[发明专利]一种用含硅固体废弃物生产工业硅的方法

说明书

本发明为一种用含硅固体废弃物生产工业硅的方法。一种用含硅固体废弃物生产工业硅的方法，包括：(1)将含硅固体废弃物置于酸性溶液中进行浸泡后，固液分离，对固相进行清洗，得硅渣；(2)将硅渣通过造粒机制成硅渣颗粒；(3)将硅渣颗粒和造渣剂混合均匀后，置于熔炼装置中，再在表面覆盖助剂，加热至完全融化后，去除表面渣液，得硅液；(4)将所述的硅液倒入模具中，冷却后，得工业硅。本发明所述的一种用含硅固体废弃物生产工业硅的方法，在熔炼之前，将硅渣中的主要杂质为二氧化硅和铁、铝、钙、铜等金属进行有效去除，从而使硅渣中的硅能够得到最大化的利用。

技术领域

本发明属于多晶硅技术领域，具体涉及一种用含硅固体废弃物生产工业硅的方法。

背景技术

多晶硅生产工艺过程中，冷氢化及还原工段物料经过氯硅烷回收后，会产生一定数量的、含有硅、氯硅烷及高沸物的渣浆物料。渣浆主要由固相的硅粉颗粒和液相的四氯化硅、三氯化硅、高沸物和少量金属氯化物等成份组成。

近年来，多晶硅生产过程中产生的硅渣浆，其主要的处理方法有水解法、裂解法、萃取法、精馏法、焚烧法等，这些方法的主要目的都是回收氯硅烷，进行再利用、或无害化处理后填埋，但并没有专门针对氯硅烷回收后的固体硅渣再利用的技术。比如，多晶硅生产企业通常会对硅渣浆进行渣浆干法回收及高沸裂解，除了将渣浆中氯硅烷、高沸物回收外，还有硅未回收。废渣则再进行水解、压滤，得到固相废弃物。该固体废弃物主体为二氧化硅和硅粉颗粒，以及少量氢氧化铁、氢氧化铝等。但是，目前无法通过常规方法对硅粉等杂质进行分选利用，造成其无法被利用，从而使得宝贵的资源被浪费，最终导致经济效益受到显著影响。

随着多晶硅产能的扩大，将有更多的含硅固体以工业废弃物填埋掉；现在各多晶硅厂家对硅渣浆中氯硅烷的回收技术日渐成熟，亟待解决的是如何将多晶硅生产过程中产生的含硅固体废弃物再利用的技术研发，解决填埋造成的土地环境污染以及硅资源的浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用含硅固体废弃物生产工业硅的方法，以多晶硅生产过程中含硅固体废弃物为原料，在去除杂质后，用于生产工业硅，实现了对含硅固体废弃物再利用的效果。

为了实现上述目的，所采用的技术方案为：

一种用含硅固体废弃物生产工业硅的方法，包括以下步骤：

(1)将含硅固体废弃物置于酸性溶液中进行浸泡处理后，固液分离，对获得的固相进行清洗，得硅渣；

(2)将所述的硅渣通过造粒机，制成含水率小于8％的硅渣颗粒；

(3)将所述的硅渣颗粒和造渣剂混合均匀后，置于熔炼装置中，再在表面覆盖助剂，加热至完全融化后，去除表面渣液，得硅液；

(4)将所述的硅液倒入模具中，冷却后，得工业硅。

进一步地，所述的步骤(1)中，酸性溶液中含有盐酸、氢氟酸和硝酸再进一步地，所述的盐酸的质量分数为5-15％；

所述的氢氟酸的质量分数为0.5-8％；

所述的硝酸的质量分数为0.1-2％。

进一步地，所述的步骤(1)中，浸泡处理的同时进行搅拌，浸泡不少于24h。

进一步地，所述的步骤(1)中，含硅固体废弃物和酸性溶液的质量比为1:3。

进一步地，所述的步骤(1)的清洗过程中，固液比为1:10-15，水温大于4℃，清洗6h。

进一步地，固相的含水率小于30％，硅渣的含水率小于30％。

进一步地，所述的步骤(2)中，硅渣颗粒为5-10mm的球状或圆柱状。

进一步地，所述的步骤(3)中，硅渣颗粒、造渣剂和助剂的质量比为100:0.5-2：0.5-15。