液体之后，混合物中的硅粉进入有机溶剂相中，混合物中的杂质进入水相中，实现硅粉和杂质两者的分离；所采用的有机溶剂是极性参数小于或等于6的有机溶剂；本发明的目的在于提供一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，操作程序简单、不会对环境造成污染，在节约废弃物回收成本的同时，分离得到的杂质可以用作不同用途；硅粉进一步提纯后可作为太阳能级多晶硅原料的重要来源之一，也可以用作其他用途。
Description
技术领域
本发明涉及半导体及光伏加工领域中一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，分离得到的硅粉可以用于非太阳能多晶硅领域，比如建筑填料、轮胎填料、特种实验材料。当然分离得到的硅粉也可以进一步提纯后用作太阳能级多晶硅原料，分离得到的杂质可以用于不同用途。
背景技术
含有硅粉和杂质的混合物主要是指半导体及光伏加工中出现的含有硅的废弃物。将硅与混合物中的杂质分离出来，使其可作为光伏电池的原材料，或者用于非太阳能多晶硅领域，比如建筑填料、轮胎填料、特种实验材料。含有硅的混合物中一般混有很多杂质，如混有碳化硅、金刚石、氧化铝、氧化铁等杂质。
含有硅粉和碳化硅杂质的混合物主要来源于硅片生产中的线切割工序。线切割工序是指通过数千根直径约120-160μm的钢线作切割载体，以硬度仅次于金刚石的碳化硅磨料为主要切削介质，并采用浸润性好、排削能力强且对碳化硅类磨料具有优良的分散特性的聚乙二醇基、丙二醇基或油基悬浮液等切割液，作为碳化硅磨料的分散剂配制成分散均匀、悬浮状态稳定的砂浆，通过钢线在硅棒或硅块表面的快速运动，带动砂浆在硅棒或硅块表面流动，使碳化硅粉磨料与硅棒或硅块均匀持续地发生撞击和摩擦，最终将硅棒或硅块一次性切割成多片表面光滑平整的等径片材。砂浆在线切割生产的耗材成本中超过60％，主要原因是在切割过程中，大量硅粉混进砂浆里，附着并包围在研磨砂上，研磨砂的材料一般是碳化硅(SiC)，使砂浆切削性能降低，导致获得的硅晶片的各项性能指标恶化，对于被广泛应用制作太阳能电池板、电子芯片、精密半导体芯片等高端领域，对其表面平整度、洁净度、电性能等性能指标有着极为严格的要求的硅晶片，因此在切割过程中需要不断排出旧的砂浆，并补充新的砂浆。
据统计，在硅棒或硅块切割加工过程中会损失相当部分的硅，而废弃的切割旧砂浆里面含有大量未充分利用的碳化硅(SiC)以及6-7％的高纯硅粉，所以寻求一种可行、有效的方法将切割废砂浆中的硅粉、有用的碳化硅(SiC)和切割液回收出来，回收得到的硅粉进一步用于制备硅晶片的生产原料，碳化硅(SiC)和切割液用于再次切割，不仅起到了降低光伏企业生产成本、节约能源、减少浪费的目的，而且对于光伏产业致力于降低成本的战略具有相当的实质意义，同时对于资源的有效利用也是一个重要贡献。
目前，同时回收硅棒或硅块切割过程中产生的废砂浆中的硅粉和碳化硅磨料是整个太阳能光伏行业未能有效解决的技术难题，而将硅粉与碳化硅磨料分离是从废砂浆中回收硅粉和碳化硅磨料的技术核心。
中国专利CN101130237公开了一种从切割废砂浆中回收硅粉和碳化硅磨料的方法，其采用的方法是将废砂浆进行了固液分离，通过有机溶剂去除废料中的悬浮剂和粘结剂，对固态砂料进行气体浮选，得到一定纯度的硅粉末，进一步对该硅粉末进行液体浮选和重力分选，获得高纯度的硅粉，同时将重力分选得到的碳化硅-金属的混合粉末进行磁力分选，获得纯的碳化硅磨料末。所采用的方法为对该硅粉末进行液体浮选和重力分选，所采取的液体为二溴甲烷酒精溶液、三溴甲烷酒精溶液、溴化钙水溶液、溴化锌水溶液、碘化钙水溶液，显然上述溶液密度都大于水，且污染隐患严重，环保后续处理工作量巨大，且硅粉回收率较低。
混合物中的碳化硅和硅粉粒径小，表面性质相近，对于分离设备的要求及其苛刻。所以目前分离硅粉与碳化硅一直是光伏行业未能有效解决的难题。比如利用碳化硅和硅粉之间的密度差异进行分离的技术有中国专利CN101130237：采用介于碳化硅和硅粉之间的密度的二溴甲烷酒精溶液、三溴甲烷酒精溶液、溴化钙水溶液、溴化锌水溶液、碘化钙水溶液，不仅对于设备的要求十分苛刻，且所用溶液价格昂贵，分离成本高，而且污染隐患严重，环保后续处理工作量巨大，且硅粉回收率较低，不适合进行产业化推广。
也有采用捕获剂以及起泡剂相结合技术的，利用捕获剂以及起泡剂相结合的技术将碳化硅或者硅粉实现分离目的。日本专利公开号为JP2004-223321公开了一种分离SiO2粒子和SiC粒子的方法和其装置及碳化硅回收的方法，由于硅粉表面被氧化形成了SiO2。所以此专利所公开的一种分离SiO2粒子和SiC粒子的方法从一定意义上来说，就是一种分离氧化硅粉和SiC粒子的方法。其所采用的技术方案为：在含有SiO2粒子和SiC的砂浆中加入由烷基磺酸盐如烷基磺酸钠组成的捕获剂中选一种或两种和起泡剂配合使用，调节砂浆的氢离子浓度pH在2～4的范围内，在这种状态时使气泡上升。捕获剂吸附的碳化硅与气泡一起上升，捕获剂不吸附的SiO2粒子沉淀，从而使两者分离；起泡剂可以是松树油。由于此技术是采用捕获剂以及起泡剂相结合的技术，所需的分离设备复杂，且分离速度慢，分离时间长，影响生产周期。而且因为先进的切割技术总是在线回收一部分碳化硅，然后又加入新鲜的碳化硅和聚乙二醇，这样导致同一车间同一设备在不同时间排放的废旧浆料中碳化硅和硅粉比例通常是不定的。而捕获剂的引进，不仅是容易增加处理成本，因为混合物中碳化硅和硅粉比例通常是不定的，所以相对应的捕获剂的类型的选择和合适用量也是很难抉择的。而且捕获剂最终也需要与碳化硅或硅粉彻底分离，这样又增加了水洗涤捕获剂的用水量，如果水洗涤用量太大，会大幅度流失细小颗粒的碳化硅或硅粉，造成回收的成本偏高。
