[发明专利]利用晶体硅切割废粉料冶炼硅铁的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用晶体硅切割废粉料冶炼硅铁的生产方法，属于回收利用晶体 硅切片的废粉料来冶炼硅铁产品的生产技术领域。

背景技术

随着全球太阳能光伏产业的高速发展，对晶体硅产品（包括多晶硅和单晶硅）的市 场需求量日益增大，晶体硅切片行业的加工规模也越来越大。迄今为止，在我国现行晶体硅 切片行业中，大都是采用技术较为成熟的“线切割”切片工艺，它是由机器导轮带动钢丝线 高速运转将以聚乙二醇为主要成份的切割液和碳化硅微粉混合的砂浆送到切割区对晶体 硅锭进行切割来完成切片作业。在切片作业过程中会有大量硅粉末（约占晶体硅锭重量的 20%—40%）掉入切割液中，当切割液中沉积的硅粉末数量逐渐增多时就会影响切割性能而 成为含硅砂浆废料被排弃。据调查了解：我国晶体硅切片行业每年排放废弃的切割砂浆废 料的数量十分巨大，在排弃的砂浆废料中主要含有约30%的高纯单质硅、35%的碳化硅、20% 的聚乙二醇和水以及少量的铁氧化物。现行晶体硅切片行业仅对砂浆废料中容易提取的聚 乙二醇采取了回收利用的技术措施，而对提取聚乙二醇后剩余的大量尾粉料（主要是硅粉 末废料和部分碳化硅及钢丝线消耗的铁氧化物混合物，它是以高纯硅和碳化硅为主要成分 且具有高载能、强还原特性的硅资源）却一直没有采取处理措施，大量的尾粉料长期以来一 直都是随意堆放废弃于周边场地而形成巨大的“粉堆山”，这已成为一个严重威胁环境安 全、一时又难于消化解决的“粉堆山”污染公害，已被当地环保部门列为重点监测的高危污 染点；由于这些尾粉料还具有较强的化学活性，极易发生自燃现象甚至引发粉爆事故，同时 也被消防部门列为重点防范对象。这已成为长期困扰我国晶体硅切片行业生存和发展的一 个严峻问题，怎样开发利用尾粉料进而解决晶体硅切片行业的污染问题将是关系到我国光 伏产业能否持续发展的一个重大技术课题。根据冶金理论分析：在这些尾粉料中含有的具 有高储能强还原特性的单质晶体硅和碳化硅应当是冶金行业生产冶炼硅铁产品所需的硅 原料，怎样开发利用晶体硅切片行业堆积废弃的这座巨大的“粉堆山”硅资源并用作冶炼硅 铁产品的原料？这正是本发明想要解决的一个技术课题。

发明内容

本发明的目的旨在现有冶金技术的基础上提出一种利用晶体硅切割废粉料冶炼 硅铁的生产方法，它能有效解决晶体硅切片行业因大量尾粉料堆放造成的环境污染问题， 又为冶炼硅铁产品开发了一个高储能强还原性的硅资源原料宝库和一个高效低耗的硅铁 生产新工艺。可极大地降低冶炼硅铁的生产成本，对冶金行业开展节能减排降耗、资源综合 利用工作具有显著的环保效应和巨大的经济效益。

本发明的目的是通过如下技术方案来实现的：

一种利用晶体硅切割废粉料冶炼硅铁的生产方法，其特征在于：它依次按以下步骤进 行，

①计量配料：按下述重量份配比计量称取物料，

硅石原料1份，

晶体硅切割废粉料0.03—1.20份，

焦炭0.25—0.52份，

铁质原料0.05—0.35份，

上述“晶体硅切割废粉料”是指对多晶硅、单晶硅切片作业所产生的切割砂浆废料进行 回收得到的硅粉末废料；

②入炉冶炼：将“计量配料”步骤中按重量份配比计量称取的物料输入铁合金冶炼矿 热炉内，按冶炼硅铁要求的生产工艺进行冶炼作业；

③铁水浇注：对冶炼合格的液态铁水进行扒除炉渣作业后，将铁水浇注于锭模内；

④精整去渣：待冷却后进行精整作业去除夹带炉渣，即可制得硅铁产品。

更进一步地说，在“计量配料”步骤中，它是按下述优化的重量份配比计量称取物 料：

硅石原料1份，

晶体硅切割废粉料0.50—0.90份，

焦炭0.35—0.45份，

铁质原料0.15—0.25份。

在“计量配料”步骤中，它是按下述进一步优化的重量份配比计量称取物料：

硅石原料1份，

晶体硅切割废粉料0.70份，

焦炭0.40份，

铁质原料0.20份。