用废硅泥制造含碳化硅的储热材料的方法
【专利摘要】本发明提供了一种含碳化硅的储热材料的制造方法，包括以下步骤：提供从硅晶圆切削工艺产生的硅泥；在非氧化氛围中对所述硅泥进行热处理以去除一部分油；将所述硅泥与粘结剂混合以制备浆料；挤压所述浆料以形成蜂巢式坯块；以及在非氧化氛围中在1300℃至1900℃的温度下将所述蜂巢式坯块进行反应烧结。所述方法的优点在于能够以低成本制造具有高导热性、热积累特性和耐化学性的含碳化硅储热材料。
【专利说明】用废娃泥制造含碳化娃的储热材料的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种硅泥的循环利用方法，硅泥是在粉碎硅晶圆时产生的副产品，并且更具体地讲，涉及一种用废硅泥制造含碳化硅的储热材料的方法。
【背景技术】
[0002]硅通常用于制造太阳能电池和半导体晶圆，并且使用线锯将硅锭切片成晶圆形式。当对硅锭切片时，使用的是包含平均粒径为10 μ m的碳化硅的研磨浆，因此产生了包含硅(主要成分)、碳化硅和其他氧化物的研磨性油泥(sludge)。
[0003]以此方式，在硅锭切片的过程中，每年产生的废油泥达10，000吨或更多。据预测，根据太阳能电池晶圆产量增加的计划，2012年硅泥的产量会达到约25，000吨。
[0004]过去，由废品处理公司将硅泥埋入地下。然而，最近已经开始从硅泥中回收大量的硅、碳化硅等。[0005]常规的硅泥循环技术的典型实例可以包括再生研磨浆料的技术、分离和回收固体的技术以及合成碳化娃的技术。
[0006]例如，韩国未经审查的专利公开N0.2003-84528公开了一种循环利用废浆料的方法，其中废浆料与I至20重量百分比的非离子型表面活性剂和2至50重量百分比的溶剂(醇)反应预定的时间(5分钟至10小时)，使用离心分离器借助比重差将反应产物分层，然后使用油泵将各层放入容器中，干燥并且根据大小归类。
[0007]另外，韩国未经审查的专利公开N0.2004-55218公开了一种制备高纯度碳化硅的方法，包括以下步骤:对废浆料进行过滤以分离出例如硅、碳化硅、铜粉、铁粉等固体；使用比重筛选和磁力筛选来去除铜粉和铁粉；在室温下用30%的高浓度盐酸来洗涤所得产物以获得硅粉和碳化硅粉的混合粉末；将所得混合粉末与石墨粉在1600°C或以上的温度下进行混合以获得碳化硅复合物；以及压碎且粉碎碳化硅复合物，并且去除杂质。
[0008]然而，该方法的问题在于需要过多的工艺来分离并回收油泥固体，从而减弱了从廉价的废油泥获得碳化硅的效果，并且问题还包括，所获得的碳化硅粉末必须进一步成型并烧结以便形成烧结的碳化硅本体。
[0009]同时，储热型燃烧设备包括:燃烧室，用于燃烧并氧化工艺气体；储热层；以及叶轮，用于将工艺气体供应到燃烧室或从燃烧室排出。工艺气体在叶轮作用下穿过储热层，在燃烧室中燃烧，再次穿过储热层，然后在叶轮作用下被排出到外面。在这种方法中，热能被储存在布置在燃烧气体的排出侧的储热层中，并且这种热能用于对借助叶轮引入的工艺气体进行预热。当使用此类储热型燃烧设备时，有害物质可以转变成无害气体然后排出，并且可以使排出无害气体所需的能量消耗最小化。
[0010]在传统的储热型燃烧设备中，储热层通常是由堇青石或氧化铝陶瓷制成的。然而，这种储热层不具有充足的导热性、热积累特性和耐化学性。因此，需要使用含碳化硅的储热材料，但是实际上又很难做到使用含碳化硅的储热材料，因为这种材料的生产成本很高。
【发明内容】
[0011]技术问题
[0012]因此，本发明意图解决上述问题，并且本发明的目的是通过以下方式以低成本提供一种含碳化硅的储热材料的制造方法:对在半导体晶圆或太阳能电池晶圆的制造工艺中产生的废硅泥进行循环利用。
[0013]技术方案
[0014]为了实现上述目的，本发明的一方面是提供一种含碳化硅的储热材料的制造方法，包括以下步骤:提供在硅晶圆切削工艺中产生的硅泥；在非氧化氛围中对所述硅泥进行热处理以去除一部分油；将所述硅泥与粘结剂混合以制备浆料；挤压所述浆料以形成蜂巢式坯块；以及在非氧化氛围中在1300°C至1900°C的温度下将所述蜂巢式坯块进行反应
[0015]本发明的另一方面提供了一种含碳化硅的储热材料的制造方法，包括以下步骤:提供在硅晶圆切削工艺中产生的硅泥；在非氧化氛围中对所述硅泥进行热处理以去除一部分油；在非氧化氛围中在1300°C至1900°C的温度下对所述硅泥进行反应烧结以获得碳化硅(SiC)粉末；将所述碳化硅(SiC)粉末与粘结剂混合以制备浆料；挤压所述浆料以形成蜂巢式坯块；以及在非氧化氛围中在1300°C至1900°C的温度下烧结所述蜂巢式坯块。
