专利名称：硅片切割方法及切割废料回收方法
技术领域：
本发明涉及切割机械技术领域，尤其涉及一种硅片切割方法及切割废料的回收。
背景技术：
近年来，随着全球石油、煤炭等能源日益紧张，太阳能逐渐成为重要的新能源，全球的太阳能产业进入了高速发展期。制备太阳能电池时，需要将高纯硅形成多晶硅锭，然后切割成硅片。在切割过程中，会有部分晶体硅被切磨为高纯硅粉进入到切割浆料中，造成了资源的浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硅片切割方法，以解决上述技术问题。本发明的另一目的在于提供一种硅片切割废料回收方法，以解决上述技术问题。本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现硅片切割方法，利用线切割设备，采用线切割技术对硅锭进行切割，切割成硅片，其特征在干，所述线切割设备包括钢丝，所述钢丝在对硅锭进行切割之前，在所述钢丝上均匀涂覆一层衆磨料；所述线切割设备和硅锭放置在惰性气体环境中，所述钢丝在惰性气体环境下对硅锭进行切割。本发明将硅片的切割过程放置在惰性气体环境中进行，这样在切割过程中，能有效避免切割下来的硅粉氧化，以便在回收切割废料时，能提取出较高纯度的硅材料。所述浆磨料包括碳化硅和切割油料的混合料；所述切割油料包括聚こニ醇。本发明将聚こニ醇作为粘结剂可以将碳化硅材料很好的粘结在钢丝上，作为磨料，钢丝在走动过程中，切割硅锭。本发明为硅片的线切割エ艺，在钢丝对硅锭进行切割过程中，钢丝与硅锭的切割摩擦会产生热量，因此本发明采用如下设计，以降低切割产生的热量在浆磨料对钢丝进行涂覆之前，先将浆磨料采用冷却系统进行冷却，冷却后的浆磨料在钢丝表面均匀涂覆，在钢丝对硅锭进行切割过程中，冷却后的浆磨料带走切割产生的热量。所述惰性气体环境优选采用氮气环境，所述线切割设备和硅锭放置在充有氮气的工作舱中，所述钢丝在氮气环境下对硅锭进行切割。所述钢丝在氮气环境下对硅锭进行切割时，往工作舱中循环充入液态氮，液态氮的温度不高于20度，通过液态氮冷却钢丝切割硅锭时产生的热量。硅片切割废料回收方法，采用上述硅片切割方法切割硅锭后，会产生废料，废料的回收包括如下步骤I)将硅片切割产生的废料采用固液分离的方式从废料中分离出聚こニ醇和固体混合物；2)采用溶剂对固体混合物进行清洗；
3)采用萃取分离的方式将固体混合物进行初步的分离，分离出硅和碳化硅；4)将分离出的硅加入密度在硅和碳化硅之间的液体中进行浮选，浮选出硅和碳化硅；将萃取分离出的碳化硅和浮选出的碳化硅混合。 本发明采用上述方式将废料中的聚こニ醇、碳化硅和硅进行分离，由于碳化硅和硅进行了二度分离，其分离后的碳化硅和硅回收率高、纯度高，有效解决了硅材料的短缺问题，并解决了切割废料的污染，提高了资源的回收利用，环保节能。步骤I)中，优选采用真空离心机或真空过滤机实现固液分离，在真空离心机或真空过滤机内充入惰性气体。以便在进行固液分离时，硅不容易氧化，最后能得到高纯度的硅。步骤2)中，在对固体混合物进行清洗吋，优选采用超声波清洗的方式清洗固体混合物。步骤4)之后，浮选出的硅还进行磁选，并进行酸洗、干燥，得到硅粉。在硅锭进行切割过程中，会有部分的金属混合在硅中，采用磁选后，可以将金属排除。另外，由于硅容易氧化，在回收过程中，不可避免的会在硅表面氧化，形成ニ氧化硅，因此将回收的硅使用酸性物质进行酸洗，最終可以得到高纯度的硅粉。步骤4)之后，混合后的碳化硅还进行磁选，并进行碱洗、酸洗、清水冲洗、烘干，得到碳化硅颗粒。本发明还可以将碳化硅颗粒用干法分级筛选得到符合要求的碳化硅。有益效果由于采用上述技术方案，本发明能对硅片切割后的废料进行回收利用，降低了硅片切割的成本，并解决了切割废料的污染，环保节能。
