专利名称：工业硅制备超冶金级硅的消泡方法
技术领域：
本发明属于冶金法制备太阳能级硅的技术领域，尤其涉及一种湿法冶金法去除工业硅杂质制备超冶金级硅的方法。
背景技术：
随着光伏产业以及高纯硅产业的发展，对纯度较高的超冶金级硅的需求越来越大。以工业硅为原料，通过湿法冶金的方法，去除其中的杂质是一种可行的制备超冶金级硅的工艺。通过湿法冶金法制备超冶金级硅通常是采用各种无机酸，无机盐及其多组分的组合物为浸出剂，浸出剂与工业硅颗粒表面晶界处的杂质相发生反应，杂质进入液相，工业硅得到提纯，产出杂质含量更低的超冶金级硅。在湿法提纯工业硅制备超冶金级硅的过程中，硅颗粒表面受到腐蚀而露出新的表明来，新露出的表面容易与氢结合，生成硅氢键，特别是当浸出剂中含有氟化物时，硅氢键的形成十分容易和普遍。硅氢键具有疏水性，因此，在湿法冶金法提纯工业硅的过程中，极易产生不溶于水相的泡沫。泡沫不但使浸出反应过程中 矿浆体积膨胀，产生冒槽而影响到操作，而且使硅颗粒无法与浸出剂接触，导致除杂效果下降。在工业硅制备超冶金级硅中研究消泡方法的较少，在其它无机硅使用领域较多，比如印刷电路板消泡，吴飞等人的专利CN1806883A采用以脂肪醇、脂肪酸、脂肪酸酯等物质为起始物质聚氧乙烯和聚氧丙烯嵌段聚醚和低级脂肪醇(醚)类物质混合而成的复合消泡剂。专利CN101053706公开了一种非有机硅消泡剂组合物及其制备方法；它的组分为20-90%有机烃物质、O. 5%-10%主消泡物质、I -15%消泡增效剂、I -10%乳化剂；其制备方法要在加热条件下进行。目前市场上的消泡剂主要是多种有机物的混合物，成分复杂，需要专门配制而成，成本较高。没有专门针对工业硅湿法除杂制备超冶金级硅的消泡方法。消泡剂的选择与起泡体系的表面张力有一定的关系，要选择比起泡体系表面张力更低的物质才能达到目的。
发明内容
本发明的目的是为工业硅制备超冶金级硅提供一种简单、无毒、无污染的消泡方法，通过下列技术方案实现。一种工业硅制备超冶金级硅的消泡方法，以工业硅为制备超冶金级硅的原料，将工业硅经过破碎后球磨至50 600目，然后采用无机酸(如盐酸、氢氟酸、硫酸、硝酸等)或无机酸的组合酸作为浸出剂进行浸出，以去除工业硅中的杂质，待浸出完毕后过滤得到滤饼，滤饼经过纯水或者自来水洗涤后烘干，烘干后即可得到杂质含量较低的超冶金级硅；所述浸出时，加入浸出剂体积的10 500%的消泡剂。所述消泡剂为无水甲醇或者无水乙醇或者两者任意比例的混合物。所述加入消泡剂的方式为喷洒在泡沫上。本发明的原理工业娃在浸出反应过程中娃表面产生的氢键，氢键由于具有疏水性，而形成泡沫。甲醇或者乙醇中所含的羟基能与硅表面的氢键作用而结合，甲醇或者乙醇的碳链有亲水性，在这种亲水作用下，泡沫被消除。本发明的优点在于消泡剂成分简单，配置容易，无需加热，无毒无污染。该方法主要针对工业硅湿法除杂制备超冶金级硅过程中所产生的泡沫的消除。本发明的消泡方法是一种高效、安全、廉价，易于操作、无毒害、无污染的消泡方法。本发明采用无水甲醇或无水乙醇或两者任意比例的混合物作为工业硅湿法除杂制备超冶金级硅过程的消泡剂，具有使用简单、无毒、无污染的优点。本发明可有效减少或消除工业硅湿法除杂制备超冶金级硅浸出过程所产生的泡沫，促进浸出过程中的液固两相接触，同时，消除因泡沫导致体积膨胀而产生的生产危险和对操作的不利影响。
