[发明专利]一种回收金刚线切割硅粉废料的设备和方法

说明书

本发明公开了一种回收金刚线切割硅粉废料的设备和方法，所述方法具有如下步骤：块状硅粉废料从上料漏斗进入，并通过自加热破碎滚筒粉碎干燥；经过粉碎干燥的硅粉废料进入热处理室热处理；热处理后的硅粉废料落入粉槽，并通过旋转电机控制螺旋杆转速，使落在传送带上的硅粉废料的厚度为6‑10cm；待落在传送带上的硅粉废料的厚度稳定后，开启连续光纤激光器对硅粉废料进行熔炼；熔炼后得到的硅块经过冷却装置充分冷却后，进入振动筛，筛上硅块进行超声清洗及烘干。本发明得到具有一定体积和金属光泽的硅块，方便后续进一步熔炼提纯；以100℃干燥后的粉体为原材料基准，出成率控制在95％以上，得到硅块的纯度在99.7％以上。

技术领域

本发明涉及一种回收金刚线切割硅粉废料的设备和方法。

背景技术

随着电池装配技术以及熔炼技术的不断进步，晶硅太阳能电池制备的总成本不断降低，但切割硅片的成本却一直居高不下，约占总成本的30％。在现有的应用最为广泛的多线切割技术的前提下，切割下来的硅粉废料约占硅棒总质量的50％，大量的高纯硅在该过程中被浪费。通过改进现有的切割技术来降低成本的难度会越来越大，所以大多数学者开始转向切割废料的研究。金刚线切割是近两年新兴的一种多线切割技术，由于其是一种固着磨料切割技术，如果采用纯水进行切割，其切割产生的高纯硅粉可以直接进行回收利用，相当于再造了一个晶硅市场，是最有可能从源头上解决硅粉回收问题的切割技术。因此，研究金刚线切割硅粉废料的回收势在必行。

目前，针对金刚线切割硅粉废料回收的研究较少。已发表的文章中包括：等离子熔炼、感应熔炼、以及溴氢化、反应堆气溶胶等化学方法，均存在易氧化，易引入其他杂质、能耗高、操作过程复杂，不利于规模化生产等缺点。传统的造渣精炼法，虽然可以实现工业化生产，但其最大的短板是出成率较低，仅为60％左右，因此限制了其进一步发展。工业上针对这种有刺激性气味，易燃且污染环境的废料，通常选择低价卖给铝合金厂或者钢厂作为一种少量的合金添加原料，难以实现其最大的利用价值。因此，急需一种简单高效的新技术来解决硅粉废料的预处理问题。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种回收金刚线切割硅粉废料的设备和方法。本发明首次将激光技术引入到硅粉废料处理过程当中。由于其能量密度高，在合适的工艺参数控制下，可以使硅粉在未来得及发生严重氧化的前提下将硅粉融化成具有一定体积的硅块，同时兼具一定的杂质去除效果。且该方法较目前现有的研究方法有，成本低、能量利用率高、熔炼过程不引入任何杂质、环境污染小、出成率高等优点，生成的硅块可以采用任何一种传统的熔炼设备进行进一步熔炼提纯，是目前最有效且利于规模化生产的一种硅粉废料前处理的方法。

本发明采用的技术手段如下：

一种回收金刚线切割硅粉废料的设备，包括粉体预处理装置，连续激光熔炼装置和冷却收集装置；

所述粉体预处理装置包括自加热破碎装置和热处理装置；

所述自加热破碎装置包括依次连通的上料漏斗、粉碎室和下料漏斗，所述粉碎室内设有两个自加热破碎滚筒，两个所述自加热破碎滚筒之间具有破碎硅粉废料和走料的缝隙，所述缝隙位于所述上料漏斗的出料口和所述下料漏斗的进料口之间；

工业上的切割废液一般会经过压滤处理，因此得到的硅粉废料呈块状且含有35％左右的水分，要先通过所述自加热破碎装置破碎干燥成粉才能进行热处理。

所述热处理装置包括热处理室，所述热处理室的上端具有与所述下料漏斗连通的热处理进料口，所述热处理室的下端具有热处理出料口，所述热处理室的侧壁上方设有尾气排口，所述尾气排口与尾气处理装置连通；

热处理时通过流动保护气将分解产生的气体带出，进入所述尾气处理装置，检测合格后排入大气。

所述连续激光熔炼装置包括螺旋加粉装置，传送装置，气体保护装置，连续光纤激光器和吸尘装置；