KR101102697B1 - Method for separating silicon and silicon carbide from the disposed sludge produced in the process of silicon wafer - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양전지용 및 반도체 웨이퍼 제조 시 발생하는 폐슬러지를 재생하는 방법에 있어서, 고상분인 실리콘(Si)과 탄화규소(SiC)의 밀도 차를 이용하여 원심분리에 사용되는 중액용액을 종래의 것인 디브로모메탄(CH2Br2), 브로모폼(CHBr3), 테트라브로모에탄(Br2CHCHBr2), 테트라브로모카본(CBr4)으로부터 Sodium metatungstate hydrate와 Lithium Metatungstate로 대체함으로써 폐슬러지로부터 실리콘(Si)과 탄화규소(SiC)를 용이하게 분리하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for regenerating waste sludge generated in the manufacture of solar cells and semiconductor wafers, using a density difference between silicon (Si) and silicon carbide (SiC), which are solid phases, for the conventional liquid solution used for centrifugation. Sodium metatungstate hydrate and Lithium Metatungstate from dibromomethane (CH 2 Br 2 ), bromoform (CHBr 3 ), tetrabromoethane (Br 2 CHCHBr 2 ), tetrabromocarbon (CBr 4 ) A method of easily separating silicon (Si) and silicon carbide (SiC) from sludge.
대기 중에 이산화탄소와 같은 지구온난화현상의 주원인으로 알려져 있는 온실가스의 양이 점차적으로 증가함에 따라 최근 전 세계적으로 "저탄소 녹색성장"을 내세운 친환경적인 정책 및 연구 등에 많은 관심이 모아지고 있다. 이렇게 하여 에너지 변환시 이산화탄소의 발생량이 많은 화석연료의 사용을 줄이는 한편, 이를 대체할 수 있으며, 환경오염의 걱정이 없는 신재생에너지의 개발에도 많은 관심이 집중되고 있는 실정이다.As the amount of greenhouse gases known to be the main cause of global warming such as carbon dioxide in the atmosphere gradually increases, much attention has been paid to environmentally-friendly policies and researches that promote "low carbon green growth" in the world. In this way, while reducing the use of fossil fuels with a large amount of carbon dioxide during energy conversion, it is possible to replace them, and much attention is being paid to the development of renewable energy without worrying about environmental pollution.
이에 따라 태양전지용 실리콘 웨이퍼의 수요가 매우 급증하여, 그 수요를 맞추기 어려운 추세인데, 일반적으로 실리콘 웨이퍼는 실리콘 잉곳(Ingot)에 절삭재인 탄화규소(SiC)와 절삭유인 디에틸렌글리콜(DEG)을 공급하면서 절삭하여 제조한다. 절삭 후에 발생하는 폐슬러지의 고상분인 실리콘(Si)과 탄화규소(SiC)는 전체 발생하는 폐슬러지의 약 50%에 달한다.As a result, the demand for silicon wafers for solar cells has soared, making it difficult to meet the demand. Generally, silicon wafers supply silicon carbide (SiC), which is a cutting material, and diethylene glycol (DEG), which is a cutting oil. While cutting. Silicon (Si) and silicon carbide (SiC), which are solid phases of waste sludge generated after cutting, account for about 50% of the total sludge generated.
태양전지용 실리콘 웨이퍼 제조 시 발생하는 고상분과 절삭유 등의 부산물은 세정과 정제를 통해 태양전지용 웨이퍼로부터 제거되는데, 일반적으로 태양전지용 웨이퍼 제조 시 발생하는 폐슬러지는 특수산업폐기물로 분류되어지며, 발생된 폐슬러지는 고상분과 절삭유를 포함하고 있어 소각이 어려우므로 단순 매립을 통해 처리되고 있는 실정이다. 그러나 이러한 단순 매립 역시 토양을 오염시킬 뿐만 아니라, 현재 이를 매립하기 위한 매립지 역시 부족한 실정에 있다. By-products such as solid phase and cutting oil generated during the manufacture of solar cell silicon wafers are removed from the wafer for solar cells through cleaning and refining. In general, waste sludge generated during the manufacture of solar cell wafers is classified as special industrial waste. The sludge contains solid phase and cutting oil, so it is difficult to incinerate, and thus the sludge is processed through simple landfill. However, such a simple landfill not only contaminates the soil, but there is also a lack of landfills for landfill.
