本发明涉及一种硅肥原料的生产工艺，尤其涉及一种利用多晶硅铸锭后熔融石英坩埚制备硅肥原料的工艺。
背景技术：
硅作为地球上含量第二的重要元素，是除了氮、磷、钾之外植物所必须的第四大营养元素，尤其是对水稻这类喜硅植物来说，在其生长过程中及时补充硅元素可以形成硅质细胞，明显增强作物的抗病性、抗倒伏能力等；此外，硅的存在还可以促进植物对其他营养成分的吸收，增强植物光合作用，达到进一步提高作物产量的作用，目前，市场上的硅肥主要是以高炉矿渣为原料的“枸溶性”硅肥，其可溶性硅含量极低，肥效很差，因此，如何提高硅肥的有效性一直是制约硅肥发展的瓶颈。
中国发明专利公布了一件授权专利“一种液体硅肥及其生产工艺”，专利号为“zl200810238522.x”是由工业原料硅酸钾或硅酸钠配合其他辅料制得，在生产时通过添加生化黄腐酸、螯合剂、微量元素、尿素等辅料混合制得液体硅肥，其主要作用成分“可溶性硅”和其他辅料均是直接购买所得，从成本上讲，不具备竞争力。
另一方面，随着社会的发展，以多晶硅太阳能电池为代表的光伏行业得到了飞速的发展，而多晶硅铸锭是制备多晶硅太阳能电池的重要环节之一，在这一过程中所使用的石英坩埚则是一次性用品，消耗量特别大，在铸锭完成之后，熔融的石英坩埚转化为方石英材料，并成为工业废弃物，过去的处理方式一般是简单破碎之后作为建筑填料来使用，目前已发展为需要支付运费才有人愿意拉走，今后，随着环保政策的不断完善，还将作为工业固废进行处理并支付巨额处置费用，这样不仅造成了极大的资源浪费，同时还增加了制备多晶硅电池的成本；因此，如何有效利用废石英坩埚已成为光伏行业亟待解决的问题，如果能将废坩埚通过一定的处理转变成高附加值产品，不仅可以节约以往在处理废坩埚上所花费的费用并解决工业废渣带来的环境问题，还会带来一定的经济收入。
中国发明专利说明书公布的授权专利“多晶硅铸锭后熔融石英坩埚再生方法”，专利号为“zl201410155232.4”和“一种利用废弃石英坩埚制备的方石英质电瓷”，专利号为“zl201210532204.0”分别介绍了两种处置熔融石英坩埚的方法，但是这两种方法都需要对石英坩埚进行高温煅烧，生产成本极高，且其产品的附加值较低，经济可行性较差。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，解决熔融石英坩埚的处置问题，克服现有技术的缺点，提供一种利用多晶硅铸锭后熔融石英坩埚制备硅肥原料的工艺，该工艺使废弃坩埚得到了充分的利用，将原本需要付费处理的工业固废转化为具有较高附加值的农业用硅肥，实现资源再生的目的，不仅解决了工业固废的问题，而且做到了资源的循环利用，同时创造了一定的效益。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种利用多晶硅铸锭后熔融石英坩埚制备硅肥原料的工艺，该硅肥原料按质量百分比计包括以下组分：可溶性硅：30~40%，腐殖酸盐：20~25%，余量为水，其中：
可溶性硅为硅酸钠或硅酸钾，腐殖酸盐为腐殖酸钾或腐殖酸钠；
利用多晶硅铸锭后熔融石英坩埚制备硅肥原料的工艺具体包括以下步骤：
（1）将铸锭后的熔融石英坩埚先进行物理粗破，得到尺寸为15~30cm的坩埚碎片；
（2）使用颚式破碎机对步骤（1）中的坩埚碎片进行二次细破，让碎片转变为粒径2~5cm的碎块；
（3）使用球磨机将步骤（2）中的坩埚碎块进行球磨，得到粒径为800~1000目的石英粉末；
（4）将上述石英粉末加入到装有饱和的氢氧化钾/氢氧化钠溶液的反应釜中，并通过碱的补充调节ph，同时利用加热套使反应釜内温度维持在90~100℃范围内，反应2~3小时，待反应完全，石英粉末消耗完毕，等反应液冷却后过滤，滤液备用；
（5）向上述滤液中添加腐殖酸，调节其ph至7~9，将得到的产物进行浓缩，即得到硅肥原料。
本发明进一步限定的技术方案是：
进一步的，前述利用多晶硅铸锭后熔融石英坩埚制备硅肥原料的工艺，步骤（1）中在对熔融石英坩埚进行物理粗破时采用工业级冲击钻电锤粗破。
前述利用多晶硅铸锭后熔融石英坩埚制备硅肥原料的工艺，步骤（4）中在石英粉末与碱进行反应过程是调节ph值保持在13，反应条件为90~100℃。
前述利用多晶硅铸锭后熔融石英坩埚制备硅肥原料的工艺，在进行步骤（1）的物理粗破前先对铸锭后的熔融石英坩埚进行清洗分拣，具体为：采用超声波并且使用弱酸溶液进行清洗，弱酸溶液为盐酸、醋酸及水的混合物，其中按体积比盐酸：醋酸：水=2:1:100的比例混合，清洗时控制弱酸溶液的温度为40-50℃，清洗2-3h。
前述利用多晶硅铸锭后熔融石英坩埚制备硅肥原料的工艺，步骤（5）中对产物浓缩后进行晾干处理，具体为：在温度为60℃，湿度为40%的室内自然晾干2-3h。
