[发明专利]一种去除单多晶硅切削液中微量水分的方法和装置

说明书

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体涉及一种去除单多晶硅切削液中微量水分的方法和装置。

背景技术

在单、多晶硅的加工过程中，国际上通常使用线切割设备将硅棒切割成不同直径和厚度的片材。切割中使用高硬度的碳化硅微粉作为主要的切削介质，为使碳化硅微粉在切削过程中均匀分散，及时带走切削产生的巨大摩擦热，通常需要将碳化硅微粉按照一定比例加入到切削液中，配置成均匀、稳定、分散性好的砂浆用于硅片的切割。

切削液的主要成分为聚乙二醇，在线切割过程中，要求切削液要有合适的粘度、流变性和分散性，才能使碳化硅颗粒在其中稳定分散，从而防止颗粒粘结，避免在硅片表面形成短粗的浅划线，造成硅片损伤；切削液也要有一定的带砂能力，才能保证有足够的切削力，提高硅片的切割效率。

切削液的一端通过氢键吸附在碳化硅颗粒表面，另一端伸向远处，吸附另外一颗碳化硅颗粒，形成空间位阻作用，从而达到分散碳化硅的目的。由于水分子为强极性分子，更容易和切削液之间形成氢键。在切削液的量一定的情况下，如果切削液的氢键有一部分被水分子占据了，那么对碳化硅颗粒的吸附量就会减少，造成砂浆的悬浮能力不足，出现碳化硅颗粒大量沉积、团聚，进而影响硅片切割的稳定性、效率和硅片的切割质量。因此，硅棒切割过程对切削液的含水率要求较高。

切削液的含水率一般要小于0.5％，可是由于切削液与水无限互溶，极易吸水(切削液在湿度为80％的空气中静置12h，含水率上升约1-3％)，在湿度较大的环境中，如果切削液的储藏容器密封不好，切削液的含水率会增加。目前在切削液的生产或回收企业中，针对水分的上升，除了重新减压蒸馏，没有更好、更简便的方法，这样做的缺点是：1.减压蒸馏是一个动态平衡过程，多次减压蒸馏，回收液的主要成分和组分会发生变化，从而影响切削液的使用效果；2.多次进行减压蒸馏，能耗升高，企业的成本会上升。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种简单、有效地去除单多晶硅切削液中微量水分的方法及其装置。

一种去除单多晶硅切削液中微量水分的方法，步骤如下：

将含有微量水分的切削液用离心泵通过进料管送入内装干燥剂的干燥装置，切削液与干燥装置中的干燥剂进行充分交换后，从出料管排出含水率合格的切削液，所述干燥剂为分子筛或氧化铝微球中混入少量变色硅胶。

该方法还包括干燥剂再生步骤，当干燥剂中的变色硅胶彻底变为红色时，向干燥装置中通入温度为120℃的热干空气对干燥剂进行干燥再生。

通过控制干燥剂的量和/离心泵的流量来得到不同含水率的切削液。

所述装置由进料管、干燥装置和出料管组成，其中干燥装置由壳体、干燥剂和液体分布器组成，所述壳体上设有视窗且其内装有干燥剂和液体分布器，所述进料管和出料管分别与干燥装置的两端相连接，所述干燥剂为分子筛或氧化铝微球中混入少量变色硅胶。

用变色硅胶做指示剂来考察干燥剂的吸附程度，通过液体分布器使切削液在干燥装置中均匀分布。

所述壳体为耐腐蚀不锈钢管或玻璃钢管。

所述液体分布器为堰盘式或堰槽式。

本发明具有装置简单、操作简便、脱水效果好、分子筛可反复再生使用、再生处理简单、降低企业成本、减少能耗等优点。

具体实施方式

实施例一

用直径0.5米、长度1.6米的干燥装置，内部装满长度为1.0米的4A分子筛，在分子筛中均匀混入质量分数为5％的变色硅胶。将含水率为0.8％的切削液从干燥装置的进料口用离心泵打入，离心泵的流量为10m³/h，从出料口得到含水率0.37％的切削液。

当分子筛中间位置的硅胶彻底变为红色时，对分子筛和硅胶用120℃的热干空气进行干燥再生20min。再生后的分子筛和硅胶重新作为干燥剂对切削液进行脱水干燥，在同样的条件下，从出料口得到的切削液的含水率为0.38％。

实施例二

用直径0.8米、长度3.0米的干燥装置，内部装满长度为2.0米的4A分子筛，在分子筛中均匀混入质量分数为5％的变色硅胶。将含水率为0.8％的切削液从干燥装置的进料口用离心泵打入，离心泵的流量为10m³/h，从出料口得到含水率0.29％的切削液。

当分子筛中间位置的硅胶彻底变为红色时，对分子筛和硅胶用120℃的热干空气进行干燥再生20min。再生后的分子筛和硅胶重新作为干燥剂对切削液进行脱水干燥，在同样的条件下，从出料口得到的切削液的含水率为0.29％。

实施例三