상기 폐슬러지의 처리방법을 사용하게 되면 경제적이나 환경적 측면에 있어서도 적합하지 않고, 소각시키는 것과 단순 매립은 여러 가지 문제가 발생되기 때문에 폐슬러지를 처리할 수 있는 다른 방법으로서 폐슬러지를 재사용하는 방법에 대한 관심이 크게 증가하고 있다. 폐슬러지에는 태양전지의 기판으로 사용될 수 있는 고 순도의 실리콘과 절삭재로 재사용될 수 있는 탄화규소가 포함되어 있어 재사용하게 되면 큰 경제적 효과를 얻을 수 있으며, 나아가 환경오염을 크게 줄일 수 있다. When the waste sludge treatment method is used, it is not suitable in terms of economic and environmental aspects, and since incineration and simple landfill have various problems, a method of recycling waste sludge as another method for treating waste sludge can be used. There is a significant increase in interest. Waste sludge contains high-purity silicon that can be used as a substrate for solar cells and silicon carbide that can be reused as cutting materials, which can be used to obtain great economic effects and further reduce environmental pollution.
태양전지용 실리콘 웨이퍼 제조 시 발생하는 폐슬러지의 고상분 중 실리콘과 탄화규소를 분리하여 재활용하는 기술로 가장 많이 상용화되고 있는 기술은 두 물질인 실리콘(비중 2.33)과 탄화규소(비중 3.21)의 비중 차를 이용하여 원심분리를 통해 분리하는 방법으로서, 원심분리에 사용되고 있는 중액용액은 다음과 같다. Among the solids of waste sludge produced during the manufacture of solar cell silicon wafers, the most widely used technology is to separate and recycle silicon and silicon carbide. The difference in specific gravity between two materials, silicon (2.33) and silicon (3.21) As a method of separating by centrifugation using, the heavy solution used for centrifugation is as follows.
중액용액으로는 할로겐화 유기물인 2브롬화메탄(CH2Br2), 브로모폼(CHBr3), 4브롬화에탄(Br2CHCHBr2), 4브롬화탄소(CBr4)이 이용되고 있으며, 이들 할로겐화 유기물은 실리콘과 탄화규소의 비중에서 중간인 2.4~2.9의 값을 가지고 있기 때문에 실리콘과 탄화규소를 분리하는 데는 효과적이지만, 할로겐화 유기물은 환경오염을 시키는 주범으로서, 현재 세계적으로 그 사용이 금지되고 있는 유기물로 분류되어 있다. 이에 따라 할로겐화 유기물은 폐슬러지 고상분인 실리콘과 탄화규소를 분별하는 데 사용되기 어려운 실정이다.Methanol dibromide (CH 2 Br 2 ), bromoform (CHBr 3), ethane tetrabromide (Br 2 CHCHBr 2 ), and carbon tetrabromide (CBr 4 ), which are halogenated organic materials, are used as the solid solution. Halogenated organic substances are effective in separating silicon and silicon carbide because they have a value of 2.4 to 2.9, which is intermediate in specific gravity of silicon carbide and silicon carbide, but are classified as organic substances that are currently prohibited from being used worldwide. It is. Accordingly, halogenated organic materials are difficult to be used to separate silicon and silicon carbide, which are solid waste sludge.
그러므로, 환경오염을 시키는 주범으로서 세계적으로 금지되어 있는 할로겐화 유기물을 대체할 수 있는 용액이 필요하게 되었고, 그 용액은 환경적으로 친화적 이여야 하며, 폐슬러지 고상분인 실리콘과 탄화규소를 효과적으로 분별할 수 있는 비중 2.4~2.9의 중간 값을 가진 용액이여야 한다. Therefore, there is a need for a solution that can replace halogenated organic matter, which is prohibited worldwide as the main cause of environmental pollution, and the solution must be environmentally friendly, and can effectively distinguish between silicon and silicon carbide, which are solid waste sludge. It should be a solution with a median specific gravity of 2.4 to 2.9.
이와 같이, 환경 친화적이고 효과적으로 실리콘과 탄화규소를 분별할 수 있는 대체 용액으로서, 본 발명에서는 Sodium metatungstate hydrate, Lithium Metatungstate를 제안한다.
