一种用于回收利用硅切割废砂浆分离出的固体硅渣的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种用于回收利用硅切割废砂浆分离出的固体硅渣的装置，该装置包括：进行气化反应的反应器，将气体输送入反应器的进气系统，以及将气化反应产生气体导出反应器并冷凝进行收集的产物收集系统；反应器设置温控设备，反应器中部为主反应区，下部设置气体分布器，上部设置过滤器；反应器底部设有原料气体进口和固体排渣口，顶部设置固体进料口和产物气体出口；进气系统包括气源，通过管道与反应器底部的原料气体进口连通；产物收集系统包括冷凝器，冷凝器的上游端与反应器顶部的产物气体出口连通，冷凝器下游端依次串接冷凝液体收集装置以及尾气处理装置。利用本实用新型专利技术的装置，可实现对硅切割废硅渣高效、低成本回收利用。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术提供一种用于回收利用硅切割废砂浆分离出的固体硅渣的装置，该装置包括：进行气化反应的反应器，将气体输送入反应器的进气系统，以及将气化反应产生气体导出反应器并冷凝进行收集的产物收集系统；反应器设置温控设备，反应器中部为主反应区，下部设置气体分布器，上部设置过滤器；反应器底部设有原料气体进口和固体排渣口，顶部设置固体进料口和产物气体出口；进气系统包括气源，通过管道与反应器底部的原料气体进口连通；产物收集系统包括冷凝器，冷凝器的上游端与反应器顶部的产物气体出口连通，冷凝器下游端依次串接冷凝液体收集装置以及尾气处理装置。利用本技术的装置，可实现对硅切割废硅渣高效、低成本回收利用。【专利说明】-种用于回收利用硅切割废砂浆分离出的固体硅渣的装置
本技术提供了一种用于回收利用硅切割废砂浆分离出的固体硅渣的装置，属 于硅材料线切割废砂浆的回收分离
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技术介绍
硅材料线切割废砂浆（简称硅切割废砂浆）是在硅晶片材的加工过程中对高纯度 的单晶硅和多晶硅胚料进行线切割过程中产生的一种废料，主要来自集成电路用基板和太 阳能电池基板的多线切割和打磨抛光过程中。硅切割废砂浆主要成分包括碳化硅（SiC)、聚 乙二醇（PEG)、硅（Si)粉和铁（Fe)等。由于切割丝的直径和Si片的厚度很接近，按理论计 算会有44%的多晶硅被切磨为高纯Si粉进入到切割液，而实际切割过程中会有更多晶硅 以Si粉的形式进入到切割液中而损失。在切割过程中，随着大量Si粉和少量金属屑逐渐 进入了切割液，最终导致切割液不能满足切割要求而成为废料浆。而切割废料浆的C0D(化 学需氧量）值大大超过废水排放标准，按环保要求是禁止排放的。 另外，废料浆中的高纯Si粉、PEG、SiC都是很有价值的工业原料，如果能将它们进 行综合回收利用，将减少环境污染，提高资源的利用率。 在现有技术中，回收PEG的一般是先采用过滤或离心分离将料浆进行固液分离， 然后将得到的液体进行脱水或蒸馏，即可得到PEG。回收SiC的方法一般是将固液分离得到 的固体进行酸洗除铁、碱溶除硅（Si)，然后经干燥后气流分级得到SiC微粉。也有的做法是 将切割液通过旋流离心等方法分离出有用的部分大颗粒SiC，剩余浆液部分再进行固液分 离回收PEG。这些方法在回收PEG、有用的大颗粒SiC后的固体废渣中，主要是含有大量的 原有高纯硅（Si)微粉和未达标不能返回应用的碳化硅（因而这些废渣统称硅渣）。但是由 于这些切割废渣中Si粉和SiC的粒度很小（通常小于15 μ m)，两者的物理化学性质又很相 近，所以分离废渣中Si和SiC的难度相当大。并且，长期以来，这里存在一个误区，人们普 遍认为硅容易被氧化，而切割发生在高温环境，因而硅切割废砂浆中的硅粉被完全氧化了， 且目前所有化学分析测试都只能测出来硅粉末表面的二氧化硅，因而也从一定程度上支持 了完全氧化的观点。当前的情况是，这些硅渣多是作为切割废料抛弃。 由于在多晶硅的切割过程中，约50%的多晶硅以Si粉的形式进入料浆而损失。如 能从切割废料中有效回收高纯Si粉和在切割过程中自身被损而不具有磨料所应具有的特 性不能返回用于磨料的SiC，并作多晶硅的原料，将会产生巨大的经济效益。 此外，目前尽管在国外发表的一些研究论文提出了主要是采用高温处理法、泡沫 陶瓷过滤器过滤法、电场分离法和离心分离法对高纯Si进行回收的方法，但对废料特别是 硅切割废砂浆中的高纯Si粉的工业化回收目前还难以现实，通过物理富集、酸洗除杂和高 温熔炼和定向凝固对切割废料中的高纯Si粉进行回收和提纯也不理想。所有回收利用硅 切割废砂浆及硅渣的现有技术能耗高，回收不彻底，有效利用少。
