淤泥回收方法以及粉粒体技术

本发明专利技术提供一种将大量的处理对象物容易地回收的淤泥回收方法，其通过形成稳定氧化膜来抑制存在于淤泥中的处理对象物的粉末的氧化。从含有在水或水溶液中加工Si时所产生的所述Si的粉末的淤泥中回收Si的淤泥回收方法，其包括：向通过在水或水溶液中的Si的加工所产生的粉末的新生面，供给至少含有氧成分(O)的气体，形成稳定氧化膜的稳定氧化膜形成步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】淤泥回收方法以及粉粒体
本专利技术涉及将含有通过在水或水溶液中的加工而产生的粉末的淤泥进行回收的淤泥回收方法。
技术介绍
半导体产品、太阳能电池等大量利用高纯度的硅(硅(Silicon)：Si)。Si的高纯度化的工序或从锭制造晶片的工序中的切割、研磨，或半导体工艺的后工序中的模切、背磨等会产生冷却水以及大量的Si淤泥。高纯度Si的原料通过制造半导体产品、太阳能电池时的加工，总使用量的50～80％以上被作为淤泥而废弃。作为有效利用被废弃的淤泥的技术，公开了各种技术，但作为此时的一个大问题，存在有在水中的Si的氧化会进行而大量的Si成为氧化Si，从而变得难以回收这样的问题。即，水中的Si粉体进行Si+2H2O→SiO2+2H2的反应，而随着氢气的产生，氧化进行。也就是说，在从Si淤泥回收Si的情况下，抑制水中的Si的粉体的氧化是重要的。然而，虽然以往设法将在水中产生的粉体提早干燥，或在氮气中干燥等，但在这些方法中，将氧化Si的量抑制至15％以内进行干燥导致了高成本，从而不实用。作为从Si淤泥回收Si的技术，公开了例如专利文献1、2所示的技术。专利文献1所示的技术是下述技术：在从含有通过加工硅锭、硅晶片的加工方法或其加工而产生的加工屑的硅淤泥中回收硅，作为电子产业用硅来再生的硅的再生方法中，在硅的加工表面或含有硅切削屑的溶液中添加控制氧化还原电位的气体。专利文献2所示的技术是下述技术：通过将在硅加工工艺中产生的硅淤泥分散于纯水或超纯水中，然后使硅淤泥所含有的杂质上浮并去除，从而回收淤泥状的硅，并将其回收物成形，干燥，从而谋求从硅加工工艺中排出的加工屑的再利用和硅系太阳能电池用原料的低成本化。此外，使硅与水进行反应而产生氢气的技术在专利文献3中被公开。在专利文献3中，作为氢气的产生方法，记载了使Si粉与水进行反应，在生成氧化硅的同时产生氢气，并记载了在Si表面与水所接触的面积减少的情况下，氢气的产生被抑制。进一步，公开了如非专利文献1所示的研究成果。非专利文献1记载了通过将硅加工工艺中产生的硅淤泥的含水率降低至30％，从而抑制氧化量(硅中的氧浓度)(参照图10)。示出了含水率99.8％，即，在充分的水中存在淤泥的情况下，氧化进行直至硅中的氧浓度(重量％)成为25％以上。然而，另一方面，虽然已知即使将Si晶片等长时间保持在水中，表面的氧化也不会进行，但对于加工的Si粉体的氧化会进行至氧成分成为数十％的组成的结构方面的差异，虽然指出了表面的加工应变、细粒化所导致的表面积的增大等，但不一定被阐明。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2010－1181号公报专利文献2：日本特开2010－258111号公报专利文献3：日本特开2004－115349号公报非专利文献非专利文献1:东芝LSIPackageSolution株式会社、其他4名，“硅污泥高度化再循环研究会”，[在线]，平成22年度，福冈县再循环综合研究中心“研究会”资料[平成24年7月1日检索]，互联网<URL:http://www.recycle-ken.or.jp/k_seika/2010/silicone.pdf>
技术实现思路
专利技术所要解决的课题专利文献1记载了向硅淤泥中供给空气使硅氧化，以及在硅被碳污染之前使其与氧发生反应从而将表面改性为硅氧化物，但其目的在于抑制杂质金属、碳与硅的化学反应，而在水中的硅的氧化进行，有可能会导致大量硅变成氧化硅从而难以再利用。专利文献2为将硅粉分散于纯水或超纯水并静置，沉降分离成硅淤泥和上清液，并干燥硅淤泥的技术，但需要将硅淤泥干燥的工序，其操作花费时间和劳力，并且将硅粉分散于纯水或超纯水并静置期间，硅粉的氧化进行，有可能会导致大量硅变成氧化硅从而难以再利用。专利文献3记载了在Si表面与水接触的面积减少的情况下，氢气的产生被抑制，但关于在本专利技术中明确的稳定氧化膜的形成没有任何记载，不是通过稳定氧化膜来抑制氧化的进行的技术。