As such, as an alternative solution that can distinguish between silicon and silicon carbide, which is environmentally friendly and effective, the present invention proposes Sodium metatungstate hydrate and Lithium Metatungstate.
본 발명은 환경적으로 친화적이고, 태양전지용 실리콘 웨이퍼 제조 시 발생하는 폐슬러지의 고상분인 실리콘과 탄화규소를 효과적으로 중액 분리할 수 있는 새로운 대체 용액을 제공하는 것을 그 해결하고자 하는 과제로 한다.
An object of the present invention is to provide a new alternative solution which is environmentally friendly and can effectively separate the silicon and silicon carbide, which are solid phases of waste sludge generated during the production of silicon wafers for solar cells, in an effective manner.
상기 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 In order to achieve the above object, the present invention
실리콘 웨이퍼 제조시 발생하는 폐슬러지를 재생하는 방법에 있어서,In the method of reclaiming the waste sludge generated during the production of silicon wafer,
상기 폐슬러지에 함유된 액상분과 고상분 중 액상분을 유기용매에 녹인 후 1차 원심분리하여 액상분과 고상분으로 분리하는 단계;Dissolving the liquid component of the waste sludge and the solid component of the solid phase in an organic solvent and then separating the liquid component and the solid component by first centrifugation;
상기 고상분을 산용액으로 처리하여 함유된 유기물질, 금속 및 불순물의 함량을 최소화하는 단계; Treating the solid phase with an acid solution to minimize the content of organic materials, metals and impurities contained therein;
상기 산처리된 고상분에 중액용액을 혼합하여 2차 원심분리하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 폐슬러지로부터 실리콘과 탄화규소를 분리하는 방법. 실리콘 폐슬러지 고상분의 실리콘과 탄화규소를 분리하는 단계에서; 실리콘과 탄화규소를 중액 분리하기에 적합한 비중(2.4~2.9)을 가진 Sodium metatungstate hydrate와 Lithium Metatungstate를 사용하는 방법을 제공하는 것이다.Method of separating silicon and silicon carbide from the waste sludge, characterized in that the second step by centrifugation by mixing the heavy solution in the acid-treated solid phase. Separating the silicon waste sludge solid phase silicon and silicon carbide; It provides a method using Sodium metatungstate hydrate and Lithium Metatungstate with specific gravity (2.4 ~ 2.9) suitable to separate silicon and silicon carbide.
본 발명의 다른 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
Specific details of other embodiments of the present invention are included in the following detailed description.
본 발명에서는 할로겐화 유기물의 대체 용액으로 쓰이는 Sodium metatungstate hydrate와 Lithium Metatungstate가 실리콘 폐슬러지의 고상분인 실리콘과 탄화규소를 비중차를 이용하여 효과적으로 분리할 수 있게 되며, 또한 Sodium metatungstate hydrate와 Lithium Metatungstate는 수용성으로서 환경적으로 친화적인 이점을 가져 널리 상용화 될 수 있게 된다.In the present invention, Sodium metatungstate hydrate and Lithium Metatungstate, which are used as an alternative solution of the halogenated organic matter, can effectively separate silicon and silicon carbide, which are solid phases of silicon waste sludge, by using a specific gravity difference, and also sodium metatungstate hydrate and Lithium Metatungstate are As an environmentally friendly advantage it can be widely commercialized.
이렇게 분리된 고순도의 실리콘은 태양전지용 실리콘으로 사용 가능하며, 나머지 탄화규소는 절삭재로 재사용이 가능하다.
The high purity silicon thus separated can be used as silicon for solar cells, and the remaining silicon carbide can be reused as cutting material.
[도 1]은 폐슬러지 고상분인 실리콘과 탄화규소를 Sodium metatungstate hydrate와 Lithium Metatungstate로 중액 분리하는 공정을 보여주는 블록도이다.
[도 2]는 실시예 1에서 분리된 다결정 실리콘의 X-선 회절 패턴이다.
[도 3]은 실시예 2에서 분리된 물질의 X-선 회절 패턴이다.
[도 4]는 실시예 1에서 분리된 다결정 탄화규소의 X-선 회절 패턴이다.
[도 5]는 실시예 1에서 분리가 잘 되었을 때 사진이다.
[도 6]은 실시예 2에서 분리가 잘 되지 않을 때의 사진이다.FIG. 1 is a block diagram showing a process for separating heavy wastes of solid sludge from silicon and silicon carbide into sodium metatungstate hydrate and Lithium metatungstate.
