专利名称：硅粉回收方法
技术领域：
本发明涉及半导体和太阳能领域，尤其是涉及用于晶锭加工所形成的硅粉的回收方法。
背景技术：
在多晶硅和单晶硅的使用过程中必须要将其进行切割成晶片，而在切割的过程中材料的损失高达40%以上，贵重的高纯硅粉随着切削砂浆的废弃而浪费掉。如果采用金刚石线锯进行切削，在切削砂浆中还会有少量昂贵的金刚石粉末，这些金刚石粉末也会随着切削砂浆的废弃而浪费掉。高纯硅是用于制作太阳能电池的原材料，其生产过程需要消耗大量的能源。每年我国需要从国外进口大量的硅材料，是我国急需的物质。因此，如何有效地回收硅和金刚石是本领域中急需解决的问题。目前在半导体和太阳能工业领域还没有合适的硅粉回收工艺。过去十余年硅晶锭切割主要采用微细钢线带动碳化硅粉来切削，切削后的砂浆中除了高纯硅粉外，还有大量的碳化硅粉和悬浮液，目前有一些技术可以回收其中的碳化硅粉和悬浮液，但还没有合适的回收工艺获得高纯度的、能满足太阳能或半导体工业需求的硅粉。因此几乎所有的切削砂浆在回收其中的碳化硅粉和悬浮液之后将剩下的纯度不足的硅粉全部废弃，除了浪费外还造成一定程度的环境污染。
发明内容
为此，本发明的一个目的在于提出一种回收效率高的用于晶锭加工所形成的硅粉的回收方法。将金刚石线锯用于硅晶锭的切割是最近一年才有所批量应用，因此对金刚石线锯切削硅晶锭时所产生的切削砂浆中的硅粉和金刚石粉的回收尚未有成熟的技术，需要全新开发合适的硅粉和金刚石粉回收技术。本发明是基于发明人的下列发现进行的在利用金刚石线锯切割硅晶锭时，形成的硅粉一般非常细小，大部分在数十到数百纳米量级，这些细小的粉末本身非常容易团聚，也很容易与金刚石粉末团聚在一起，如图5所示。因而，为了开发有效的硅粉回收技术，非常重要的是首先需要解决如何将这些团聚的粉末(含有硅粉和金刚石粉末)充分分散并由此进一步获得高纯的硅粉和金刚石粉末的问题。另外，发明人还发现，在利用金刚石线锯切割硅晶锭时，金刚石粉末的粒度是微米级的，与硅粉在粒度上相差非常大，同时金刚石的密度是3. 52g/cm3，硅的密度是2. 33g/cm3,因而可以借助金刚石与硅粉在粒度和密度上的明显区别，利用水力分选对金刚石粉末和硅粉粉末进行分离。由此，根据本发明第一方面的实施例的用于晶锭加工所形成的硅粉的回收方法， 包括以下步骤(1)将所述硅粉与分散介质混合，形成分散悬浮液；以及( 对步骤(1)中所获得的悬浮液进行水力分选，得到经过水选的硅粉。通过上述用于晶锭加工所形成的硅粉的回收方法能够有效地对晶锭加工所形成的硅粉中所包含的硅粉以及其他杂质例如金刚石粉进行充分分散，进而通过水力分选，将硅粉与其中所含有的其他物质进行分离，提高了所回收硅粉的纯度。根据本发明的实施例，用于晶锭加工所形成的硅粉的回收方法还可以具有下列附加技术特征根据本发明的一个实施例，所述硅粉为通过金刚石线锯晶锭加工所得。根据本发明的一个实施例，所述硅粉的粒径小于0. 1mm。根据本发明的一个实施例，所述分散介质为选自水、乙醇、二乙醇胺、异丙醇、四氢呋喃、丙酮、二甲基亚砜的至少一种。根据本发明的一个实施例，当所述分散介质为水时，其进一步含有聚丙烯酸类分散剂。根据本发明的一个实施例，所述聚丙烯酸类分散剂为聚丙烯酸胺。根据本发明的一个实施例，在所述步骤O)中，用于执行所述水力分选的水流速度为 0. 001-0. 5m/s。根据本发明的一个实施例，在所述步骤O)中，在所述步骤O)中，在所述水力分选的装置内加有磁体，以便在磁场环境中执行所述水力分选。根据本发明的一个实施例，所述步骤(1)中在将所述硅粉与所述分散介质混合之后进行超声或机械搅拌。