非专利文献1记载了通过将含水率降低至30％，从而能够抑制氧化量(硅中氧浓度)。这可以认为，在含水率30％以下时，Si淤泥粉凝集，在表面的与水的反应被抑制，从而氧化的进行被抑制。然而，使含水率为30％程度以下，会导致过滤、干燥等工艺成为大规模，使成本增加，从而实用性低。通过专利技术人的专心努力，明确了作为在水中或水溶液中处理对象物氧化的原因，在于在处理对象物的表面没有形成钝态被膜(或稳定氧化膜)。即，本专利技术提供通过形成钝态被膜来抑制存在于淤泥中的处理对象物的粉末的氧化，容易地回收大量的处理对象物的淤泥回收方法。予以说明，本专利技术中的钝态被膜或稳定氧化膜是指抑制氧化向内部进行的表面的致密的氧化膜。用于解决课题的手段本专利技术所涉及的淤泥回收方法为从含有在水或水溶液中加工硅(硅(Silicone)：Si)时所产生的上述Si的粉末的淤泥回收上述Si的淤泥回收方法，其包括：向通过在水或水溶液中的上述Si的加工而产生的上述粉末的新生面，供给至少含有氧成分的气体，形成稳定氧化膜的稳定氧化膜形成步骤。这样，本专利技术所涉及的淤泥回收方法中，由于向通过在水或水溶液中的Si的加工而产生的粉末的新生面，供给至少含有氧成分的气体来形成稳定氧化膜，因此发挥能够抑制氧化的进行并高效率地回收Si这样的效果。本专利技术所涉及的淤泥回收方法是在上述稳定氧化膜形成步骤中，使淤泥溶液中的氧气泡率为0.02％以上的方法。即，将向溶液XI中导入的氧气量设为Yml/分钟，以及将该导入的氧气泡存在的平均时间设为t秒的情况下，使存在于溶液中的氧气泡量的比率(气泡率)P(O2)＝Yt/600X(％)为0.02％以上，空气的气泡的情况下P(空气)为0.1％以上的方法(也可以作为由氧气导入引起的溶液量的增量来测量，在空气的情况下，可以将氧气量设为1/5而应用。)。这样，本专利技术所涉及的淤泥回收方法中，由于使存在于溶液中的氧气泡量P(O2)为0.02％以上(空气气泡量的比率P(空气)为0.1％以上)，从而由实验结果可以明确，发挥氧化的进行被抑制并能够高效率地回收Si这样的效果。进一步优选通过使氧气泡率P(O2)为0.1％以上，从而极为有效。Si淤泥与空气接触的时间即使短时间也可观察到效果，但优选为10分钟以上，进一步优选为1小时以上。本专利技术所涉及的淤泥回收方法是使上述水溶液的温度为65℃以下的方法。这样，本专利技术所涉及的淤泥回收方法中，由于使水溶液的温度为65℃以下，从而由实验结果可以明确，发挥氧化的进行被抑制并能够高效率地回收Si这样的效果。附图说明图1为本专利技术所涉及的淤泥回收方法的流程图。图2为将在实施例中使用的各个试样用扫描型电子显微镜(SEM)摄像的图像。图3为表示将在第1实验中使用的各个试样真空干燥的情况下相对于时间的重量变化的图。图4为表示在第1实验中使用的各个试样的EDX分析结果的图。图5为观察了在第2实验中分析的各个试样的分析区域的SEM照片。图6为表示第2实验中的深度方向的分析结果的图。图7为表示第3实验中的各个试样的氧含量的比率的图。图8为表示第4实验结果中的空气气泡率与氧浓度的关系的图。图9为表示第5实验结果中的淤泥溶液温度与氧浓度的关系的图。图10为表示Si的回收时间与Si中的氧浓度的关系的图。具体实施方式以下，说明本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种淤泥回收方法，其特征在于，为从含有在水或水溶液中加工硅时所产生的所述Si的粉末的淤泥回收所述Si的淤泥回收方法，其包括：向通过在水或水溶液中加工所述Si而产生的所述粉末的新生面，供给至少含有氧成分的气体，形成稳定氧化膜的稳定氧化膜形成步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.09.03 JP 2012-1934691.一种淤泥回收方法，其特征在于，为从含有在水或水溶液中加工硅时所产生的所述Si的粉末的淤泥回收所述Si的淤泥回收方法，其包括：向通过在水或水溶液中加工所述Si而产生的所述粉末的新生面，供给至少含有氧成分的气体，通过将所述粉末在水或水溶液中的新生面暴露于所述含有氧成分的气体而形成SiO2...

【专利技术属性】
技术研发人员：巽宏平，
申请(专利权)人：学校法人早稻田大学，
类型：发明
国别省市：日本;JP