FIG. 2 is an X-ray diffraction pattern of polycrystalline silicon separated in Example 1. FIG.
FIG. 3 is an X-ray diffraction pattern of the material separated in Example 2. FIG.
FIG. 4 is an X-ray diffraction pattern of polycrystalline silicon carbide separated in Example 1. FIG.
5 is a photograph when the separation is good in Example 1.
6 is a photograph when the separation is not good in Example 2.
이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.The present invention is described in more detail below.
본 발명에서는 폐슬러지 고상분의 실리콘과 탄화규소를 Sodium metatungstate hydrate와 Lithium Metatungstate로 중액 분리하여 재활용하는데, 중액용액으로서 Sodium metatungstate hydrate의 분자식은 Na6O39W12 · xH2O이고, 분자량은 FW 2968g/mol, 비중은 2.82 이다. Lithium Metatungstate의 분자식은 6[H2W12O40]이며, 분자량은 FW 2838g/mol, 비중은 2.95이다. 두 용액은 모두 수용성이여서 환경 친화적이고, 또한 두 용액의 비중은 실리콘과 탄화규소의 비중인 2.33과 3.21의 사이에 있기 때문에, 폐슬러지 고상분의 실리콘과 탄화규소를 효과적으로 분별하여 재활용할 수 있다. In the present invention, the waste sludge solid phase silicon and silicon carbide are recycled by separating a heavy liquid into Sodium metatungstate hydrate and Lithium Metatungstate, and the molecular formula of Sodium metatungstate hydrate as a heavy solution is Na 6 O 39 W 12 · x H 2 O, FW 2968 g / mol, specific gravity is 2.82. The molecular formula of Lithium Metatungstate is 6 [H 2 W 12 O 40 ], the molecular weight is FW 2838g / mol, specific gravity is 2.95. Both solutions are water soluble and environmentally friendly, and the specific gravity of the two solutions lies between 2.33 and 3.21, which is the specific gravity of silicon and silicon carbide.
도 1을 참조 하면, 2차 원심분리에 사용되는 용액으로 Sodium metatungstate hydrate와 Lithium Metatungstate 중 1 종 이상을 사용하여 실리콘과 탄화규소를 분리한다. Referring to FIG. 1, silicon and silicon carbide are separated using at least one of sodium metatungstate hydrate and Lithium metatungstate as a solution used for secondary centrifugation.
먼저, 실리콘 폐슬러지의 액상분과 고상분을 분리하기 위하여 폐슬러지에 유기용매를 첨가함으로써 액상분인 디에틸렌글리콜(Diethylene glycol, DEG)을 녹인 후 원심분리에 투입하여 액상분과 고상분을 분리할 수 있는데, 이 때 상기 유기용매로는 에탄올, 메탄올 및 아세톤 중 1종 이상을 사용하며, 유기용매는 폐슬리지 1에 대하여 10 내지 30배의 비율로 사용한다. 유기용매의 사용비율이 10배 미만이면, 액상분의 용해가 불충분하고, 30배를 초과하면 용해가 더 이상 향상되지 않고 사용량이 많아짐에 따라 경제성이 떨어지는 단점이 있다. First, in order to separate the liquid and solid phase of the silicon waste sludge, an organic solvent is added to the waste sludge to dissolve the liquid diethylene glycol (DEG) and then put into centrifugation to separate the liquid and solid phase. In this case, at least one of ethanol, methanol and acetone is used as the organic solvent, and the organic solvent is used at a ratio of 10 to 30 times with respect to waste sludge 1. If the use ratio of the organic solvent is less than 10 times, the dissolution of the liquid component is insufficient, if more than 30 times, the dissolution is no longer improved and the economical efficiency is lowered as the usage amount increases.
원심분리 후 분리되어진 고상분은 산용액에 일정 시간동안 침지시키거나 산용액을 분무시켜 고상분 내 함유된 유기물질, 금속 또는 불순물 등을 용출시킴으로써 그 함량을 최소화하는데, 이 때 상기 산용액은 대표적으로 황산, 염산, 질산, 인산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 가능하고, 그 농도는 0.1~10M의 강산을 사용한다. The solid phase separated after centrifugation is minimized by immersing the acid solution for a predetermined time or spraying the acid solution to elute organic substances, metals, or impurities contained in the solid phase, and the acid solution is representative. As such, one or more selected from the group consisting of sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid, and mixtures thereof may be used, and the concentration may be 0.1-10 M.
