[发明专利]一种多晶硅铸锭后熔融石英坩埚回收再利用的方法

说明书

本发明属于资源再生技术领域，涉及了一种利用多晶硅铸锭后熔融石英坩埚制备高纯硅的方法。具体步骤为：1)对熔融石英坩埚进行初级破碎；2)对坩埚碎片进行除杂；3)对除杂后的坩埚碎片进行二级破碎；4)对坩埚碎块进行球磨，得到粒径分布800～1000目的石英粉末；5)在石英粉末料浆中加入碳化硅粉料和粘结剂，压制成型，烘干备用；6)将压制后的混合物在矿热炉或电弧炉中高温冶炼、定向凝固，制备出工业硅、高纯硅或太阳能级晶体硅。本发明有效地利用了废弃的熔融石英坩埚，不仅节约了企业在处理废弃石英坩埚上的成本，还以废弃石英坩埚为原料，制备各种不同级别的硅产品，实现了资源再生，符合循环经济的特征，具有较大的经济价值和社会意义。

技术领域

本发明属于资源再生技术领域，涉及一种多晶硅铸锭后熔融石英坩埚回收再利用的方法。

背景技术

随着社会的发展，以多晶硅太阳能电池为代表的光伏行业得到了飞速的发展。而多晶硅铸锭是制备多晶硅太阳能电池的重要环节之一，在这一过程中所使用的石英坩埚则是一次性用品，消耗量特别大。在铸锭完成之后，熔融的石英坩埚转化为方石英材料，并成为工业废弃物。过去的处理方式一般是简单破碎之后作为建筑填料来使用，目前已发展为需要支付运费才有人愿意拉走。今后，随着环保政策的不断完善，还将作为工业固废进行处理并支付巨额处置费用。这样不仅造成了极大的资源浪费，同时还增加了制备多晶硅电池的成本。因此，如何有效利用废石英坩埚已成为光伏行业亟待解决的问题。如果能将废坩埚通过一定的处理转变成高附加值产品，不仅可以节约以往在处理废坩埚上所花费的费用并解决工业废渣带来的环境问题，还会带来一定的经济收入。

中国发明专利说明书公布的授权专利“多晶硅铸锭后熔融石英坩埚再生方法”，专利号为“ZL201410155232.4”和“一种利用废弃石英坩埚制备的方石英质电瓷”，专利号为“ZL2012105532204.0”分别介绍了两种处置熔融石英坩埚的方法。但是这两种方法都需要对石英坩埚进行高温煅烧，生产成本极高，而且其产品的附加值较低，经济可行性较差。

发明内容

本发明的目的在于解决熔融石英坩埚的处置问题，研制一种坩埚再生产品及其制备方法，以将原本需要付费处理的工业固废转化为具有较高附加值的坩埚再生产品，实现资源再生的目的。熔融石英坩埚在铸锭完成后属于工业固废，目前的处理方式仅仅是破碎后筑路使用，严重浪费了资源，且还需支付相关运费。我们所提供的技术使废弃坩埚得到了充分的利用，不仅解决了工业固废的问题，而且做到了资源的循环利用，同时创造了一定的效益，具有十分重要的经济价值和社会意义。

本发明是为解决当前技术不足所提供的一种多晶硅铸锭后产生的熔融石英坩埚回收再利用的技术，根据产品再生产品的纯度不同，分为工业硅(98～99％)、高纯硅(99.9～99.999％)、太阳能级晶体硅(99.9999％以上)。

一种多晶硅铸锭后熔融石英坩埚回收再利用的方法，包括以下步骤：

(1)将铸锭后的熔融石英坩埚先进行物理粗破，得到坩埚碎片；

(2)将坩埚碎片放入弱酸或水中浸泡，然后进行超声除杂，去除坩埚碎片上的微量杂质；

(3)使用颚式破碎机对去杂后的坩埚碎片进行二次细破；；

(4)使用球磨机对坩埚碎块进行球磨，利用超细粉体技术，得到石英粉末；

(5)将步骤(4)得到的石英粉末制成石英料浆，在石英料浆中加入碳化硅粉料及粘结剂，进行混合配料，压制成型，烘干至含水量≤5％备用；

(6)将烘干后的混合料放入矿热炉或电弧炉，进行高温熔炼，制成工业硅块或高纯硅块；

(7)在真空度≤1000Pa、温度>1460℃、冷却速率≤200mm/min条件下，将步骤(6)得到的工业硅块或高纯硅块进行定向凝固，出炉冷却后去除硅锭底部和顶部的杂质，得到太阳能级晶体硅。