混有硅粉与金刚石等杂质的混合物主要来源于硅片生产中的采用表面镀金刚石的金属线或带锯对硅锭进行带锯切割工序以及对硅块进行线切割工序。由于在金属线或带锯表面已镀有一层具有切割能力的金刚石，在采用表面镀金刚石的金属线或带锯对硅块进行切割加工时，不再需使用传统的切割磨料，如碳化硅，只需使用冷却液，如水，在切割过程中进行冷却，并将硅粉锯屑带走。在加工过程中，由于表面镀金刚石的金属线或带锯不断地与硅块进行切割磨削，金属线或带锯表面的金刚石会脱落并与硅粉锯屑一起被冷却液带走，从而产生大量的混有硅粉与金刚石等杂质的混合物。目前未见关于分离硅粉与金刚石的相关技术文献的报道。
混有硅粉与研磨介质，如氧化铝、金刚石、氧化铁等杂质的混合物主要来源于硅片研磨使用后的废浆料；由于硅片表面在线切割等机械加工过程中将会产生机械损伤，需要通过研磨工艺除去其损伤层以改善硅片的弯曲度、平坦度与平行度。研磨工艺就是将研磨介质如氧化铝、氧化铁或金刚石等配制成研磨液，通过研磨设备带动研磨液对硅片表面进行研磨以除去硅片表面损伤层。在硅片研磨过程中，会产生大量的混有硅粉与研磨介质，如氧化铝、金刚石、氧化铁等杂质的混合物。目前未见关于分离硅粉与研磨介质，如氧化铝、金刚石、氧化铁等杂质的相关技术文献的报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，操作程序简单，不会对环境造成污染，在节约废弃物回收成本的同时，分离得到的杂质可以用作不同用途；硅粉进一步提纯后可作为太阳能级多晶硅原料的重要来源之一，也可以用作其他用途。
本发明的技术方案为：
一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：将混合物置于由有机溶剂和水组成的液体之后，混合物中的硅粉进入有机溶剂相中，混合物中的杂质进入水相中，实现硅粉和杂质两者的分离；所采用的有机溶剂是极性参数小于或等于6的有机溶剂。
一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：所述的杂质是亲水性的；将混合物置于由有机溶剂和水组成的液体之后，混合物中的硅粉进入有机溶剂相中，混合物中的亲水性的杂质进入水相中，实现硅粉和杂质两者的分离；所采用的有机溶剂是极性参数小于或等于6的有机溶剂。
一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：将混合物置于由有机溶剂和水组成的液体之后，搅拌均匀后静置，混合物中的硅粉进入有机溶剂相中，混合物中的杂质进入水相中，实现杂质和硅粉两者的分离；所述的杂质是亲水性的，所采用的有机溶剂是极性参数小于或等于6的有机溶剂。
一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：所述的有机溶剂可以是正己烷、辛烷、煤油、油酸、正庚烷、壬烷、苯、甲苯、异辛烷、十一烷、松油、椰子油、氯仿的任意一种或几种的混合。
一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：所述的杂质是碳化硅、金刚石、氧化铝、氧化铁中的任意一种或数种。
一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：有机溶剂的用量按混合物中所含硅粉重量的0.1-50倍配置。
一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：水的用量按混合物中所含硅粉重量的0.1-50倍配置。
一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：可以向混合物中加入酸进行预先处理。
一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：所述的酸可以是盐酸、柠檬酸、氢氟酸、硫酸、硝酸、磷酸、亚硝酸、次氯酸、碳酸中的任意一种或几种的混合。
一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：所述的混合物可以是来源于太阳能领域或半导体领域的硅片或硅块的切割或硅片研磨使用后的废浆料。
本发明的工作原理：本发明发现只要选择与水极性差异比较明显的油性物质，也就是选择极性参数小于或等于6的有机溶剂就足以简单的分离得到两组物质。一组是存在有机溶剂相中的富含硅粉的第一组物料，另一组是存在水相中的富含杂质的第二组物料。尽管第一组物料可能还含有0.1-10％的未分离干净的杂质；但不影响第一组物料在其他领域的应用，下文中将详细解释。尽管第二组物料可能还含有0.1-10％的未分离干净的硅；但不影响第二组物料在返回太阳能硅片切割或研磨领域的应用，下文中将详细解释。