根据本发明的一个实施例，在将所述硅粉与所述分散介质混合之前、或在水力分选之前、或在水力分选之后，使用浮选介质对所述硅粉进行浮选处理，以分离所述硅粉中所包含的密度低于硅粉的颗粒，其中，所述浮选介质的密度为1. 5-2. 3g/cm3。根据本发明的一个实施例，进一步包括对所述经过水选的硅粉进行洗涤、干燥， 获得干燥的硅粉。根据本发明的一个实施例，所述硅粉洗涤过程包括以下步骤首先将所述经过水洗的硅粉进行酸洗，以去除硅粉中的金属杂质，并得到含有硅粉的酸洗液；接着，将所述含有硅粉的酸洗液进行固液分离，分离酸洗液和经过酸洗的硅粉；最后，对所述经过酸洗的硅粉进行水洗，以去除硅粉表面残留的酸液。根据本发明的一个实施例，所述酸洗液选自盐酸、硫酸、硝酸、盐酸与双氧水的混合液、硫酸与双氧水的混合液的水溶液中的一种或多种。根据本发明的一个实施例，进一步包括对所述干燥的硅粉进行选自电选和磁选的至少一种的处理，以进一步分离其中包含的微量不导电颗粒和磁性体颗粒的至少一种。根据本发明的一个实施例，进一步包括对水力分选所得到的杂质粉末进行洗涤、 干燥，以获得金刚石粉末。根据本发明的一个实施例，进一步包括对所述金刚石粉末进行电选或磁选，以进一步分离出其中导电的硅粉，获得经过进一步纯化的金刚石粉末。根据本发明的一个实施例，使用酸洗液或者碱洗液进行所述洗涤，其中，所述酸洗液为氢氟酸和硝酸的混合水溶液，所述碱洗液为氢氧化钾或氢氧化钠的水溶液。根据本发明的一个实施例，进一步包括使用酸洗液或者碱洗液对经过电选或磁选的金刚石粉末进行洗涤，其中，所述酸洗液为氢氟酸和硝酸的混合水溶液，所述碱洗液为氢氧化钾或氢氧化钠的水溶液。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中图1是根据本发明一个实施例的用于晶锭加工所形成的硅粉的回收方法的流程示意图；图2是根据本发明另一个实施例的用于晶锭加工所形成的硅粉的回收方法的流程示意图；图3是根据本发明又一个实施例的用于晶锭加工所形成的硅粉的回收方法的流程示意图；图4是根据本发明再一个实施例的用于晶锭加工所形成的硅粉的回收方法的流程示意图；图5是未进行分散处理的硅粉扫描电镜照片；图6是经过分散处理的硅粉扫描电镜照片；以及图7是根据本发明的实施例对金刚石进一步进行纯化处理的示意图。
具体实施例方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。下面结合图1-4描述制备本发明实施例的用于晶锭加工所形成的硅粉的回收方法。A)制备分散悬浮液根据本发明的实施例，在对晶锭加工过程中所形成的硅粉进行回收时，首先将晶锭加工过程中所形成的硅粉与分散介质混合，由此，使得硅粉能够充分分散在分散介质中， 得到分散悬浮液，进而能够解决由于硅粉的团聚作用而造成的某些杂质难以处理的问题。根据本发明的实施例，能够应用于本发明充分分散硅粉的分散介质的种类并不受特别限制，可以是任何不与硅粉发生化学反应的已知溶剂。根据本发明的一些具体示例，所采用的溶剂为选自水、乙醇、二乙醇胺、异丙醇、四氢呋喃、丙酮、二甲基亚砜的至少一种。这些分散介质与硅粉混合时，不会与硅粉发生化学反应，能够保证所回收的硅粉可以直接用于工业领域，例如半导体和太阳能领域。另外，水、乙醇、二乙醇胺、异丙醇、四氢呋喃、丙酮、 二甲基亚砜可以作为多种溶质的溶剂，并且能够与多种溶质相兼容，因而便于后续处理。根据本发明的具体示例，可以采用上述分散剂的一种或者多种的混合物作为分散介质，例如可以采用50% (体积百分比)的乙醇水溶液作为分散介质。根据本发明的具体示例，当所述分散介质为水时，其进一步含有聚丙烯酸类分散剂，可以通过聚丙烯酸类分散剂吸附在硅粉表面，借助硅粉表面相同电荷之间的排斥作用，进一步避免硅粉之间的聚集。