JP2008290897A - シリコン回収方法及びシリコン回収装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】シリコン混在物をアルカリ性水溶液(a)に投入し、混在物中にあるシリコンの界面よりガスを発生させて混在物を崩壊させる工程と、崩壊したシリコン混在物をアルカリ性水溶液(b)中でシリコン周辺にガスを発生させ、ガスが付着したシリコンを浮上させる工程と、浮上したシリコンを分離、回収する工程とを含むシリコン回収方法である。シリコン混在物の受入および供給装置と、混在物中にあるシリコンの界面よりガスを発生させて混在物を崩壊させるアルカリ性水溶液(a)が入った分解槽を有する分解装置と、アルカリ性水溶液(b)が入った浮遊槽を有する浮選分離装置と、浮遊槽で浮遊したシリコンを分離、回収する浮上物回収装置とを少なくとも有するシリコン回収装置である。
【選択図】図1
Description
(1)シリコンが混在したシリコン混在物をアルカリ性水溶液(a)に投入し、前記混在物中にあるシリコンの界面よりガスを発生させて前記混在物を崩壊させる工程と、前記崩壊したシリコン混在物をアルカリ性水溶液(b)中でシリコン周辺にガスを発生させ、そのガスが付着したシリコンを浮上させる工程と、前記浮上したシリコンを分離、回収する工程と、を含むことを特徴とするシリコン回収方法。
(2)前記シリコン混在物が、シリコン研削屑又は半導体部品廃棄屑のいずれか1つ以上のシリコンを含む廃棄物であることを特徴とする(1)記載のシリコン回収方法。
(3)前記シリコン混在物が、シリコンのスラグ精錬のスラグであることを特徴とする(1)記載のシリコン回収方法。
(4)前記アルカリ水溶液(a)のpHを、10〜14とすることを特徴とする(1)記載のシリコン回収方法。
(5)前記アルカリ水溶液(b)のpHを、10〜14とすることを特徴とする(1)記載のシリコン回収方法。
(6)前記アルカリ性溶液(a)の温度を、60〜100℃とすることを特徴とする(1)又は(4)に記載のシリコン回収方法。
(7)前記アルカリ性溶液(b)の温度を、20〜60℃とすることを特徴とする(1)又は(5)に記載のシリコン回収方法。
(8)前記アルカリ性水溶液(b)の液比重を1.02〜2.0とすることを特徴とする(1)、(5)、(7)のいずれかに記載のシリコン回収方法。
(9)シリコンが混在したシリコン混在物の受入および供給装置と、前記混在物中にあるシリコンの界面よりガスを発生させて前記混在物を崩壊させるアルカリ性水溶液(a)が入っている分解槽を有する分解装置と、アルカリ性水溶液(b)が入っている浮遊槽を有する浮選分離装置と、浮遊槽で浮遊したシリコンを分離、回収する浮上物回収装置と、を少なくとも有するシリコン回収装置。
Si(s) + 2OH- + H2O → SiO3 2- + 2H2(g)↑ (1)
よって、水素ガス発生でシリコン混在物を効果的に崩壊させるには、pH10以上がより好ましい。本発明で、アルカリ水溶液(a)のpHの更に好ましい範囲は、pH10〜14である。pH10未満では、水素ガス発生量が少なくて効率的でない場合がある。一方、pH14を超えると水素ガス発生が多くなり、取り扱いが困難になったり、水溶液の調製が困難になる場合がある。アルカリ性水溶液のアルカリ成分は、前記アルカリ性を示せばよく、特に限定されないが、例えば、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、水酸化リチウム、炭酸リチウム、珪酸ナトリウム等が挙げられる。また、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、硝酸ナトリウム等の塩類が溶解していても構わない。シリコン混在物の崩壊には、激しい水素発生がより好ましく、その為には、アルカリ水溶液(a)のpHは、11以上が更に好ましい。また、シリコン混在物の崩壊を促進するには、アルカリ水溶液(a)を攪拌する方がより好ましい。
図1のシリコン回収装置は、『シリコンが混在したシリコン混在物の受入および供給装置』と、前記混在物中にあるシリコンの界面よりガスを発生させて前記混在物を崩壊させるアルカリ性水溶液(a)が入っている分解槽を有する『分解装置』と、アルカリ性水溶液(b)が入っている浮遊槽を有する『浮選分離装置』と、浮遊槽で浮遊したシリコンを分離、回収する『浮上物回収装置』を含む。