本发明只所以能够采用非常简单的方式处理难以分离的硅粉和碳化硅，是因为长期以来各种现有技术都将分离重点放在区别硅粉和碳化硅之上。
杂质可以是高硬度和高强度的碳化硅。而碳化硅随硅粉混入切割或磨削后的废弃物中，这些废弃物中的(2)碳化硅与(1)硅粉的粒径微小，表面性质相近，如果采用(2)碳化硅与(1)硅粉之间的密度的差异，或者如果采用(2)碳化硅与(1)硅粉之间的表面张力的微小的差异来分离很困难，因为太小的颗粒之间非常容易互相吸附在一起，细小的(2)碳化硅与(1)硅粉之间互相吸附的趋势通常强于密度的差异，表面张力的差异，造成后续的分离困难。这是前文中介绍的中国专利CN101130237，日本专利公开号为JP2004-223321为代表的混合物中的碳化硅和硅粉粒径小，表面性质相近，对于分离设备的要求及其苛刻。
由于(1)硅粉和(2)碳化硅的最大区别是亲水亲油性的差异。
本发明充分利用硅粉亲油的特性，而(2)碳化硅亲水的特性；利用水体系和油性溶剂体系将(1)硅粉留在油性溶剂体系中，将(2)碳化硅留在水体系中。
技术术语的解释：
关于溶剂的极性：溶剂的极性及其大小是由其分子的极性及其大小决定的。分子的极性与非极性是由分子的电荷分布情况决定的。极性分子是分子内部电荷分布不均引起的，而非极性分子是分子内部电荷分布造成的。常用的有机溶剂的极性参数为：
异戊烷：0；正戊烷：0；石油醚：0.01；己烷：0.06；环己烷0.1；异辛烷：0.1；三氟乙酸：0.1；三甲基戊烷：0.1；环戊烷：0.2；庚烷：0.2；丁基氯：1；丁酰氯：1；三氯乙烯：1；乙炔化三氯：1；四氯化碳：1.6；三氯三氟代乙烷：1.9；丙基醚：2.4；丙醚：2.4；甲苯：2.4；对二甲苯：2.5；氯苯：2.7；邻二氯苯：2.7；二***：2.9；苯：3；异丁醇：3；二氯甲烷：3.4；二氯化乙烯：3.5；正丁醇：3.7；醋酸丁酯：4；乙酸丁酯：4；丙醇：4；甲基异丁酮：4.2；四氢呋喃：4.2；乙酸乙酯：4.30；异丙醇：4.3；氯仿：4.4；甲基乙基酮：4.5；二氧杂环己烷：4.8；吡啶：5.3；丙酮：5.4；硝基甲烷：6；乙酸：6.2；乙腈：6.2；苯胺：6.3；二甲基甲酰胺：6.4；甲醇：6.6；乙二醇：6.9；二甲亚砜：7.2；水：10.2
极性参数越大，代表该溶剂的极性越大。
关于物质的亲水疏水性：
亲水性指分子能够透过氢键和水形成短暂键的物理性质。带有极性基团的分子，对水有大的亲和能力，可以吸引水分子，或溶解于水。这类分子形成的固体材料的表面，易被水所润湿，具有这种亲水特性物质，如碳化硅、金刚石、氧化铝或氧化铁等。
疏水性(也可以称为亲油性)指的是一个分子与水互相排斥的物理性质。疏水性分子偏向于非极性，并因此会溶解在中性和非极性溶液(如有机溶剂)。疏水性分子在水里通常会聚成一团，而水在疏水性溶液的表面时则会形成一个很大的接触角而成水滴状，具有这种疏水特性，即亲油性物质，如硅。
在本发明中，硅为亲油性物质，混合物中的杂质，如碳化硅、金刚石、氧化铝或氧化铁等为亲水性物质，当含有亲油性的硅与亲水性的杂质的混合物置于由有机溶剂和水组成的液体之后，混合物中的硅粉进入有机溶剂相中，混合物中的杂质进入水相中，可以实现硅粉和杂质两者的分离；本发明所采用的有机溶剂是极性参数小于或等于6的有机溶剂。
混合物含有碳化硅和硅粉：通常来自太阳能领域的硅片切割后的废旧浆料中通常就含有固相的碳化硅和硅粉、金属屑；液相的有机分散剂和少量的水。而金属屑通常来源于磨削的钢线碎屑，有机分散剂通常采用聚乙二醇。由于进行简单的固相和液相分离就可以很容易的大致将固相的碳化硅和硅粉、金属屑与液相的有机分散剂分离。大致的分离不是非常彻底，所以需要进一步处理得到有用物质。本发明的混合物可以是大致的分离后的固相的碳化硅和硅粉、金属屑，本发明的混合物当然也可以是指已经去除了金属屑后得到的。由于上述介绍，该混合物含有碳化硅和硅粉，本发明混合物还有可能会含有铜、铁等金属屑，加酸将金属屑反应变为水溶性的金属盐，会在后续水洗过程中与碳化硅或硅粉分离开来。本发明中的金属屑可以在得到混合物前就已经除去，也可以在碳化硅和硅粉分离过程中除去，当然也可以在实现碳化硅和硅粉分离后，再来除去碳化硅或硅粉中的金属屑。去除金属屑的方法目前有很多的现有技术，比如最常用的技术：是采用盐酸、柠檬酸、氢氟酸、硫酸、硝酸、磷酸、亚硝酸、次氯酸、碳酸的任意一种或几种的混合来对去除金属屑。
混合物含有金刚石和硅粉：通常来自太阳能领域的硅片切割后的废旧浆料中通常就含有固相的金刚石和硅粉、金属屑；液相一般为冷却液，如水。而金属屑通常来源于采用表面镀金刚石的金属线或带锯碎屑，冷却液通常采用水。本发明的混合物可以是大致的分离后的固相的金刚石和硅粉、金属屑、水，本发明的混合物当然也可以是指已经去除了金属屑后得到的。由于上述介绍，该混合物含有金刚石和硅粉，本发明混合物还有可能会含有铜、铁等金属屑，加酸将金属屑反应变为水溶性的金属盐，会在后续水洗过程中与金刚石或硅粉分离开来。本发明中的金属屑可以在得到混合物前就已经除去，也可以在金刚石和硅粉分离过程中除去，当然也可以在实现金刚石和硅粉分离后，再来除去金刚石或硅粉中的金属屑。去除金属屑的方法目前有很多的现有技术，比如最常用的技术：是采用盐酸、柠檬酸、氢氟酸、硫酸、硝酸、磷酸、亚硝酸、次氯酸、碳酸的任意一种或几种的混合来对去除金属屑。