이때 10M 초과의 강산을 사용하면, 불순물인 철이나 다른 금속의 제거 효과가 10M의 강산을 사용 시보다 더 이상 향상되지 못하여 경제성이 떨어지고, 0.1M 미만의 강산을 사용하면, 불순물인 철이나 다른 금속의 제거 효과가 너무 취약한 단점이 있다. At this time, if a strong acid of more than 10M is used, the removal effect of iron or other metal as an impurity is no longer improved than when using 10M of strong acid, and economic efficiency is lowered. If a strong acid of less than 0.1M is used, iron or other metal as an impurity The elimination effect is too weak.
산용액으로 처리하는 시간은 산 용액의 농도나 처리량 등에 따라 적절히 조절할 수 있는데, 일예로 15분~1시간 동안 고상분을 가열시켜 처리를 한 후 증류수를 사용하여 세척하고 나서 건조시킨다. 이 때 처리시간이 15분에 미달하면, 불순물인 철이나 다른 금속의 제거가 불충분하고, 1시간을 초과하면, 제거 효율이 더 이상 높아지지 않고, 경제성이 떨어진다. The treatment time with the acid solution can be appropriately adjusted according to the concentration or the throughput of the acid solution. For example, the solid phase is heated for 15 minutes to 1 hour, and then washed with distilled water and dried. At this time, if the treatment time is less than 15 minutes, the removal of iron and other metals as impurities is insufficient. If the treatment time is over 1 hour, the removal efficiency is no longer increased and economic efficiency is low.
다음으로, 이전 단계에서 전 처리된 폐슬러지의 고상분을 원심분리기에 도입시킨 다음 중액용액으로 Sodium metatungstate hydrate와 Lithium Metatungstate의 1종 이상의 용액을 첨가하는데, 상기 용액은 폐슬러지의 고상분 1kg에 대해 1l 내지 8l의 비율로 사용한다. 만약 중액용액의 함량이 1l 미만이면 충분히 분리되지 않고, 8l를 초과하면 분리가 더 이상 향상되지 않고, 중액용액의 양이 증가하게 되어 비경제적이므로, 상기 범위 내에서 적절히 수행한다.Next, the solid phase of the waste sludge pretreated in the previous step is introduced into a centrifuge, and then, as a heavy solution, at least one solution of sodium metatungstate hydrate and Lithium Metatungstate is added to the solid solution of the waste sludge. It is used in the ratio of 1l-8l. If the content of the heavy solution is less than 1l is not sufficiently separated, if it exceeds 8l separation does not improve any more, the amount of the heavy solution is increased and it is uneconomical, it is performed properly within the above range.
다음으로, 원심분리를 통해 실리콘과 탄화규소를 분리하는데, 분리된 실리콘과 탄화규소는 증류수 세척 및 건조를 통해 재사용되어 진다.Next, silicon and silicon carbide are separated by centrifugation, and the separated silicon and silicon carbide are reused through distilled water washing and drying.
도 2에 따르면, 분리된 실리콘은 다결정을 갖고 순도가 99.5% 이상임을 알 수 있다. 분리되어진 고순도의 실리콘은 태양전지용 실리콘으로 바람직하게 사용가능하며, 순도가 높아 높은 광전효율을 달성할 수 있게 된다. 2, it can be seen that the separated silicon has polycrystals and has a purity of 99.5% or more. The separated high purity silicon is preferably used as silicon for solar cells, and high purity enables high photoelectric efficiency.
또한 도 4에 따르면, 분리된 탄화규소는 다결정을 갖고 , 순도가 99.5%이상임을 알 수 있다. 분리되어진 탄화규소는 실리콘 웨이퍼 제조 시에 절삭재로 재사용 가능하여, 경제적으로 많은 이익을 가져 오게 된다. In addition, according to Figure 4, the separated silicon carbide has a polycrystalline, it can be seen that the purity is 99.5% or more. The separated silicon carbide can be reused as a cutting material in the manufacture of silicon wafers, resulting in economic benefits.