シリコン混在物の平均サイズは予め、50mm以下、好ましくは20mm以下に破砕しておくのが好ましい。浮選槽12で安定的に浮上分離できるシリコンのサイズは20mm以下である。50mmを超えると浮上して回収できる量が減少する場合がある。
以上、本発明の実施形態の一例を説明したが、本発明は上記した形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の範囲である。
水酸化ナトリウム又は塩酸水溶液でpHを調製したアルカリ性水溶液(a)が入ったビーカーに、各種シリコン混在物を入れ、2分後に前記シリコン混在物を取り出し、その崩壊状況を調べた。表1にシリコン混在物の種類、アルカリ性水溶液(a)のpHと温度、その結果(シリコン混在物の崩壊状況)を示す。前記崩壊状況は、投入したシリコン混在物塊を崩壊したものと崩壊しなかったもの分別して、投入した全質量に対する崩壊した質量の割合(%)を調べた。
以上のように、表1及び表2に示している結果より、本発明の方法は、シリコン混在物からシリコンを効率よく回収できる方法である。
次に、実際のシリコン回収装置による結果を示す。
シリコン精錬時に発生するシリコンが混在したアルカリスラグを篩(19mm目開き)で篩い、篩い下のアルカリスラグを用い、図1の装置で実施した。分解槽4の容量は70L、浮選槽12の容量は300Lである。なお、シリコン混在物中のアルカリスラグ部分の主成分はNa2O:33.1質量%、SiO2:65.6質量%で、シリコン混在物中のシリコン含有量は2.1質量%である。
2・・・切出装置
3・・・供給装置
4・・・分解槽(アルカリ性水溶液(a))
5・・・スチーム配管
6・・・水温計
7・・・調整弁
8・・・pH計
9・・・アルカリを投入する配管
10・・・調整弁
11・・・掻き揚げ装置
12・・・浮選槽(アルカリ性水溶液(b))
13・・・浮上物掻き寄せ装置
14・・・シリコン
15・・・スチーム配管
16・・・調整弁
17・・・水温計
18・・・pH計
19・・・アルカリを投入する配管
20・・・調整弁
21・・・掻き揚げ装置
22・・・アルカリ性水溶液回収ポンプ
23・・・アルカリ性水溶液一時貯留槽
24・・・濾過器
25・・・沈殿物
26・・・沈殿物ピット
Claims (9)
- シリコンが混在したシリコン混在物をアルカリ性水溶液(a)に投入し、前記混在物中にあるシリコンの界面よりガスを発生させて前記混在物を崩壊させる工程と、
前記崩壊したシリコン混在物をアルカリ性水溶液(b)中でシリコン周辺にガスを発生させ、そのガスが付着したシリコンを浮上させる工程と、
前記浮上したシリコンを分離、回収する工程と、
を含むことを特徴とするシリコン回収方法。 - 前記シリコン混在物が、シリコン研削屑又は半導体部品廃棄屑のいずれか1つ以上のシリコンを含む廃棄物であることを特徴とする請求項1記載のシリコン回収方法。
- 前記シリコン混在物が、シリコンのスラグ精錬のスラグであることを特徴とする請求項1記載のシリコン回収方法。
- 前記アルカリ水溶液(a)のpHを、10〜14とすることを特徴とする請求項1記載のシリコン回収方法。
- 前記アルカリ水溶液(b)のpHを、10〜14とすることを特徴とする請求項1記載のシリコン回収方法。
- 前記アルカリ性溶液(a)の温度を、60〜100℃とすることを特徴とする請求項1又は4に記載のシリコン回収方法。
- 前記アルカリ性溶液(b)の温度を、20〜60℃とすることを特徴とする請求項1又は5に記載のシリコン回収方法。
- 前記アルカリ性水溶液(b)の液比重を1.02〜2.0とすることを特徴とする請求項1、5、7のいずれか1項に記載のシリコン回収方法。
- シリコンが混在したシリコン混在物の受入および供給装置と、
前記混在物中にあるシリコンの界面よりガスを発生させて前記混在物を崩壊させるアルカリ性水溶液(a)が入っている分解槽を有する分解装置と、
アルカリ性水溶液(b)が入っている浮遊槽を有する浮選分離装置と、
浮遊槽で浮遊したシリコンを分離、回収する浮上物回収装置と、
を少なくとも有するシリコン回収装置。
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