技术实现思路
本技术的主要目的是提供一种用于回收利用硅切割废砂浆分离出的固体硅 渣的装置，利用该装置对硅切割废砂浆分离出的固体硅渣进行处理，可有效回收利用硅切 割废硅渣，并将工艺流程简化，降低能耗。 为达上述目的，本技术提供了一种用于回收利用硅切割废砂浆分离出的固体 硅渣的装置，该装置包括：用于进行气化反应的反应器，用于将卤素气体、卤化氢气体或氢 气输送入反应器的进气系统，以及用于将气化反应产生气体导出反应器并冷凝进行收集的 产物收集系统；其中： 所述反应器设置温控设备，反应器中部为用于填充固体硅渣的主反应区，反应器 下部设置气体分布器，反应器上部设置过滤器；反应器底部设有原料气体进口和固体排渣 口，顶部设置固体进料口和产物气体出口； 所述进气系统包括储存卤素气体、卤化氢气体或氢气的气源，通过管道与反应器 底部的原料气体进口连通； 所述产物收集系统包括冷凝器，冷凝器的上游端与反应器顶部的产物气体出口连 通，冷凝器的下游端依次串接冷凝液体收集装置以及尾气处理装置。 根据本技术的具体实施方案，本技术的用于回收利用硅切割废砂浆分离 出的固体硅渣的装置中，所述反应器为气流床反应器、流化床反应器、固定床反应器或移动 床反应器。 根据本技术的具体实施方案，本技术的用于回收利用硅切割废砂浆分离 出的固体硅渣的装置中，所述反应器下部的气体分布器所在区截面为锥形或倒梯形。 根据本技术的具体实施方案，本技术的用于回收利用硅切割废砂浆分离 出的固体硅渣的装置中，所述反应器下部的气体分布器由耐腐蚀材料石英、石墨、陶瓷或不 锈钢制成。例如，可以是在反应器下部填充3?15_的石英颗粒而形成气体分布器。 根据本技术的具体实施方案，本技术的用于回收利用硅切割废砂浆分离 出的固体硅渣的装置中，进气系统包括多个并联设置的气源（例如，可以是气瓶、气罐等）。 根据本技术的具体实施方案，本技术的用于回收利用硅切割废砂浆分离 出的固体硅渣的装置中，进气系统的气源与反应器底部的原料气体进口之间的管道上设置 有气体干燥器。 根据本技术的具体实施方案，本技术的用于回收利用硅切割废砂浆分离 出的固体硅渣的装置中，产物收集系统的尾气处理装置为串联设置的分离、吸附或中和单 元。所述分离、吸附或中和单元可是现有技术中任何可行的能对卤素气体或卤化氢气体进 行处理的设备，例如，可以是设置多个碱洗罐对尾气中可能存在的卤素气体或卤化氢气体 进行吸收。 利用本技术的装置回收利用硅切割废砂浆分离出的固体硅渣时，主要是将固 体物料（固体硅渣，或进一步包括催化剂，这些固体物料可以预先混合均匀）装填到反应器 内，向反应器内通入气化反应所需气体（齒素气体、齒化氢气体或氢气），在适宜的温度下 进行气化反应，并将反应生成物（气态）导出反应器，经冷凝即可收集得到液态的卤硅烷或 硅烷。反应尾气可返回反应器利用或经过尾气处理装置处理回收。 根据本技术的具体实施方案，所述卤素气体为氟、氯、溴或碘，优选为氯气；所 述齒化氢气体为氟化氢、氯化氢、溴化氢或碘化氢，优选为氯化氢气体。 本技术中所处理的固体硅渣，可以是硅切割废砂浆直接过滤或离心分离回收 PEG后的固体渣料，也可以是回收PEG后的固体渣料进一步通过酸洗除铁、碱溶除硅等操 作回收SiC微粉的剩余硅渣，或是硅切割废砂浆通过旋流离心等方法分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于回收利用硅切割废砂浆分离出的固体硅渣的装置，其特征在于，该装置包括：用于进行气化反应的反应器，用于将卤素气体、卤化氢气体或氢气输送入反应器的进气系统，以及用于将气化反应产生气体导出反应器并冷凝进行收集的产物收集系统；其中：所述反应器设置温控设备，反应器中部为用于填充固体硅渣的主反应区，反应器下部设置气体分布器，反应器上部设置过滤器；反应器底部设有原料气体进口和固体排渣口，顶部设置固体进料口和产物气体出口；所述进气系统包括储存卤素气体、卤化氢气体或氢气的气源，通过管道与反应器底部的原料气体进口连通；所述产物收集系统包括冷凝器，冷凝器的上游端与反应器顶部的产物气体出口连通，冷凝器的下游端依次串接冷凝液体收集装置以及尾气处理装置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：储晞，
申请(专利权)人：储晞，
类型：新型
国别省市：北京;11