또한, Sodium metatungstate hydrate와 Lithium Metatungstate용액은 수용성으로서 환경 친화적인 용액이며, 종래에 사용된 할로겐화 유기물과 비교하여 그 분리 효과가 비슷하여 상용화가 쉬울 것이다. In addition, Sodium metatungstate hydrate and Lithium Metatungstate solution are water-soluble and environmentally friendly solutions, and the separation effect is similar to that of conventional halogenated organic materials, so it will be easy to commercialize.
이하 본 발명의 바람직한 실시예와 실험예를 제시한다. 그러나 다음에 기재한 예는 본 발명의 바람직한 하나의 예일 뿐 이러한 예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples and experimental examples of the present invention are presented. However, the following examples are merely preferred examples of the present invention, and the present invention is not limited to these examples.
액상분과 고상분의 폐슬러지 200g에 4ℓ의 메탄올을 투입하여 디에틸렌글리콜(DEG)인 액상분을 녹인 후 1차 원심분리시켜 액상분을 분리한 다음, 고상분 100g을 1% 황산 수용액 2ℓ에 침지시킨 후, 15분 동안 가열한 다음 증류수로 세척하고 건조시킨다. 4 liters of methanol was added to 200 g of liquid sludge and solid sludge, and the liquid fraction of diethylene glycol (DEG) was dissolved, followed by primary centrifugation to separate the liquid fraction, and 100 g of the solid phase was immersed in 2 l of a 1% sulfuric acid aqueous solution. After heating for 15 minutes, washed with distilled water and dried.
폐슬러지의 고상분 50g과 Sodium metatungstate hydrate와 Lithium Metatungstate의 혼합액 250㎖를 혼합한 다음, 이를 원심분리기에 주입하였는데, 이 때 원심분리기는 12000rpm이상으로 작동시켜 1시간 동안 분리를 수행한다. 분리된 실리콘과 탄화규소는 황산 수용액 및 증류수로 각각 세척한 후 건조한 다음 최종적으로 실리콘 8.86g, 탄화규소 35.44g을 각각 수득하여 88.6%의 수율을 얻을 수 있었다.50 g of the solid sludge of the waste sludge and 250 ml of a mixture of sodium metatungstate hydrate and Lithium Metatungstate were mixed and then injected into a centrifuge. At this time, the centrifuge was operated at 12000 rpm or more for 1 hour. The separated silicon and silicon carbide were washed with an aqueous sulfuric acid solution and distilled water, and dried, and finally, 8.86 g of silicon and 35.44 g of silicon carbide were obtained, respectively, to obtain a yield of 88.6%.
폐슬러지의 고상분 50g에 Sodium metatungstate hydrate와 Lithium Metatungstate의 혼합액 30㎖를 혼합하는 것을 제외하고 나머지는 모두 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였고, 그 후 원심분리기를 사용하여 분리하였지만 분류되지 않아 증류수로 세척하여 건조하였다. Except for mixing 30 ml of a mixture of sodium metatungstate hydrate and Lithium Metatungstate in 50 g of the solid sludge of the waste sludge, the rest were carried out in the same manner as in Example 1, and then separated using a centrifuge, but were not classified. Washed and dried.
<비교예>Comparative Example
실시예 1과 비교하여 중액용액으로서 Sodium metatungstate hydrate와 Lithium Metatungstate 대신에 종래에 사용하고 있는 브로모폼(CHBr3)을 사용하는 것을 제외하고는 동일한 방법으로 하여 분리하였는데, 최종적으로 90.1%의 수율을 얻을 수 있었다.
Compared to Example 1, except for using the conventional bromoform (CHBr3) instead of Sodium metatungstate hydrate and Lithium Metatungstate as a heavy solution was separated in the same manner, finally yielding a yield of 90.1% there was.
