分离回收硅切割废浆料中的Si和SiC

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在过去的10年中光伏产业保持着30%的持续年增长率,并且在未来一段时间内这一增长还将继续增加。2010年增长率已经达到35%,预估到2015年仍将保持在20%。在目前的光伏市场中晶硅太阳能电池占据了90%的地位。在制造硅片的过程中,只有45%-50%的硅料最后能获得硅片。其它的50%-55%在线切割的过程中都以废浆料的形式流失掉,造成了极大的浪费,是多晶硅成本的一个重要限制因素。因此废浆料中高纯硅粉及碳化硅粉的回收研究越来越受到重视。本文主要研究了采取不同的方法从切割废浆料中回收硅和碳化硅。本文采用HF酸浸蚀沉降的方法回收单晶硅切割废浆料中的硅粉。系统地研究了在回收硅粉过程中, HF酸的浓度,HF酸处理的时间,以及在HF酸浸蚀沉降处理前的超声震荡时间等实验条件对回收率和纯度等性能的影响因素。研究表明:在HF酸浓度为2%,HF酸处理时间24h,超声震荡时间60min的条件下,回收得到的粉体中硅的纯度可以达到82wt%,且回收率可以达到62%。此外,本文也提出了一种全新的通过Al-Si合金精炼的方法从线锯切割废浆料中分离回收硅和碳化硅的方法。首先对浆料进行清洗和烘干,然后添加Al粉在1773K的氩气气氛下在真空碳管炉中熔炼。熔炼后得到的Al-Si铸锭的表面有一些六角的晶体出现。我们分别通过X射线衍射,扫描电子显微镜,X射线荧光光谱,电子探针对得到的铸锭进行分析。通过X射线衍射图谱的分析,我们可以得知铸锭上方的六角晶体为A14C3相。通过对扫描电镜图片,X射线衍射图谱,和二次电子的结果分析我们可以得知在Al-Si铸锭中已经没有C元素的存在,说明通过合金精炼的过程可以将碳化硅完全去除。通过这种方法我们可以从切割废浆料中回收硅粉。值得提出的是我们回收得到的硅粉纯度已经满足太阳能电池生产的要求。
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