能够使用的聚丙烯酸类分散剂的具体示例包括但不限于聚丙烯酸铵。根据本发明的实施例，能够处理的硅粉不受特别限制，可以是通过任何方法对晶锭进行加工时所得到的硅粉，尤其是通过金刚石线锯对硅晶锭进行线切割加工所得。由于通过金刚石线锯对硅晶锭进行线切割加工时所产生的粉末状废料主要成分是硅粉(占大约99. 9wt%),金刚石粉的含量低于千分之一，因而利用现有的分离技术，难以将硅粉与金刚石粉进行分离。另外，尽管金刚石粉的含量相对较低，但当回收的硅粉用于制备硅晶锭， 重新进行切割时，所包含的金刚石粉会由于硬度大而造成切割无法进行，造成浪费。而利用本发明的回收方法，能够将所回收硅粉中金刚石的含量降低到十万分之一(重量比)以下， 从而便于将回收的硅粉用于制备硅晶锭，提高了产业价值。另外，在硅粉中还可能存在密度低于硅粉的杂质，例如有机物颗粒。因为通过金刚石线锯对硅晶锭进行线切割加工时会涉及到有机物质例如导向用树脂材料、粘接胶等，因而，在利用金刚石线锯进行切割的过程中会产生有机物颗粒，这些杂质会对硅粉的分离以及回收硅粉后的应用有不利的影响。因而，参考图3，根据本发明的实施例，任选地，在将硅粉与分散介质混合之前，首先对所述硅粉进行浮选处理，例如采用密度低于硅粉密度的溶液，优选浮选介质为密度为1. 5-2. 3g/cm3的溶液。由于硅粉的密度高于浮选介质的密度，因而硅粉会作为沉降物积聚在溶液的底部，而密度较低的成分例如有机物颗粒的密度通常低于1. 5g/cm3,因而会漂浮在浮选介质的上层，从而能够将混杂在硅粉中的密度较低的成分与硅粉进行分离，提高了所回收的硅粉的纯度，进而提高了产业的应用价值。可以用于本发明的浮选介质的类型并不受特别限制，只要其密度介于1. 5-2. 3g/cm3，并且不与硅粉发生反应即可。例如可以采用硫酸水溶液、氯化锌溶液、溴化钙溶液、溴化锌溶液、碘化钙溶液、 氯化铁溶液、硫酸钾溶液、偏钨酸铁溶液作为浮选介质。当然，本领域技术人员可以理解的是，使用浮选介质对硅粉进行上述处理的时机并不受特别限制。也可以在进行水力分选之前、或者水力分选之后使用浮选介质对硅粉进行浮选处理，条件和所使用的浮选介质同前所述，此处不再赘述。另外，根据本发明的实施例，可以在将硅粉与分散介质进行混合得到分散悬浮液的过程中，对分散悬浮液进行搅拌，例如采用超声搅拌或者机械搅拌。通过采用搅拌处理， 能够提高硅粉在分散介质中的分散程度，申请人发现由此能够降低硅粉所形成颗粒的粒度，避免硅粉在分散悬浮液中团聚，从而避免了由于硅粉聚成大颗粒而难以除去某些被裹挟其中的杂质例如金刚石粉。因为，线切割得到的硅粉粒度均比较小，非常容易与其他颗粒例如金刚石颗粒等团聚在一起，难以分开。通过搅拌处理，例如采用超声搅拌可以避免此类问题的发生。B)水力分选水力分选在本文中的含义是指具有一定速度的水流对含有硅粉以及其他杂质的分散悬浮液进行冲击时，借助硅粉与其他杂质在密度/粒度上的区别，使得硅粉与其他杂质的流动速度不同，从而实现了硅粉与其他杂质的分离。发明人还发现，在利用金刚石线锯切割硅晶锭时，金刚石粉末的粒度是微米级的，与纳米级别的硅粉在粒度上相差非常大，因而可以借助金刚石与硅粉在粒度上的明显区别，利用水力分选对金刚石粉末和硅粉粉末进行分离。根据本发明的实施例，进行水力分选的设备和方法不受任何特别限制，只要能够有效地进行硅粉和其他杂质的分离即可。也可以采用目前市场上成熟的水力分选设备用于本发明的分离，具体的参数可以根据硅粉和其他杂质的物理性质并且参考水力分选设备的用户手册进行选择。根据本发明的一个实施例，采用0. 001-0. 5m/s的水流速度对含有硅粉和其他杂质的分散悬浮液进行处理，由此，能够有效地分离硅粉，得到经过水选的硅粉。