图I为本发明硅片切割废料回收方法的流程图。
具体实施例方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进ー步阐述本发明。硅片切割方法，利用线切割设备，采用线切割技术对硅锭进行切割，切割成硅片，线切割设备包括钢丝，钢丝在对硅锭进行切割之前，在钢丝上均匀涂覆一层浆磨料。线切割设备和硅锭放置在惰性气体环境中，钢丝在惰性气体环境下对硅锭进行切割。本发明将硅片的切割过程放置在惰性气体环境中进行，这样在切割过程中，能有效避免切割下来的硅粉氧化，以便在回收切割废料吋，能提取出较高纯度的硅材料。惰性气体环境优选采用氮气环境，线切割设备和硅锭放置在充有氮气的工作舱中，钢丝在氮气环境下对硅锭进行切割。钢丝在氮气环境下对硅锭进行切割时，往工作舱中循环充入液态氮，液态氮的温度不高于20度，通过液态氮冷却钢丝切割硅锭时产生的热量。浆磨料包括碳化硅和切割油料的混合料。切割油料包括聚こニ醇。本发明将聚こニ醇作为粘结剂可以将碳化硅材料很好的粘结在钢丝上，作为磨料，钢丝在走动过程中，切割硅锭。本发明为硅片的线切割エ艺，在钢丝对硅锭进行切割过程中，钢丝与硅锭的切割摩擦会产生热量，因此本发明采用如下设计，以降低切割产生的热量在浆磨料对钢丝进行涂覆之前，先将浆磨料采用冷却系统进行冷却，冷却后的浆磨料在钢丝表面均匀涂覆，在钢丝对硅锭进行切割过程中，冷却后的浆磨料带走切割产生的热量。參照图1，硅片切割废料回收方法，采用上述硅片切割方法切割硅锭后，会产生废料，废料的回收包括如下步骤第一歩，将硅片切割产生的废料采用固液分离的 方式从废料中分离出聚こニ醇和固体混合物。优选采用真空离心机或真空过滤机实现固液分离。真空离心机或真空过滤机内充入惰性气体，在惰性气体环境下实现固液分离。以便在进行固液分离时，硅不容易氧化，最后能得到高纯度的硅。采用真空过滤机时，优选采用仿生过滤膜对废料溶液进行过滤，得到聚こニ醇溶液和固体混合物。第二步，采用溶剂对固体混合物进行超声波清洗。第三歩，采用萃取分离的方式将固体混合物进行初歩的分离，分离出硅和碳化硅。中萃取时，科院采用两种不同的溶剂，分别为第一溶剂、第二溶剂，第二溶剂的密度大于第一溶剂的密度，也大于硅的密度，第一溶剂的极性大于第二溶剂的极性，也大于碳化硅的极性。将第一溶剂和第二溶剂放入分离容器中，第一溶剂中分离容器上部，第二溶剂中分离容器的下部。第一溶剂作为上层溶剂，将第二溶剂作为下层溶剂，将固体混合物放入分离容器中，静置沉降20-25分钟后，碳化硅颗粒大部分沉降与下层溶剂中，而硅颗粒则处于上层溶剂中，分别回收碳化硅和硅颗粒，实现萃取分离目的。第四步，将分离出的硅加入密度在硅和碳化硅之间的液体中进行浮选，浮选出硅和碳化硅。在进行浮洗时，采用密度中硅和碳化硅之间的溶剂作为浮洗溶剂，所得到的浮选物为硅颗粒，沉淀物为碳化硅颗粒。浮选出的硅进行磁选、酸洗、干燥，得到硅粉。在硅锭进行切割过程中，会有部分的金属混合在硅中，采用磁选后，可以将金属排除。另外，由于硅容易氧化，在回收过程中，不可避免的会在硅表面氧化，形成ニ氧化硅，因此将回收的硅使用酸性物质进行酸洗，最终可以得到高纯度的硅粉。将萃取分离出的碳化硅和浮选出的碳化硅混合。混合后的碳化硅还进行磁选，并进行碱洗、酸洗、清水冲洗、烘干，得到碳化硅颗粒。本发明还可以将碳化硅颗粒用干法分级筛选得到符合要求的碳化硅。本发明采用上述方式将废料中的聚こニ醇、碳化硅和硅进行分离，由于碳化硅和硅进行了二度分离，其分离后的碳化硅和硅回收率高、纯度高，有效解决了硅材料的短缺问题，并解决了切割废料的污染，提高了资源的回收利用，环保节能。以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求