本发明所涉及的混合物中可以含有水。
后续处理步骤：实现混合物中的杂质，如碳化硅或金刚石或氧化铝或氧化铁等和硅粉分离后，过滤出有机溶剂相中的硅粉，将硅粉充分进行水漂洗，分离硅粉与有机溶剂的方法可以是采用两亲性表面活性剂或乙醇、丙酮等溶解出硅粉颗粒中的有机溶剂，从而硅粉与有机溶剂分离；过滤该固液混合物，得到的固相硅粉用纯水滤洗残留有机溶剂，再用稀氢氟酸溶液浸泡，纯水滤洗，干燥滤饼，即得到纯度为90-99％的硅粉以及高纯度的杂质，如碳化硅或金刚石或氧化铝或氧化铁等物质。
也可以采用干燥或真空干燥的方法将硅与有机溶剂分离，有机溶剂相挥发后得到的硅粉用纯水滤洗残留有机溶剂，再用稀氢氟酸溶液浸泡，纯水滤洗，干燥滤饼，即得到纯度为90-99％的硅粉以及高纯度的杂质，如碳化硅或金刚石或氧化铝或氧化铁等物质。
本发明与传统观念不同之处是：
采用本发明的极性参数小于或等于6的有机溶剂的技术组合获得的硅粉并不一定要再应用于太阳能领域。当然本发明获得的硅粉也可以采用其他方法提纯后直接应用于太阳能级多晶硅原料。
但不把获得的硅粉应用目标局限于再应用于太阳能领域，可以大范围扩大本发明的应用领域。
比如利用本发明加极性参数小于或等于6的有机溶剂的技术组合获得的硅粉的纯度可以达到90-99％，因而这些硅粉可以作为轮胎行业的填料使用，也可以作为特种建筑材料的填料使用。还可以作为特殊的实验材料使用，比如太阳能领域中的大型切割设备的实验研究开发本来需要使用大量的价格昂贵的高纯硅块作为切割对象，那么采用本发明方法回收后的硅粉可以采用传统冶金炉烧制后冷却获得的硅块作为实验材料用于切割实验。虽然获得的硅块纯度不一定很高，但作为考察切割性能的实验材料是非常合适的。
即使本发明的极性参数小于或等于6的有机溶剂的技术组合获得的硅粉并不一定要再应用于太阳能领域，但由于本发明的加极性参数小于或等于6的有机溶剂的技术组合获得的杂质，如碳化硅、金刚石、氧化铝、氧化铁等依然可以再应用于太阳能领域硅片的切割或研磨使用，而且作为太阳能领域硅片切割或研磨使用的碳化硅、金刚石、氧化铝、氧化铁可以允许混入0.1-2％的硅粉，因而本发明方法在获得回收杂质，如金刚石、氧化铝、氧化铁方面非常具有价值。
与液体浮选和重力分选、或者捕获剂以及起泡剂技术相比，本发明的技术效果更佳，具体对比如下：(以杂质为碳化硅为例)
本发明不同技术方案的分离效果比较
(以理论含量为10.2公斤硅粉，40.5公斤碳化硅的混合物为实验对象)
以理论含量为10.2公斤硅粉，40.5公斤碳化硅，铁屑0.6公斤的混合物为实验对象，采用重选剂三溴甲烷酒精溶液、溴化钙水溶液体系进行处理。为了得到含量为98％的硅粉，需要大量水漂洗；回收率低，硅粉的回收率只有20％左右；对回收设备的要求很苛刻，分离回收成本高。如果是回收碳化硅，也有类似趋势。且污染隐患严重，环保后续处理工作量巨大。
以理论含量为10.2公斤硅粉，40.5公斤碳化硅，铁屑0.6公斤的混合物为实验对象，采用捕获剂十二烷基磺酸钠以及松树油起泡剂体系进行处理，为了得到含量为90％的硅粉，需要大量水漂洗；回收时间长；分离回收成本高。如果是回收碳化硅，也有类似趋势。
以理论含量为10.2公斤硅粉，40.5公斤碳化硅，铁屑0.6公斤的混合物为实验对象，采用油酸-水体系进行处理。为了得到含量为98.1％的硅粉，只需要少量水漂洗，导致可以回收7.7公斤的硅粉；回收率高。如果是回收碳化硅，也有类似趋势。
以上技术方案用来分离含有金刚石或氧化铝或氧化铁等其他杂质与硅粉的混合物，也有类似趋势。
采用正己烷、辛烷、煤油、油酸、正庚烷、壬烷、苯、甲苯、异辛烷、十一烷、松油、椰子油、氯仿等物质均有60-80％左右的回收率。
本发明的优点：技术方案简单实用，只涉及采用极性参数小于或等于6的有机溶剂与水的技术组合；污染小，水漂洗所需水用量少，杂质如碳化硅、金刚石、氧化铝、氧化铁和硅粉的分离速度快，杂质和硅粉的整体回收率高。由于以开发杂质的亲水性，硅粉的亲油性为主要技术点，而选择极性小于或等于6的有机溶剂与水就足以将杂质和硅粉分为两大组，至于极性小于或等于6的有机溶剂的用量多一些或少一些对发明效果并没有太大关系，因为极性小于或等于6的有机溶剂与极性为10.2的水之间分层明显，这是导致本发明分离技术简单的重要原因。而技术简单是影响工业化应用的核心因素之一。
具体实施方式
实施例1、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：将混合物置于由有机溶剂和水组成的液体之后，混合物中的硅粉进入有机溶剂相中，混合物中的杂质进入水相中，实现硅粉和杂质两者的分离；所采用的有机溶剂是极性参数小于或等于6的有机溶剂。
实施例2、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：所述的杂质是亲水性的；将混合物置于由有机溶剂和水组成的液体之后，混合物中的硅粉进入有机溶剂相中，混合物中的亲水性的杂质进入水相中，实现硅粉和杂质两者的分离；所采用的有机溶剂是极性参数小于或等于6的有机溶剂。
实施例3、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：将混合物置于由有机溶剂和水组成的液体之后，搅拌均匀后静置，混合物中的硅粉进入有机溶剂相中，混合物中的杂质进入水相中，实现杂质和硅粉两者的分离；所述的杂质是亲水性的，所采用的有机溶剂是极性参数小于或等于6的有机溶剂。