具体实施例方式下面通过实施例对本发明做进一步说明。实施例I 以工业硅为制备超冶金级硅的原料，将工业硅经过破碎后球磨至50 600目，然后采用质量浓度为5%的盐酸和氢氟酸的组合酸作为浸出剂进行浸出以去除工业硅中的杂质，此时在泡沫上喷洒浸出剂体积的10%的无水甲醇，待浸出完毕后过滤得到滤饼，滤饼经过纯水洗涤后烘干，烘干后即可得到杂质含量较低的超冶金级硅。在浸出反应过程中，泡沫得到抑制，没有起泡。实施例2
以工业硅为制备超冶金级硅的原料，将工业硅经过破碎后球磨至500 600目，然后采用盐酸作为浸出剂进行浸出以去除工业硅中的杂质，此时在泡沫上喷洒浸出剂体积的100%的无水乙，待浸出完毕后过滤得到滤饼，滤饼经过自来水洗涤后烘干，烘干后即可得到杂质含量较低的超冶金级硅。在浸出反应过程中，泡沫得到抑制，没有起泡。实施例3
以工业硅为制备超冶金级硅的原料，将工业硅经过破碎后球磨至50 200目，然后采用硫酸作为浸出剂进行浸出以去除工业硅中的杂质，此时在泡沫上喷洒浸出剂体积的500%的无水甲醇和无水乙醇任意比例的混合物，待浸出完毕后过滤得到滤饼，滤饼经过纯水或者自来水洗涤后烘干，烘干后即可得到杂质含量较低的超冶金级硅。在浸出反应过程中，泡沫得到抑制，没有起泡。实施例4
以工业硅为制备超冶金级硅的原料，将工业硅经过破碎后球磨至100 300目，然后采用硝酸作为浸出剂进行浸出以去除工业硅中的杂质，此时在泡沫上喷洒浸出剂体积的400%的无水乙醇，待浸出完毕后过滤得到滤饼，滤饼经过纯水或者自来水洗涤后烘干，烘干后即可得到杂质含量较低的超冶金级硅。在浸出反应过程中，泡沫得到抑制，没有起泡。实施例5
以工业硅为制备超冶金级硅的原料，将工业硅经过破碎后球磨至200 400目，然后采用硫酸和硝酸的组合酸作为浸出剂进行浸出以去除工业硅中的杂质，此时在泡沫上喷洒浸出剂体积的300%的无水甲醇，待浸出完毕后过滤得到滤饼，滤饼经过纯水或者自来水洗涤后烘干，烘干后即可得到杂质含量较低的超冶金级硅。在浸出反应过程中，泡沫得到抑制，没有起泡。实施例6
以工业硅为制备超冶金级硅的原料，将工业硅经过破碎后球磨至400 600目，然后采用盐酸和硫酸的组合酸作为浸出剂进行浸出以去除工业硅中的杂质，此时在泡沫上喷洒浸出剂体积的300%的无水乙醇，待浸出完毕后过滤得到滤饼，滤饼经过纯水或者自来水洗涤后烘干，烘干后即可得到杂质含量较低的超冶金级硅。在浸出反应过程中，泡沫得到抑制，没有起泡。实施例7
以工业硅为制备超冶金级硅的原料，将工业硅经过破碎后球磨至500 600目，然后采用硝酸作为浸出剂进行浸出以去除工业硅中的杂质，此时在泡沫上喷洒浸出剂体积的10%的无水甲醇和无水乙醇按体积比5:95的混合物，待浸出完毕后过滤得到滤饼，滤饼经过纯水或者自来水洗涤后烘干，烘干后即可得到杂质含量较低的超冶金级硅。在浸出反应过程中，泡沫得到抑制，没有起泡。实施例8