根据本发明的具体示例，在对分散悬浮液中的硅粉和金刚石粉末进行水力分选之前，可以对分散悬浮液中待水力分选物质进行初步富集，从而提高水利分选的效率。为此， 根据本发明的实施例，在对分散悬浮液进行水力分选之前，将分散悬浮液静置一定时间，从而可以使得分散悬浮液中的硅粉和其他杂质可以部分沉降，从而便于水力分选的进行，提高水力分选的效率。另外，也可以采用其他手段，例如对分散悬浮溶液进行初步过滤。另外，申请人发现在金刚石线锯中一般使用人造金刚石粉，人造金钢石的合成以碳素为原料，合金为触媒，其晶体内部往往含有一定数量的触媒合金包裹体如Co、Ni、Fe 等，使得人造金刚石具有一定的磁性，而硅粉不具有磁性。根据本发明的一个实施例，在所述水力分选的装置内加有磁体，以使执行水力分选的水溶液处于磁场之中，由此，在磁场环境中实施水里分选。水溶液中具有磁性的粉末如金刚石粉以及微量的具有磁性的金属粉末被磁体吸附，特别有助于硅粉与金刚石粉的分离。根据本发明的具体示例，在水选设备的下方设置磁体，由此能够进一步方便实施水选分离硅粉和金刚石粉末。根据本发明的实施例， 磁体的类型不受特别限制，例如包括但不限于永磁体、电磁体。根据本发明的具体示例，采用永磁体，例如具有强磁性的钕铁硼永磁体。由此，能够进一步提高借助磁体促进水选分离的效果，并且能够节省电能、节省成本。C)后续处理根据本发明的实施例，可以从经过水选的硅粉通过洗涤、干燥获得经过干燥的硅粉。具体地，根据本发明的具体实例，可以采用的洗涤过程包括首先对经过水选的硅粉进行酸洗除去硅粉中的金属杂质，之后进行对经过酸洗的硅粉进行水洗，除去硅粉表面残留的酸液。具体的，根据本发明的实施例，可以采用的洗涤过程包括以下步骤首先将所述经过水选的硅粉进行酸洗，以去除硅粉中的金属杂质，并得到含有硅粉的酸洗液；接着，将所述含有硅粉的酸洗液进行固液分离，分离酸洗液和经过酸洗的硅粉；最后，对所述经过酸洗的硅粉进行水洗，以去除硅粉表面残留的酸液。根据本发明的实施例，经过分离、洗涤、干燥的步骤进行处理之后得到的硅粉的粒径小于0. 1mm。例如根据本发明的实施例，可以采用选自酸洗液选自盐酸、硫酸、硝酸、盐酸与双氧水的混合液、硫酸与双氧水的混合液的水溶液中的一种或多种进行酸洗。由此，能够有效地除去附着在硅粉表面的金属杂质，而不会对硅粉自身造成损害。用于进行固液分离的方法和设备不受特别限制，具体地，可以借助离心机通过离心方式进行固液分离，也可以用过滤的方式。进一步，根据本发明的实施例，可以从经过水力分选所得到的杂质粉末分离金刚石粉末，具体地，可以通过对经过水力分选所得到的杂质粉末进行洗涤和干燥，从而获得金刚石粉末。另外，根据本发明的一个实施例，可以首先对经过水力分选得到的杂质粉末进行筛选，得到直径小于50微米的金刚石粉(通常为1-20微米)，即金刚石粗粉。进一步，由于金刚石为绝缘体，其它的玻璃、塑料等颗粒也为绝缘体，硅粉为半导体(电阻率为 0. 001-100欧姆厘米)，因而可以通过电选处理，使得这些不导电的杂质颗粒与硅粉分离。 如前所述，人造金刚石具有一定的磁性，而硅粉不具有磁性，因此，金刚石与硅粉之间可以磁选分离。由此，进一步纯化金刚石粉末，并且分离回收一部分硅粉。由于金刚石粉末在原料硅粉中的比例较低，通常低于千分之一，因而，通常所分离获得的金刚石粉末中会残留一部分硅粉。由此，根据本发明的一个实施例，在分别获得金刚石粉末和干燥的硅粉之后，参考图7，可以通过常规的电选和/或磁选手段对金刚石粉末和硅粉进行进一步净化处理，以进一步除去硅粉或者金刚石粉末中的杂质。由此，可以将干燥的硅粉中残留的不导电杂质颗粒去除，提高硅粉的纯度，以及将金刚石粉末中残存的导电的硅粉去除，以提高金刚石粉末的纯度。