实施例4、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：所采用的有机溶剂是正己烷，其余同实施例1、实施例2和实施例3的任意一种实施例。
实施例5、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：所采用的有机溶剂是辛烷，其余同实施例1、实施例2和实施例3的任意一种实施例。
实施例6、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：所采用的有机溶剂是煤油，其余同实施例1、实施例2和实施例3的任意一种实施例。
实施例7、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：所采用的有机溶剂是油酸，其余同实施例1、实施例2和实施例3的任意一种实施例。
实施例8、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：所采用的有机溶剂是正庚烷，其余同实施例1、实施例2和实施例3的任意一种实施例。
实施例9、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：所采用的有机溶剂是壬烷，其余同实施例1、实施例2和实施例3的任意一种实施例。
实施例10、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：所采用的有机溶剂是甲苯，其余同实施例1、实施例2和实施例3的任意一种实施例。
实施例11、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：所采用的有机溶剂是异辛烷，十一烷，松油，椰子油的任意一种或几种的混合，其余同实施例1、实施例2和实施例3的任意一种实施例。
实施例12、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：所采用的有机溶剂是氯仿，其余同实施例1、实施例2和实施例3的任意一种实施例。
实施例13、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：所述的杂质是碳化硅，其余同实施例1-实施例12中的任意一种实施例。
实施例14、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：所述的杂质是金刚石，其余同实施例1-实施例12中的任意一种实施例。
实施例15、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：所述的杂质是氧化铝，其余同实施例1-实施例12中的任意一种实施例。
实施例16、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：所述的杂质是氧化铁，其余同实施例1-实施例12中的任意一种实施例。
实施例17、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：所述的杂质是碳化硅和金刚石，其余同实施例1-实施例12中的任意一种实施例。
实施例18、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：所述的杂质是金刚石、氧化铝以及氧化铁，其余同实施例1-实施例12中的任意一种实施例。
实施例19、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：所述的杂质是氧化铝和氧化铁，其余同实施例1-实施例12中的任意一种实施例。
实施例20、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：所述的杂质是碳化硅、氧化铝以及氧化铁，其余同实施例1-实施例12中的任意一种实施例。
实施例21、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：有机溶剂的用量按混合物中所含硅粉重量的0.1倍配置，其余同实施例1-实施例20中的任意一种实施例。
实施例22、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：有机溶剂的用量按混合物中所含硅粉重量的0.5倍配置，其余同实施例1-实施例20中的任意一种实施例。
实施例23、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：有机溶剂的用量按混合物中所含硅粉重量的1倍配置，其余同实施例1-实施例20中的任意一种实施例。
实施例24、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：有机溶剂的用量按混合物中所含硅粉重量的2倍配置，其余同实施例1-实施例20中的任意一种实施例。
