[发明专利]一种从磨削废液中提取硅粉的方法

说明书

技术领域

本发明利用化学方法从磨削废液中提取硅粉，该磨削废液是硅片制备过程中在双面磨削工序中产生的。通过该方法既可以获得纳米级的硅粉，又可以减少排放磨削废液带来的污染。

背景技术

半导体单晶硅片是大规模集成电路的衬底材料，传统的制备工艺是：切片→倒角→磨片→腐蚀→抛光→清洗，但是对于12英寸硅片，由于对TTV(总厚度变化)和局部平整度的更高的要求，新的制备工艺变为切片→倒角→双面磨削→抛光→清洗。可以看出，以前的磨片工艺变成了现在的双面磨削工艺，磨片工艺和双面磨削工艺的区别主要体现在两方面，一是用的机器设备不同，二是所用的磨削剂不同。磨片工艺用的磨片机硅片是平放，研磨用的磨盘在硅片的上下方；双面磨削工艺用的双面磨削机硅片是垂直放置，磨削用的砂轮在硅片的左下方和右下方。磨片工艺用的研磨剂是由矿物油和粉末状三氧化二铝配制的悬浮液，而双面磨削工艺用的磨削剂就是纯水。双面磨削工艺产生大量的磨削废液，它里面含有大量的硅粉，这种纳米级的硅粉是制造太阳能电池的重要原料，如果能从磨削废液里提取出硅粉，不仅可以变废为宝，而且可以减少磨削废液对环境的污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种从磨削废液中提取硅粉的方法，该方法简便、效果好，不仅可以变废为宝，而且可以减少磨削废液对环境的污染。

为达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：这种从磨削废液里提取硅粉的方法是往磨削废液加盐酸，控制pH在1.0-6.0之间，经静置、分离、干燥。

盐酸浓度为0.1～37％，盐酸温度为15℃～60℃。

经静置、并沉淀完全后，用工具将上层很清的不含硅粉的溶液取出，让下层含硅粉的浑浊的胶体干燥。所述的干燥是用加热或凉干。

本发明的优点是：该方法简便、效果好，不仅可以变废为宝，而且可以减少磨削废液对环境的污染。

具体实施方式

实施例1

将10升磨削废液倒入50升容量的立方形塑料水槽里，往里加10升37％盐酸，测其PH值为1.5，静置7天后，用塑料勺子将上层很清的溶液舀出，待将大部分上层很清的溶液舀出时，改用移液管取上层溶液，这样沉淀了的硅粉就不会因取液而搅上来。最后剩少量溶液，让其自然晾干蒸发，可以得到所要的硅粉。

实施例2

将10升磨削废液倒入50升容量的立方形塑料水槽里，往里加3升37％盐酸，测其PH值为4，静置14天后，用塑料勺子将上层很清的溶液舀出，待将大部分上层很清的溶液舀出时，改用移液管取上层溶液，这样沉淀了的硅粉就不会因取液而搅上来。最后剩少量溶液，让其自然晾干蒸发，可以得到所要的硅粉。

将磨削废液长时间放置，硅粉一直悬浮在废液中几乎不发生沉淀，说明磨削废液是一种胶体。那么我们可以通过改变胶体(磨削废液)的环境特性，比如改变其PH值来达到使磨削废液沉淀出硅粉的目的，这样我们就可以提取出硅粉。我们采用往磨削废液中加盐酸的方法，将混合好的溶液放置在容器里，溶液会分成上下两层，上层是很清的不含硅粉的溶液，下层是含硅粉的浑浊的胶体。并且随时间增加，上下两层的边界向下移动，到7天之后，下层是含硅粉的浑浊的胶体变成薄薄的一层，这个时候，硅粉已经沉淀的差不多完全了。用工具将上层很清的不含硅粉的溶液取出，让下层含硅粉的浑浊的胶体用常规方法(如凉干或加热)干燥，得到所要的硅粉。盐酸是比水更容易挥发的物质，含硅粉的浑浊的胶体自然凉干的过程中，盐酸和水都挥发掉了，提取的硅片不会含有盐酸。取部分硅粉溶于少量水，其PH值为6.8，这也证明了硅粉里不含盐酸。

前面提到，双面磨削工艺用的磨削剂是纯水，磨削用的砂轮是由金刚石做的，砂轮在磨削过程中会发生磨损，因此，磨削废液是由水，硅粉和极少量的金刚石微粒构成，那么磨削废液的沉淀物是由硅粉和极少量的金刚石微粒构成。但是，因为金刚石微粒含量很少，同时硅粉中含少量金刚石微粒对以后的运用几乎没有影响，所以，没有必要对含少量金刚石微粒的硅粉进行再分离。