<실험예 1> X-선 회절분석Experimental Example 1 X-ray Diffraction Analysis
상기 실시예 1에서 분리된 다결정 실리콘을 X-선 회절분석기로 측정하고, 얻어진 결과인 X-선 회절 패턴을 도 2에 나타내었다. 도 2를 참조하면, 결정성 실리콘 고유의 피크만 보이며, 나머지 기타 불순물의 피크가 보이지 않아, 고 순도의 결정성 실리콘이 생성됨을 알 수 있었으며, 도 5와 같이 분리가 잘 되었음을 알 수 있고, 이 사건 특허발명의 수치한정 범위 밖인 실시예 2에서는 도 3과 같이 결정성 실리콘 이외에도 다결정 탄화규소 및 철의 피크가 보이는 것을 확인할 수 있는데, 이는 중액용액의 첨가량이 너무 적어 도 6과 같이 분리가 잘 되지 않음을 알 수 있다. Polycrystalline silicon separated in Example 1 was measured with an X-ray diffractometer, and the resulting X-ray diffraction pattern is shown in FIG. 2. Referring to FIG. 2, only the peaks inherent in crystalline silicon are visible, and the peaks of the other impurities are not seen, indicating that high purity crystalline silicon is produced. As shown in FIG. 5, it can be seen that the separation is good. In Example 2, which is outside the numerical limit of the patent patent invention, it can be seen that the peaks of polycrystalline silicon carbide and iron are visible in addition to crystalline silicon as shown in FIG. 3, which is not easily separated as shown in FIG. It can be seen that.
또한 상기 실시예 1에서 분리된 다결정 탄화규소를 X-선 회절분석기로 측정하고, 얻어진 결과인 X-선 회절 패턴을 도 4에 나타내었는데, 도 4를 참조하면, 결정성 탄화규소 고유의 피크만 보이며, 나머지 기타 불순물의 피크가 보이지 않아, 결정성 탄화규소가 생성됨을 알 수 있다.
In addition, the polycrystalline silicon carbide separated in Example 1 was measured with an X-ray diffractometer, and the obtained X-ray diffraction pattern is shown in FIG. 4. Referring to FIG. 4, only the peaks inherent in crystalline silicon carbide are shown. It can be seen that the peaks of the other impurities are not seen, resulting in the formation of crystalline silicon carbide.
<실험예 2> ICP 분석Experimental Example 2 ICP Analysis
상기 실시예 1에서 분리된 다결정 실리콘 내 불순물을 확인하기 위해 ICP 분석을 수행하고 얻어진 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 표 1을 참조하면, 불순물의 함유량이 0.5%미만으로, 다결정 실리콘의 순도가 99.5% 이상임을 알 수 있다. ICP analysis was performed to identify impurities in the polycrystalline silicon separated in Example 1, and the results obtained are shown in Table 1 below. Referring to Table 1, it can be seen that the content of impurities is less than 0.5%, and the purity of polycrystalline silicon is 99.5% or more.
또한 상기 실시예 1에서 분리된 다결정 탄화규소 내 불순물을 확인하기 위해 ICP 분석을 수행하고 얻어진 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 표 2를 참조하면, 불순물의 함유량이 0.5%미만으로, 다결정 탄화규소의 순도가 99.5% 이상임을 알 수 있다. In addition, ICP analysis was performed to confirm the impurities in the polycrystalline silicon carbide separated in Example 1, and the results obtained are shown in Table 2 below. Referring to Table 2, it can be seen that the content of impurities is less than 0.5%, and the purity of the polycrystalline silicon carbide is 99.5% or more.
위의 결과를 보면, 실시예 1은 비교예와 비교하여 실리콘과 탄화규소의 수율은 불과 1.5%P 밖에 차이가 나지 않아 거의 동등한 수율을 얻을 수 있는 반면, 현재 사용이 금지되어 있는 할로겐화 유기물 대신에 중액용액인 Sodium metatungstate hydrate와 Lithium Metatungstate를 사용함으로써 친환경적으로 폐슬러지로부터 실리콘과 탄화규소를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
In the above results, Example 1 is only 1.5% P difference in the yield of silicon and silicon carbide compared to the comparative example can be obtained almost the same yield, instead of the halogenated organic matter which is currently prohibited use By using Sodium metatungstate hydrate and Lithium Metatungstate as the heavy solution, it can be seen that silicon and silicon carbide can be obtained from waste sludge in an environmentally friendly manner.
Claims (9)
상기 폐슬러지에 함유된 액상분과 고상분 중 액상분을 유기용매에 녹인 후 1차 원심분리하여 액상분과 고상분으로 분리하는 단계;
상기 고상분을 산용액으로 처리하여 함유된 유기물질, 금속 및 불순물의 함량을 최소화하는 단계;
상기 산처리된 고상분에 중액용액을 혼합하여 2차 원심분리하는 단계;로 이루어지되, 상기 고상분을 산용액으로 처리는 0.1~10M의 황산, 염산, 질산, 인산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 산으로 15분~1시간 동안 가열한 다음 증류수로 세척한 후 건조하여 수행하는 것을 특징으로 하는 폐슬러지로부터 실리콘과 탄화규소를 분리하는 방법.