另外，通过对金刚石粉末进行电选或磁选后，可以分离出高纯度的硅粉，从而提高了硅粉的回收率。另外，对于经过电选或磁选所得到的金刚石粉末，还可以进一步纯化，例如通过使用酸洗液或者碱洗液对金刚石粉末进行洗涤，由此，可以通过化学反应除去金刚石粉末上附着的残余的少量硅粉。本领域技术人员能够理解，可以对金刚石粉末仅进行电选或磁选和酸洗或碱洗处理之一，或者全部进行，这取决于金刚石粉末中所含残余硅粉的含量。如果硅粉含量较高的话，可以首先采用电选或磁选进行分离金刚石粉末和硅粉，由此可以回收大量硅粉。如果硅粉含量较低，可以直接进行酸洗或者碱洗，以除去硅粉从而纯化金刚石粉末。对金刚石粉末进行酸洗或者碱洗的条件不受特别限制，根据具体的示例，可以采用的酸洗液为氢氟酸和硝酸的混合水溶液，可以采用的碱洗液为氢氧化钾或氢氧化钠的水溶液。进行酸洗和碱洗的温度也不受特别限制，为了提高酸洗和碱洗的效率，根据本发明的具体示例，可以在高于室温的温度下进行酸洗或者碱洗，例如在60-90摄氏度的温度下，根据本发明的具体示例，在80摄氏度下对金刚石粉末进行碱洗。根据本发明的实施例，能够进行电选或磁选的方法和设备不受特别限制。可以根据所处理样品，调整进行电选或磁选处理时所施加的电场强度或磁场强度，以便足以使得硅粉与混杂在其中的金刚石粉末充分分离。可以用于本发明的电选或磁选方法可以是本领域中已知的任何方法。在市场上也有许多非常成熟的电选或磁选仪器供选择。用户可以根据所需要分离的硅粉和金刚石粉末的粒度、质量等条件依据产品的说明书选择适当的条件进行初步分选得到经过初步分选的硅粉和含有金刚石粉末的杂质。根据本发明的实施例， 可以采用的电选为选自鼓筒式电选、室式电选、自由落下电选、溜板式电选、皮带式电选、圆盘式电选、摇床式电选或者旋流式电选的至少一种。根据本发明的实施例，可以采用的磁选机为选自带式磁选机、筒式磁选机、辊式磁选机、盘式磁选机、环式磁选机、笼式磁选机或滑轮式磁选机的至少一种，其中的磁源可以是永磁磁源，也可以是电磁磁源。D)工业实用性根据本发明的实施例，通过本发明的方法所得到的最终硅粉产品的含量达到了 99. 99wt %以上，回收率可以达到50-80 %，由此可以回收大量的硅粉，并且可以直接将所回收的硅粉用于工业使用。根据本发明的实施例，经过分离、洗涤、干燥的步骤进行处理之后得到的硅粉的粒径小于0. 1mm，通常为纳米级别的硅粉。可以将这些回收的硅粉用于制作燃料电池的电极取代碳电极、重新用于制作硅晶锭。进一步，通过本发明的方法可以回收得到高纯度的金刚石粉，所得到的金刚石粉的含量达到了 99. 9wt %以上，回收率可以达到60-90%，由此可以回收大量的金刚石粉，并且可以直接将所回收的金刚石粉用于工业使用。根据本发明的实施例，经过分离、洗涤、干燥的步骤进行处理之后得到的金刚石粉通常为微米级别。可以将这些回收的金刚石粉用于制作金刚石线锯。下面根据具体示例，对本发明的用于晶锭加工所形成的硅粉的回收方法进行说明，具体示例并不对本发明的范围作出任何限制。示例 1将利用金刚石线锯切割硅晶锭产生的硅粉(500克)加入到1升水(分散剂)中， 超声搅拌处理5分钟，得到硅粉在其中分散均勻的分散悬浮液。利用速度为0. 5m/s的水流对分散悬浮液进行水力分选，得到经过水选的硅粉和杂质粉末，对经过水选的硅粉进行盐酸洗涤、水洗、真空干燥得到硅粉。经过检测所回收的硅粉中不溶于氢氟酸/硝酸溶液的固体物质(主要是金刚石粉)的含量低于lOppm。另外，将杂质粉末进行氢氧化钠水溶液洗涤和水洗，干燥得到金刚石粉末。从所述分散悬浮液提取样品进行扫描电镜检测，结果如图6 所示，硅粉得到了充分分散。示例 2将利用金刚石线锯切割硅晶锭产生的硅粉(500克)加入到密度为1. 