实施例25、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：有机溶剂的用量按混合物中所含硅粉重量的5倍配置，其余同实施例1-实施例20中的任意一种实施例。
实施例26、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：有机溶剂的用量按混合物中所含硅粉重量的8倍配置，其余同实施例1-实施例20中的任意一种实施例。
实施例27、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：有机溶剂的用量按混合物中所含硅粉重量的10倍配置，其余同实施例1-实施例20中的任意一种实施例。
实施例28、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：有机溶剂的用量按混合物中所含硅粉重量的15倍配置，其余同实施例1-实施例20中的任意一种实施例。
实施例29、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：有机溶剂的用量按混合物中所含硅粉重量的20倍配置，其余同实施例1-实施例20中的任意一种实施例。
实施例30、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：有机溶剂的用量按混合物中所含硅粉重量的30倍配置，其余同实施例1-实施例20中的任意一种实施例。
实施例31、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：有机溶剂的用量按混合物中所含硅粉重量的40倍配置，其余同实施例1-实施例20中的任意一种实施例。
实施例32、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：有机溶剂的用量按混合物中所含硅粉重量的50倍配置，其余同实施例1-实施例20中的任意一种实施例。
实施例33、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：水的用量按混合物中所含硅粉重量的0.1倍配置，其余同实施例1-实施例20中的任意一种实施例。
实施例34、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：水的用量按混合物中所含硅粉重量的0.5倍配置，其余同实施例1-实施例20中的任意一种实施例。
实施例35、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：水的用量按混合物中所含硅粉重量的1倍配置，其余同实施例1-实施例20中的任意一种实施例。
实施例36、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：水的用量按混合物中所含硅粉重量的2倍配置，其余同实施例1-实施例20中的任意一种实施例。
实施例37、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：水的用量按混合物中所含硅粉重量的5倍配置，其余同实施例1-实施例20中的任意一种实施例。
实施例38、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：水的用量按混合物中所含硅粉重量的8倍配置，其余同实施例1-实施例20中的任意一种实施例。
实施例39、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：水的用量按混合物中所含硅粉重量的10倍配置，其余同实施例1-实施例20中的任意一种实施例。
实施例40、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：水的用量按混合物中所含硅粉重量的15倍配置，其余同实施例1-实施例20中的任意一种实施例。
实施例41、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：水的用量按混合物中所含硅粉重量的20倍配置，其余同实施例1-实施例20中的任意一种实施例。
实施例42、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：水的用量按混合物中所含硅粉重量的30倍配置，其余同实施例1-实施例20中的任意一种实施例。
实施例43、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：水的用量按混合物中所含硅粉重量的40倍配置，其余同实施例1-实施例20中的任意一种实施例。
实施例44、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：水的用量按混合物中所含硅粉重量的50倍配置，其余同实施例1-实施例20中的任意一种实施例。
实施例45、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：可以向混合物中加入酸进行预先处理，其余同实施例1-实施例20中的任意一种实施例。
实施例46、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：所述的酸可以是盐酸，其余同实施例45。
