对《太阳能晶硅片切割废砂浆回收工艺研究》的评述

评审建议

一、有关背景

1、硅片切割废砂浆来源及成份

集成电路用基板、太阳能电池用基板的产品切割，一般用钢丝带动由碳化硅磨料构成砂浆对高纯度单晶或多晶硅棒进行切割。太阳能光伏电池行业的发展带动了整个晶硅生产、晶硅切片及晶硅切割废砂浆回收利用行业的发展。

太阳能硅片切割液废砂浆是硅片切割的必然产物，其组成为：聚乙二醇35%；碳化硅微粉33%；单晶硅微粉9%；水5%和组成切割液其它物质15%；有机胶粒；二氧化硅；金属及金属离子；破碎碳化硅微粉（色素和有机胶粒以及金属及金属离子和破碎碳化硅微粉3%）。

2、硅片切割废液回用价值

废砂浆中主要可回用的是聚乙二醇、碳化硅和单晶硅。每吨废砂浆中含有8%～9%（重量）高纯硅，也就是含有80kg～90kg单晶硅。（单晶硅主要用途是用作半导体材料和利用太阳能光伏发电、供热等。）

每吨废砂浆中含有35%聚乙二醇，也就含有350kg聚乙二醇。（聚乙二醇可用作环氧树脂和聚乙烯醇的增韧剂。）

每吨废砂浆中含有33%碳化硅微粉，即330kg碳化硅。（碳化硅主要用于制作砂轮、砂纸、砂带、油石、磨块、磨头、研磨膏及光伏产品中单晶硅、多晶硅和电子行业的压电晶体等方面的研磨、抛光等。也可用做炼钢的脱氧剂和铸铁组织的改良剂，或者可用做制造四氯化硅的原料，是硅树脂工业的主要原料。）

将切割砂浆中高纯硅粉、碳化硅和聚乙二醇提取出来，进一步用于制备单晶硅或多晶硅原料，还可以解决高纯度硅资源短缺问题，对于资源有效回收利用是一个重要贡献。

回收原料再利用的具体经济价值应以当前市场价格进行测算。

3、主要回收分离技术

当前一般采用物理方法进行分离，即依据各成份的性质先进行固体和液体分离，再进行液体提纯分离。

进行固体和液体分离的主要方法有。离心分离法、旋流分离、浮选法、虹吸法、过滤法、分级法、筛分法、电极法、超声法。

液体提纯分离的主要方法有。压滤、膜过滤和蒸馏。

3.1用于碳化硅微粉分离的方法

1）离心分离法。离心分离借助于离心力，使比重不同的物质进行分离的方法。由于离心机等设备可产生相当高的角速度，使离心力远大于重力，于是溶液中的悬浮物便易于沉淀析出：又由于比重不同的物质所受到的离心力不同，从而沉降速度不同，能使比重不同的物质达到分离。目前生产厂家采用的设备有卧螺离心机，平板离心机，三足式离心机，主要用于聚乙二醇和碳化硅固液分离，以及碳化硅微粉中微小颗粒的分离，大约能将5μm以下的微粒分离。这3种分离设备有各自的特点，可互相配合使用。也可单一使用；

2）旋流分离法。浆液通过水压力从旋流器内壁外侧切向进入，在离心力的作用下，粗粒（重）度的固体颗粒旋转向下，定量或不定量地从下部排渣口流出，而细粒（轻）度的固体颗粒（或清液）从溢流管内向上流出。目前厂家采用的多为小直径旋流分离器；

3）浮选法。固体颗粒自身表面具有疏水性或经浮选药剂作用产生或增强疏水性。疏水就是亲油和亲气体，可在液，气或水—油的界面发生聚集。本方法仅适用于特殊情况，以及单晶硅微粉的提纯上，由于实际运用教少，加之浮选剂的难找，此处不加评述；4）虹吸法。虹吸原理就是连通器的原理，加在密闭容器里液体上的压强，处处都相等。而虹吸管里灌满水，没有气，来水端水位高，出水口用手掌或其他物体封闭住。此时管内压强处处相等。一切安置好后，打开出水口，虽然两边的大气压相等，但是来水端的水位高，压强大，推动来水不断流出出水口。本方法主要在河南地区广泛使用，也称自然沉降法主要适用1200号碳化硅微粉。对于1500目以上的碳化硅微粉，出现沉降速度慢，生产周期长，硅料比较严重的问题；