5g/cm3的硫酸溶液(浮选介质)中进行浮选，回收在溶液底部的硅粉，水洗后加入到1升50%乙醇溶液 (分散剂)中，超声搅拌处理5分钟，得到硅粉在其中分散均勻的分散悬浮液。利用速度为 0. 3m/s的水流对分散悬浮液进行水力分选，得到经过水选的硅粉和杂质粉末，对经过水选的硅粉进行盐酸洗涤、水洗、真空干燥得到干燥的硅粉。将干燥的硅粉加入到电选仪中进行电选，经过检测所回收的硅粉中不溶于氢氟酸/硝酸水溶液的固体物质的含量低于lOppm。 另外，将杂质粉末进行氢氧化钠水溶液洗涤和水洗，干燥得到金刚石粉末。示例 3将利用金刚石线锯切割硅晶锭产生的硅粉(500克)加入到密度为1. 6g/cm3的氯化铁水溶液(浮选介质)中进行浮选，回收在溶液底部的硅粉，水洗后加入到1升四氢呋喃(分散剂)中，超声搅拌处理5分钟，得到硅粉在其中分散均勻的分散悬浮液。利用速度为0. lm/s的水流对分散悬浮液进行水力分选，得到经过水选的硅粉和杂质粉末，对经过水选的硅粉进行盐酸洗涤、水洗、真空干燥得到干燥的硅粉。将干燥的硅粉加入到电选仪中进行电选，经过检测所回收的硅粉中不溶于氢氟酸/硝酸混合水溶液的固体物质的含量低于 IOppm0将杂质粉末加入到磁选仪中进行磁选，得到经过磁选的金刚石粉末，并且进一步回收了硅粉。示例 4将利用金刚石线锯切割硅晶锭产生的硅粉(500克)加入到密度为1. 6g/cm3的溴化钙水溶液(浮选介质)中进行浮选，回收在溶液底部的硅粉，水洗后加入到1升二甲基亚砜(分散剂)中，超声搅拌处理5分钟，得到硅粉在其中分散均勻的分散悬浮液。利用速度为0. Olm/s的水流对分散悬浮液进行水力分选，得到经过水选的硅粉和杂质粉末，对经过水选的硅粉进行盐酸洗涤、水洗、真空干燥得到干燥的硅粉。将干燥的硅粉加入到电选仪中进行电选，经过检测所回收的硅粉中不溶于氢氟酸/硝酸水溶液的固体物质的含量低于 IOppm0另外，将杂质粉末进行盐酸洗涤和水洗，干燥得到金刚石粉末。将金刚石粉末加入到电选仪中进行电选，得到经过电选的金刚石粉末，并且回收了硅粉。接着，对经过电选的金刚石粉末利用氢氧化钠在80摄氏度下进行碱洗，从而获得进一步纯化的金刚石粉末。示例 5将利用金刚石线锯切割硅晶锭产生的硅粉(500克)加入到密度为1. 6g/cm3的溴化钙水溶液(浮选介质)中进行浮选，回收在溶液底部的硅粉，水洗后加入到1升二甲基亚砜(分散剂)中，超声搅拌处理5分钟，得到硅粉在其中分散均勻的分散悬浮液。利用速度为0. 01m/s的水流对分散悬浮液进行水力分选，得到经过水选的硅粉和杂质粉末，对经过水选的硅粉进行盐酸洗涤、水洗、真空干燥得到干燥的硅粉。将干燥的硅粉加入到电选仪中进行电选，经过检测所回收的硅粉中不溶于氢氟酸/硝酸水溶液的固体物质的含量低于 IOppm0另外，将杂质粉末进行盐酸洗涤和水洗，干燥得到金刚石粉末。将金刚石粉末加入到磁选仪中进行磁选，得到经过磁选的金刚石粉末，并且回收了硅粉。接着，对经过电选的金刚石粉末利用氢氧化钠在80摄氏度下进行碱洗，从而获得进一步纯化的金刚石粉末。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
权利要求
1.一种用于晶锭加工所形成的硅粉的回收方法，其特征在于，包括以下步骤(1)将所述硅粉与分散介质混合，形成分散悬浮液；以及(2)对步骤(1)中所获得的分散悬浮液进行水力分选，得到经过水选的硅粉和杂质粉末。
2.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述硅粉为通过金刚石线锯对硅晶锭切割加工所得。