实施例47、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：所述的酸可以是柠檬酸，其余同实施例45。
实施例48、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：所述的酸可以是氢氟酸，其余同实施例45。
实施例49、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：所述的酸可以是硝酸，其余同实施例45。
实施例50、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：所述的酸可以是硫酸，其余同实施例45。
实施例51、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：所述的酸可以是盐酸、柠檬酸、氢氟酸的混合，其余同实施例45。
实施例52、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：所述的酸可以是硫酸、硝酸、碳酸的混合，其余同实施例45。
实施例53、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：所述的酸可以是氢氟酸、硝酸的混合，其余同实施例45。
实施例54、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：所述的酸可以是柠檬酸、氢氟酸、亚硝酸的混合，其余同实施例45。
实施例55、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：所述的酸可以是次氯酸，其余同实施例45。
实施例56、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：所述的混合物可以是来源于太阳能领域或半导体领域的硅片或硅块的切割或硅片研磨使用后的废浆料，其余同实施例13-实施例20中的任意一种实施例。
实施例57、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：将硅片或硅块切割使用后的含有切割液、金属屑、硅粉、碳化硅杂质的废浆料，进行固液分离得到液体部分和含有硅粉和碳化硅杂质的混合物，将该混合物置于由正己烷和水组成的液体之后，搅拌均匀后静置，混合物中的硅粉进入正己烷相中，混合物中的碳化硅杂质进入水相中，实现碳化硅杂质和硅粉两者的分离，其余同实施例21-实施例55中的任意一种实施例。
实施例58、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：将硅片或硅块切割使用后的含有水、硅粉、金属屑、金刚石杂质的混合物，将该混合物置于由辛烷和水组成的液体之后，搅拌均匀后静置，混合物中的硅粉进入辛烷相中，混合物中的金刚石杂质进入水相中，实现金刚石杂质和硅粉两者的分离，其余同实施例21-实施例55中的任意一种实施例。
实施例59、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：将硅片或硅块切割使用后的含有切割液、金属屑、硅粉、碳化硅杂质的废浆料，进行固液分离得到液体部分和含有硅粉和碳化硅杂质的混合物，将该混合物置于由油酸和水组成的液体之后，搅拌均匀后静置，混合物中的硅粉进入油酸相中，混合物中的碳化硅杂质进入水相中，实现碳化硅杂质和硅粉两者的分离，其余同实施例21-实施例55中的任意一种实施例。
实施例60、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：将硅片或硅块切割使用后的含有水、硅粉、金属屑、金刚石杂质的混合物，将该混合物置于由煤油和水组成的液体之后，搅拌均匀后静置，混合物中的硅粉进入煤油相中，混合物中的金刚石杂质进入水相中，实现金刚石杂质和硅粉两者的分离，其余同实施例21-实施例55中的任意一种实施例。
实施例61、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：将硅片或硅块切割使用后的含有切割液、金属屑、硅粉、碳化硅杂质的废浆料，进行固液分离得到液体部分和含有硅粉和碳化硅杂质的混合物，将该混合物置于由正庚烷和水组成的液体之后，搅拌均匀后静置，混合物中的硅粉进入正庚烷相中，混合物中的碳化硅杂质进入水相中，实现碳化硅杂质和硅粉两者的分离，其余同实施例21-实施例55中的任意一种实施例。
实施例62、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：将硅片研磨使用后的含有硅粉、金刚石、氧化铝、氧化铁杂质的混合物，将该混合物置于由异辛烷和水组成的液体之后，搅拌均匀后静置，混合物中的硅粉进入异辛烷相中，混合物中的金刚石、氧化铝、氧化铁杂质进入水相中，实现金刚石、氧化铝、氧化铁杂质和硅粉两者的分离，其余同实施例21-实施例55中的任意一种实施例。