In the method of reclaiming the waste sludge generated during the production of silicon wafer,
Dissolving the liquid component of the waste sludge and the solid component of the solid phase in an organic solvent and then separating the liquid component and the solid component by first centrifugation;
Treating the solid phase with an acid solution to minimize the content of organic materials, metals and impurities contained therein;
Mixing the solid solution with the acid-treated solid phase and centrifuging the secondary solution; wherein the solid phase is treated with an acid solution, the group consisting of 0.1-10 M sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid, and mixtures thereof. Method for separating silicon and silicon carbide from the waste sludge, characterized in that it is carried out by heating with at least one acid selected from 15 minutes to 1 hour and then washed with distilled water and dried.
상기 폐슬러지에 함유된 액상분과 고상분 중 액상분을 유기용매에 녹인 후 1차 원심분리하여 액상분과 고상분으로 분리하는 단계;
상기 고상분을 산용액으로 처리하여 함유된 유기물질, 금속 및 불순물의 함량을 최소화하는 단계;
상기 산처리된 고상분에 중액용액을 혼합하여 2차 원심분리하는 단계;로 이루어지되, 상기 중액용액은 Sodium metatungstate hydrate를 사용하는 것을 특징으로 하는 폐슬러지로부터 실리콘과 탄화규소를 분리하는 방법.
In the method of reclaiming the waste sludge generated during the production of silicon wafer,
Dissolving the liquid component of the waste sludge and the solid component of the solid phase in an organic solvent and then separating the liquid component and the solid component by first centrifugation;
Treating the solid phase with an acid solution to minimize the content of organic materials, metals and impurities contained therein;
The step of centrifugation by mixing the heavy solution in the acid-treated solid phase; wherein the heavy solution is Sodium metatungstate hydrate to separate the silicon and silicon carbide from the waste sludge.
상기 폐슬러지에 함유된 액상분과 고상분 중 액상분을 유기용매에 녹인 후 1차 원심분리하여 액상분과 고상분으로 분리하는 단계;
상기 고상분을 산용액으로 처리하여 함유된 유기물질, 금속 및 불순물의 함량을 최소화하는 단계;
상기 산처리된 고상분에 중액용액을 혼합하여 2차 원심분리하는 단계;로 이루어지되, 상기 중액용액은 Lithium metatungstate를 사용하는 것을 특징으로 하는 슬러지 부터 실리콘과 탄화규소를 분리하는 방법.
In the method of reclaiming the waste sludge generated during the production of silicon wafer,
Dissolving the liquid component of the waste sludge and the solid component of the solid phase in an organic solvent and then separating the liquid component and the solid component by first centrifugation;
Treating the solid phase with an acid solution to minimize the content of organic materials, metals and impurities contained therein;
Mixing the solid solution with the acid-treated solid phase and performing a second centrifugal separation; wherein the heavy solution is separated from silicon and silicon carbide from the sludge using a lithium metatungstate.
상기 폐슬러지에 함유된 액상분과 고상분 중 액상분을 유기용매에 녹인 후 1차 원심분리하여 액상분과 고상분으로 분리하는 단계;
상기 고상분을 산용액으로 처리하여 함유된 유기물질, 금속 및 불순물의 함량을 최소화하는 단계;
상기 산처리된 고상분에 중액용액을 혼합하여 2차 원심분리하는 단계;로 이루어지되, 상기 중액용액은 Sodium metatungstate hydrate와 Lithium Metatungstate를 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 폐슬러지로부터 실리콘과 탄화규소를 분리하는 방법.
In the method of reclaiming the waste sludge generated during the production of silicon wafer,
Dissolving the liquid component of the waste sludge and the solid component of the solid phase in an organic solvent and then separating the liquid component and the solid component by first centrifugation;
Treating the solid phase with an acid solution to minimize the content of organic materials, metals and impurities contained therein;
Mixing the solid solution with the acid-treated solid phase and performing a second centrifugal separation, wherein the heavy solution is made of silicon and silicon carbide from the waste sludge, characterized by mixing Sodium metatungstate hydrate and Lithium Metatungstate. How to separate.
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