3.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述硅粉的粒径小于0.1mm。
4.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述分散介质为选自水、乙醇、二乙醇胺、异丙醇、四氢呋喃、丙酮、二甲基亚砜的至少一种。
5.根据权利要求4所述的回收方法，其特征在于，当所述分散介质为水时，其进一步含有聚丙烯酸类分散剂。
6.根据权利要求5所述的回收方法，其特征在于，所述聚丙烯酸类分散剂为聚丙烯酸铵。
7.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，在所述步骤O)中，用于执行所述水力分选的水流速度为0. 001-0. 5m/s。
8.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，在所述步骤O)中，在所述水力分选的装置内加有磁体，以便在磁场环境中执行所述水力分选。
9.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述步骤(1)中在将所述硅粉与所述分散介质混合之后进行超声或机械搅拌。
10.根据权利要求1所述的回收方法，在将所述硅粉与所述分散介质混合之前、或在水力分选之前、或在水力分选之后，使用浮选介质对所述硅粉进行浮选处理，以分离所述硅粉中所包含的密度低于硅粉的颗粒，其中，所述浮选介质的密度为1. 5-2. 3g/cm3。
11.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，进一步包括 对所述经过水选的硅粉进行洗涤、干燥，获得干燥的硅粉。
12.根据权利要求11所述的回收方法，其特征在于，所述硅粉洗涤过程包括以下步骤 首先，将所述经过水选的硅粉进行酸洗，以去除所述硅粉中的金属杂质，并得到含有硅粉的酸洗液；接着，将所述含有硅粉的酸洗液进行固液分离，分离酸洗液和经过酸洗的硅粉； 最后，对所述经过酸洗的硅粉进行水洗，以去除硅粉表面残留的酸液， 其中，所述酸洗液选自盐酸、硫酸、硝酸、盐酸与双氧水的混合液、硫酸与双氧水的混合液的水溶液中的一种或多种。
13.根据权利要求11所述的回收方法，其特征在于，进一步包括对所述干燥的硅粉进行选自电选和磁选的至少一种处理，以进一步分离其中包含的微量不导电颗粒和磁性体颗粒的至少一种。
14.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，进一步包括 对水力分选所得到的杂质粉末进行洗涤、干燥，以获得金刚石粉末。
15.根据权利要求14所述的回收方法，其特征在于，进一步包括 对所述金刚石粉末进行电选或磁选，以进一步纯化所述金刚石粉末。
16.根据权利要求14或15所述的回收方法，其特征在于，使用酸洗液或者碱洗液对所述杂质粉末进行所述洗涤，其中，所述酸洗液为氢氟酸和硝酸的混合水溶液，所述碱洗液为氢氧化钾或氢氧化钠的水溶液；或者使用酸洗液或者碱洗液对经过电选或磁选的金刚石粉末进行洗涤，其中，所述酸洗液为氢氟酸和硝酸的混合水溶液，所述碱洗液为氢氧化钾或氢氧化钠的水溶液。
全文摘要
本发明公开了一种用于晶锭加工所形成的硅粉的回收方法，包括以下步骤(1)将所述硅粉与分散介质混合，形成分散悬浮液；以及(2)对步骤(1)中所获得的分散悬浮液进行水力分选，得到经过水选的硅粉。利用本发明的方法可以有效地回收硅粉。
文档编号C01B33/02GK102275926SQ20111011608
公开日2011年12月14日 申请日期2011年5月5日 优先权日2011年5月5日
发明者李园 申请人:王楚雯