[0016]这里，所述硅泥可以包含碳化硅(SiC)粉末。
[0017]另外，对所述硅泥进行热处理以去除油的步骤可以在100°C至600°C的温度下执行。
[0018]另外，去除了一部分油的所述硅泥可以包含0.1至10重量百分比的油。
[0019]另外，所述粘结剂可以包括无机粘结剂。
[0020]另外，所述浆料可以包含碳粉。
[0021]有益效果
[0022]根据本发明的含碳化硅的储热材料的制造方法的优点在于:能够以低成本用废硅泥制造含碳化硅的储热材料。通过所述方法制造出的含碳化硅的储热材料可以用于形成储热型燃烧设备的储热层，因为该储热材料能够实现碳化硅所特有的导热性、热积累特性和耐热性。
[0023]特别地，所述方法可以用于处理所有类型的废硅泥，因为所述方法可以应用于在固体的分离和回收之后弃置的硅泥以及通常的废硅泥。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]结合附图，从以下详细描述可以更加清晰地理解本发明的上述和其他目的、特征和其他优点，其中:
[0025]图1是示意图，示出了本发明的蜂巢式储热材料的外观；
[0026]图2示出了根据本发明的实施例的烧结前的坯块和烧结后的烧结体的外观的照片;
[0027]图3是示出了根据本发明的实施例的通过改变烧结温度而获得的烧结体的XRD分析结果的曲线图；
[0028]图4示出了根据本发明的实施例的通过改变烧结温度接受热处理的粉末的电子显微镜照片；并且
[0029]图5是示出了在1450°C制备的粉末的XRD分析结果的曲线图。
【具体实施方式】
[0030]以下，将更加详细地描述本发明的优选实施例。
[0031]根据本发明的储热材料的制造方法包括:从硅泥分离固体的过程；从固体去除油的过程；制备浆料的过程；形成坯块的过程；以及烧结坯块的过程。
[0032]首先，使用离心机等从晶圆制造厂获得的硅泥中分离出固体和油。固体包含硅、碳化硅(SiC)和少量的杂质。
[0033]以下表1给出了对离心后硅泥的固体中所包含的杂质成分的分析。
[0034]表1
[0035][表 I]
[0036][表]
[0037]
【权利要求】
1.一种含碳化硅的储热材料的制造方法，包括以下步骤: 提供从硅晶圆切削工艺产生的硅泥； 在非氧化氛围中对所述硅泥进行热处理以去除一部分油； 将所述硅泥与粘结剂混合以制备浆料； 挤压所述浆料以形成蜂巢式坯块；以及 在非氧化氛围中在1300°c至1900°c的温度下对所述蜂巢式坯块进行反应烧结。
2.一种含碳化硅的储热材料的制造方法，包括以下步骤: 提供从硅晶圆切削工艺产生的硅泥； 在非氧化氛围中对所述硅泥进行热处理以去除一部分油； 在非氧化氛围中在1300°C至1900°C的温度下对所述硅泥进行反应烧结以获得碳化硅(SiC)粉末； 将所述碳化硅(SiC)粉末与粘结剂混合以制备浆料； 挤压所述浆料以形成蜂巢 式坯块；以及 在非氧化氛围中在1300°C至1900°C的温度下对所述蜂巢式坯块进行烧结。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述硅泥包含碳化硅(SiC)粉末。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，对所述硅泥进行热处理以去除油的步骤在100°C至600°C的温度下进行。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，去除了一部分油的所述硅泥包含0.1至10重量百分比的油。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述粘结剂包括无机粘结剂。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述浆料进一步包含碳粉。
【文档编号】C04B35/64GK103732561SQ201280025868
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2012年5月30日 优先权日:2011年5月31日
【发明者】李贤宰, 权禹泽, 金令姬, 金寿龙 申请人:恩必安有限公司, 韩国Ceramic技术院