1.硅片切割方法，利用线切割设备，采用线切割技术对硅锭进行切割，切割成硅片，其特征在于，所述线切割设备包括钢丝，所述钢丝在对硅锭进行切割之前，在所述钢丝上均匀涂覆一层衆磨料； 所述线切割设备和硅锭放置在惰性气体环境中，所述钢丝在惰性气体环境下对硅锭进行切割。
2.根据权利要求I所述的硅片切割方法，其特征在于，所述浆磨料包括碳化硅和切割油料的混合料；所述切割油料包括聚乙二醇。
3.根据权利要求I或2所述的硅片切割方法，其特征在于，在浆磨料对钢丝进行涂覆之前，先将浆磨料采用冷却系统进行冷却，冷却后的浆磨料在钢丝表面均匀涂覆，在钢丝对硅锭进行切割过程中，冷却后的浆磨料带走切割产生的热量。
4.根据权利要求I或2所述的硅片切割方法，其特征在于，所述惰性气体环境采用氮气环境，所述线切割设备和硅锭放置在充有氮气的工作舱中，所述钢丝在氮气环境下对硅锭进行切割。
5.根据权利要求4所述的硅片切割方法，其特征在于，所述钢丝在氮气环境下对硅锭进行切割时，往工作舱中循环充入液态氮，液态氮的温度不高于20度，通过液态氮冷却钢丝切割硅锭时产生的热量。
6.硅片切割废料回收方法，采用权利要求I所述的硅片切割方法，切割硅锭后，产生废料，其特征在于，所述废料的回收包括如下步骤 1)将硅片切割产生的废料采用固液分离的方式从废料中分离出聚乙二醇和固体混合物； 2)采用溶剂对固体混合物进行清洗； 3)采用萃取分离的方式将固体混合物进行初步的分离，分离出硅和碳化硅； 4)将分离出的硅加入密度在硅和碳化硅之间的液体中进行浮选，浮选出硅和碳化硅； 将萃取分离出的碳化娃和浮选出的碳化娃混合。
7.根据权利要求6所述的硅片切割废料回收方法，其特征在于，步骤I)中，采用真空离心机或真空过滤机，在真空离心机或真空过滤机中充入惰性气体，在惰性气体环境下实现固液分离。
8.根据权利要求6所述的硅片切割废料回收方法，其特征在于，步骤2)中，在对固体混合物进行清洗时，采用超声波清洗的方式清洗固体混合物。
9.根据权利要求6所述的硅片切割废料回收方法，其特征在于，步骤4)之后，浮选出的硅还进行磁选，并进行酸洗、干燥，得到硅粉。
10.根据权利要求6所述的硅片切割废料回收方法，其特征在于，步骤4)之后，混合后的碳化硅还进行磁选，并进行碱洗、酸洗、清水冲洗、烘干，得到碳化硅颗粒。
全文摘要
本发明涉及切割机械技术领域，尤其涉及一种硅片切割方法及切割废料的回收。硅片切割方法，利用线切割设备的钢丝在惰性气体环境下对硅锭进行切割，切割成硅片。硅片切割废料回收方法，采用上述硅片切割方法切割硅锭后，会产生废料，废料的回收包括如下步骤1)采用固液分离的方式从废料中分离出聚乙二醇和固体混合物。2)对固体混合物进行清洗。3)采用萃取分离的方式将固体混合物进行初步的分离，分离出硅和碳化硅。4)将分离出的硅进行浮选，浮选出硅和碳化硅。由于采用上述技术方案，本发明能对硅片切割后的废料进行回收利用，降低了硅片切割的成本，并解决了切割废料的污染，环保节能。
文档编号B28D7/02GK102626954SQ201210032159
公开日2012年8月8日 申请日期2012年2月14日 优先权日2012年2月14日
发明者叶海峰 申请人:上海五同机械制造有限公司