以工业硅为制备超冶金级硅的原料，将工业硅经过破碎后球磨至300 600目，然后采用硫酸作为浸出剂进行浸出以去除工业硅中的杂质，此时在泡沫上喷洒浸出剂体积的500%的无水甲醇和无水乙醇按体积比5:95的混合物，待浸出完毕后过滤得到滤饼，滤饼经过纯水或者自来水洗涤后烘干，烘干后即可得到杂质含量较低的超冶金级硅。在浸出反应过程中，泡沫得到抑制，没有起泡。实施例9
以工业硅为制备超冶金级硅的原料，将工业硅经过破碎后球磨至100 400目，然后采用氢氟酸和硫酸的组合酸作为浸出剂进行浸出以去除工业硅中的杂质，此时在泡沫上喷洒浸出剂体积的10%的无水甲醇和无水乙醇按体积比95:5的混合物，待浸出完毕后过滤得到滤饼，滤饼经过纯水或者自来水洗涤后烘干，烘干后即可得到杂质含量较低的超冶金级硅。在浸出反应过程中，泡沫得到抑制，没有起泡。实施例10
以工业硅为制备超冶金级硅的原料，将工业硅经过破碎后球磨至50 600目，然后采用硫酸和硝酸的组合酸作为浸出剂进行浸出以去除工业硅中的杂质，此时在泡沫上喷洒浸出剂体积的500%的无水甲醇和无水乙醇按体积比95:5的混合物，待浸出完毕后过滤得到滤饼，滤饼经过纯水或者自来水洗涤后烘干，烘干后即可得到杂质含量较低的超冶金级硅。在浸出反应过程中，泡沫得到抑制，没有起泡。
权利要求
1.一种工业硅制备超冶金级硅的消泡方法，以工业硅为制备超冶金级硅的原料，将工业硅经过破碎后球磨至50 600目，然后采用无机酸或无机酸的组合酸作为浸出剂进行浸出，以去除工业硅中的杂质，待浸出完毕后过滤得到滤饼，滤饼经过纯水或者自来水洗涤后烘干，烘干后即可得到杂质含量较低的超冶金级硅；其特征在于所述浸出时，加入浸出剂体积的10 500%的消泡剂。
2.根据权利要求I所述的工业硅制备超冶金级硅的消泡方法，其特征在于所述消泡剂为无水甲醇或者无水乙醇或者两者任意比例的混合物。
3.根据权利要求I或2所述的工业硅制备超冶金级硅的消泡方法，其特征在于所述加入消泡剂的方式为喷洒在泡沫上。
全文摘要
本发明提供一种工业硅制备超冶金级硅的消泡方法，以工业硅为制备超冶金级硅的原料，将工业硅经过破碎后球磨至50～600目，然后采用无机酸或无机酸的组合酸作为浸出剂进行浸出，以去除工业硅中的杂质，待浸出完毕后过滤得到滤饼，滤饼经过纯水或者自来水洗涤后烘干，烘干后即可得到杂质含量较低的超冶金级硅；其特征在于所述浸出时，加入浸出剂体积的10～500%的消泡剂。本发明具有使用简单、无毒、无污染的优点。本发明可有效减少或消除工业硅湿法除杂制备超冶金级硅浸出过程所产生的泡沫，促进浸出过程中的液固两相接触，同时，消除因泡沫导致体积膨胀而产生的生产危险和对操作的不利影响。
文档编号C01B33/037GK102951644SQ20121046946
公开日2013年3月6日 申请日期2012年11月20日 优先权日2012年11月20日
发明者马文会, 谢克强, 周继红, 麦毅, 魏奎先, 张龙, 伍继君, 周阳, 戴永年 申请人:昆明理工大学, 云南宏盛锦盟企业集团有限公司