本发明的有益效果是：
将多晶硅铸锭用熔融石英坩埚作为硅肥原料的“硅”源，既获得了纯度高、储量足的免费“硅”源，又能让本已是工业固废的石英坩埚变废为宝，资源再生。
步骤（3）使用球磨机将步骤（2）中的坩埚碎块进行球磨，利用超细粉体技术，将具有反应惰性的熔融石英坩埚粉末化，提高其反应速率。
利用腐殖酸对反应后的混合溶液进行中和，来中和过量的碱，实现ph值的中性，既能降低ph值至正常范围，又能使硅肥原料中引入腐殖酸，进一步提高其肥效。
本发明的硅肥原料和生产工艺，针对现有多晶硅铸锭后熔融石英坩埚处置难题和现有农业用硅肥的吸收率低的问题，利用资源再生、综合利用的思维，以简单的化学反应，将石英坩埚转化为富含“可溶性硅”的硅肥原料，为开发利用光伏行业中的工业废弃物开辟了新方向。
附图说明
图1为本发明的实施例的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种利用多晶硅铸锭后熔融石英坩埚制备硅肥原料的工艺，该硅肥原料包括熔融石英坩埚、氢氧化钾、腐殖酸，通过化学反应，形成以“硅酸钾”为主要成分，腐殖酸钾为辅助成分的硅肥原料；
如图1所示，利用多晶硅铸锭后熔融石英坩埚制备硅肥原料的工艺，具体包括以下步骤：
（1）利用工业级冲击钻电锤将铸锭后大片的熔融石英坩埚先进行物理粗破，得到尺寸为15~30cm的坩埚碎片；
（2）使用颚式破碎机对步骤（1）中的坩埚碎片进行二次细破，让碎片转变为粒径2~5cm的碎块；
（3）利用超细粉体技术，使用球磨机将步骤（2）中的坩埚碎块进行球磨，得到粒径为800~1000目的方石英粉末，所得的粉体浆料注入原料浆池备用；
（4）在反应釜中加入200公斤的方石英粉体浆料(30wt%)、140公斤的氢氧化钾和50公斤水，并通过碱的补充使ph值保持在13，同时利用加热套使反应釜内温度维持在90~100℃范围内，反应2~3小时，反应完毕后冷却过滤，滤液备用；
（5）在滤液中加入硝基腐殖酸120公斤，将ph值调节至8，然后将得到的产物进行浓缩，得到硅酸钾含量30%，腐殖酸钾26%，其余为水的产品，即为本发明的500公斤硅肥原料。
在本实施例中，在进行步骤（1）的物理粗破前先对铸锭后的熔融石英坩埚进行清洗分拣，具体为：采用超声波并且使用弱酸溶液进行清洗，弱酸溶液为盐酸、醋酸及水的混合物，其中按体积比盐酸：醋酸：水=2:1:100的比例混合，清洗时控制弱酸溶液的温度为40℃，清洗3h；步骤（5）中对产物浓缩后进行晾干处理，具体为：在温度为60℃，湿度为40%的室内自然晾干2h。
实施例2
本实施例提供一种利用多晶硅铸锭后熔融石英坩埚制备硅肥原料的工艺，具体包括以下步骤：
（1）利用工业级冲击钻电锤将铸锭后大片的熔融石英坩埚先进行物理粗破，得到尺寸为15~30cm的坩埚碎片；
（2）使用颚式破碎机对步骤（1）中的坩埚碎片进行二次细破，让碎片转变为粒径2~5cm的碎块；
（3）利用超细粉体技术，使用球磨机将步骤（2）中的坩埚碎块进行球磨，得到粒径为800~1000目的方石英粉末，所得的粉体浆料注入原料浆池备用；
（4）在反应釜中加入200公斤的方石英粉体浆料(30wt%)、120公斤的氢氧化钠溶于50公斤水，并通过碱的补充使ph值保持在13，同时利用加热套使反应釜内温度维持在90~100℃范围内，反应2~3小时，反应完毕后冷却过滤，滤液备用；
（5）在滤液中加入硝基腐殖酸120公斤，将ph值调节至8，然后将得到的产物进行浓缩，得到硅酸钾含量31%，腐殖酸钾26.5%，其余为水的产品，即为本发明的450公斤硅肥原料。
在本实施例中，在进行步骤（1）的物理粗破前先对铸锭后的熔融石英坩埚进行清洗分拣，具体为：采用超声波并且使用弱酸溶液进行清洗，弱酸溶液为盐酸、醋酸及水的混合物，其中按体积比盐酸：醋酸：水=2:1:100的比例混合，清洗时控制弱酸溶液的温度为50℃，清洗2h；步骤（5）中对产物浓缩后进行晾干处理，具体为：在温度为60℃，湿度为40%的室内自然晾干3h。
本发明研制一种能够被植物高效吸收的硅肥原料及其生产工艺，以将原本需要付费处理的工业固废转化为具有较高附加值的农业用硅肥，实现资源再生的目的；熔融石英坩埚在铸锭完成后属于工业固废，目前的处理方式仅仅是破碎后筑路使用，严重浪费了资源，且还需支付相关运费。我们所提供的技术使废弃坩埚得到了充分的利用，不仅解决了工业固废的问题，而且做到了资源的循环利用，同时创造了一定的效益，具有十分重要的经济价值和社会意义。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。