实施例63、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：将硅片或硅块切割使用后的含有硅粉、金属屑、碳化硅和金刚石杂质的混合物，将该混合物置于由十一烷和水组成的液体之后，搅拌均匀后静置，混合物中的硅粉进入十一烷相中，混合物中的碳化硅、金刚石杂质进入水相中，实现碳化硅、金刚石杂质和硅粉两者的分离，其余同实施例21-实施例55中的任意一种实施例。
实施例64、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其中：所述的金属屑可以在得到混合物前就已经除去，也可以在杂质和硅粉分离的过程中除去，也可以在实现杂质和硅粉分离后再除去，其余同实施例57-实施例63中的任意一种实施例。
实施例65、一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法的后续处理步骤：实现混合物中的杂质和硅粉分离后，过滤出有机溶剂相中的硅粉，将硅粉充分进行水漂洗，分离硅粉与有机溶剂的方法可以是采用乙醇、丙酮等溶解出硅粉颗粒中的有机溶剂，从而硅粉与有机溶剂分离；过滤该固液混合物，得到的固相硅粉用纯水滤洗残留有机溶剂，再用稀氢氟酸溶液浸泡，纯水滤洗，干燥滤饼，即得到纯度为90-99％的硅粉以及高纯度的杂质；
也可以采用干燥或真空干燥的方法将硅与有机溶剂分离，有机溶剂相挥发后得到的硅粉用纯水滤洗残留有机溶剂，再用稀氢氟酸溶液浸泡，纯水滤洗，干燥滤饼，即得到纯度为90-99％的硅粉以及高纯度的杂质，其余同实施例1-64中的任意一种实施例。
Claims (10)
1.一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其特征在于：将混合物置于由有机溶剂和水组成的液体之后，混合物中的硅粉进入有机溶剂相中，混合物中的杂质进入水相中，实现硅粉和杂质两者的分离；所采用的有机溶剂是极性参数小于或等于6的有机溶剂。
2.一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其特征在于：所述的杂质是亲水性的；将混合物置于由有机溶剂和水组成的液体之后，混合物中的硅粉进入有机溶剂相中，混合物中的亲水性的杂质进入水相中，实现硅粉和杂质两者的分离；所采用的有机溶剂是极性参数小于或等于6的有机溶剂。
3.一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其特征在于：将混合物置于由有机溶剂和水组成的液体之后，搅拌均匀后静置，混合物中的硅粉进入有机溶剂相中，混合物中的杂质进入水相中，实现杂质和硅粉两者的分离；所述的杂质是亲水性的，所采用的有机溶剂是极性参数小于或等于6的有机溶剂。
4.如权利要求1或2或3所述的一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其特征在于：所述的有机溶剂可以是正己烷、辛烷、煤油、油酸、正庚烷、壬烷、苯、甲苯、异辛烷、十一烷、松油、椰子油、氯仿的任意一种或几种的混合。
5.如权利要求1或2或3所述的一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其特征在于：所述的杂质是碳化硅、金刚石、氧化铝、氧化铁中的任意一种或数种。
6.如权利要求1或2或3所述的一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其特征在于：有机溶剂的用量按混合物中所含硅粉重量的0.1-50倍配置。
7.如权利要求1或2或3所述的一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其特征在于：水的用量按混合物中所含硅粉重量的0.1-50倍配置。
8.如权利要求1或2或3所述的一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其特征在于：可以向混合物中加入酸进行预先处理。
9.如权利要求8所述的一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其特征在于：所述的酸可以是盐酸、柠檬酸、氢氟酸、硫酸、硝酸、磷酸、亚硝酸、次氯酸、碳酸中的任意一种或几种的混合。
10.如权利要求5所述的一种将混合物中的硅粉和杂质分离的方法，其特征在于：所述的混合物可以是来源于太阳能领域或半导体领域的硅片或硅块的切割或硅片研磨使用后的废浆料。
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| CN102267700A (zh) * | 2011-08-04 | 2011-12-07 | 江西旭阳雷迪高科技股份有限公司 | 一种硅片碎料中不同材质与形状有机细屑杂质分离去除方法 |
| CN103342364A (zh) * | 2013-07-30 | 2013-10-09 | 江西赛维Ldk太阳能高科技有限公司 | 一种将混合物中硅粉和杂质进行分离的方法 |
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2009
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