基于晶体硅切割废料制备泡沫玻璃的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于晶体硅切割废料制备泡沫玻璃的方法，包括以下步骤：将晶体硅切割废料、二氧化硅和炭黑均匀混合，得到晶体硅切割废料混合物，采用湿法球磨对晶体硅切割废料混合物球磨6～8小时，烘干，过200～250目筛，过筛后于450～500℃下烧结2h～3h，用5wt％盐酸浸泡6～8小时，过滤，得到废料；将废料、Na2CO3、CaCO3、Al2O3、H3BO3和Li2CO3均匀混合，得到混合物，将混合物由室温20～25℃升温至T1℃并保温30～60min,再由T1℃升温至T2℃并保温1～2h。由T2升温至900～950℃并保温1～2h，保温结束后随炉冷却即可。本发明专利技术将晶体硅切割废料用于制备泡沫玻璃，最大限度的利用切割废料的各个成分，无需复杂的分离提纯过程，拓宽了晶体硅切割废料的应用范围。

【技术实现步骤摘要】
基于晶体硅切割废料制备泡沫玻璃的方法
本专利技术属于二次资源综合利用
，具体来说涉及一种基于晶体硅切割废料制备泡沫玻璃的方法。
技术介绍
随着化石能源吃紧、环境污染日趋严重，太阳能光伏电池因其安全、清洁、高效、便利等特点，已然成为世界各国广泛关注并着重发展的战略性新兴产业，高纯晶硅材料也得到了广泛应用，目前有超过90％的太阳能电池以高纯多晶硅或单晶硅为原料。高纯晶硅的切割通常采用由硬度高、粒度小的碳化硅磨料微粉与聚乙二醇(PEG)等黏性介质混合而成的砂浆配合多线锯完成。切割时产生的热量及破损的碳化硅微粉、锯屑的混入使切割砂浆性质发生变化，因满足不了切割要求而成为废砂浆。就现有晶硅切割废砂浆回收利用技术，较容易分离出黏性介质及大颗粒碳化硅并去除金属杂质，而难以彻底分离粒度分布有重叠且物理化学性质相近的小颗粒碳化硅和硅。太阳能由于拥有用之不竭，清洁环保和安全可靠的独特优势，已成为人类解决能源危机，环境污染和全球变暖问题的首选新能源。目前，太阳能光伏产业在全球得到迅速发展，作为重要的光电材料，半导体材料，全球对晶体硅切割需求量越来越多。在光电产业中，需要将其切割成符合要求的硅片，但在切割过程中，大约50％左右的晶体硅以硅粉的形式损失掉形成废浆料。这些废浆料大量堆积，容易引起一定的安全和环境问题，对土壤，空气和水资源造成污染，因此，以科学的手段处理切割废料势在必行。泡沫玻璃是一种人工制造的特殊的玻璃材料，由玻璃相和大量直径在0.5mm至5mm的均匀气孔组成的无机非金属泡沫材料。由碎玻璃、发泡剂和添加剂等原料，经过细粉碎并混匀形成配合料，放入特定模具中，再经过高温熔化、发泡、退火等工艺过程制得。当前泡沫玻璃制造中最主要的工业生产方法是粉末烧结法。粉末烧结法主要有三步工艺流程：①配制泡沫玻璃的原料粉末②原料粉末坯体的成型③坯体的烧结。
技术实现思路
针对现有技术中晶体硅切割废料回收利用不足的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于晶体硅切割废料制备泡沫玻璃的方法。本专利技术的目的是通过下述技术方案予以实现的。一种基于晶体硅切割废料制备泡沫玻璃的方法，包括以下步骤：步骤1，将晶体硅切割废料、二氧化硅和炭黑均匀混合，得到晶体硅切割废料混合物，采用湿法球磨对晶体硅切割废料混合物球磨6～8小时，烘干，过200～250目筛，过筛后于450～500℃下烧结2h～3h，用于去除晶体硅切割废料混合物中的PEG(聚乙二醇)，用5wt％盐酸浸泡6～8小时，过滤，用于去除晶体硅切割废料混合物中的铁和铁的氧化物，得到废料；其中，二氧化硅的质量为晶体硅切割废料质量的0.12～0.16倍，炭黑的质量为晶体硅切割废料质量的0.05～0.1倍；步骤2，将步骤1所得废料、Na2CO3、CaCO3、Al2O3、H3BO3和Li2CO3均匀混合，得到混合物，其中，所述废料、Na2CO3、CaCO3、Al2O3、H3BO3和Li2CO3的质量份数的比为(60～75)：(10～15)：(5～10)：(3～7)：(5～10)：(1～4)；步骤3，预热：将步骤2所得混合物由室温20～25℃升温至T1℃并保温30～60min,其中，T1＝350～450；在所述步骤3中，由室温升温至T1℃的升温速率为3～8℃/min。步骤4，再由T1℃升温至T2℃并保温1～2h，其中，T2＝800～850；在所述步骤4中，由T1℃升温至T2℃的升温速率为2～5℃/min；步骤5，发泡：由T2升温至900～950℃并保温1～2h，保温结束后随炉冷却即可。在所述步骤5中，由T2升温至900～950℃的升温速率为1～10℃/min。如上述方法制备得到的泡沫玻璃。上述方法在提高泡沫玻璃抗弯强度中的应用。本专利技术与现有的技术相比，有益效果如下：(1)本专利技术将晶体硅切割废料用于制备泡沫玻璃，最大限度的利用切割废料的各个成分，无需复杂的分离提纯过程，拓宽了晶体硅切割废料的应用范围，有效的解决了晶体硅切割废料的堆放问题，变废为宝，既带来了经济效益，又解决了环境问题。(2)本专利技术利用废料，以上述原料引入Na2O-CaO-Al2O3-Li2O-B2O3作为外加剂，采用粉末烧结法制备泡沫玻璃，通过800℃～1000℃低温烧制，得到体积密度低于1.8g/cm3，机械抗压强度高达8MPa的泡沫玻璃制品，不需要严苛的制备条件，大大节约的成本，且经济效益好。(3)本专利技术工艺制度简单可行，原料廉价低成本，有利于该泡沫玻璃制品在工业上大批量生产。具体实施方式为晶体硅切割废料的回收利用提供了一种新思路。本专利技术提供了晶体硅切割废料在制备泡沫玻璃中应用，将切割废料制备玻璃能够最大限度的利用切割废料中的碳化硅，硅粉和其他成分，不仅有经济效益，还有一定的环保效益，目前利用晶体硅切割废料制备泡沫玻璃鲜有报道。在本专利技术的具体实施方式中，所需的药品主要有：Na2CO3(科密欧)、CaCO3(凯马特)、Al2O3(元立化工)、H3BO3(凯马特)和Li2CO3(元立化工)SiO2(凯马特)，炭黑(九鼎化学)，下面结合具体实施例进一步说明本专利技术的技术方案。实施例1一种基于晶体硅切割废料制备泡沫玻璃的方法，包括以下步骤：步骤1，将晶体硅切割废料和二氧化硅均匀混合，得到晶体硅切割废料混合物，其中，二氧化硅的质量为晶体硅切割废料质量的0.15倍.采用湿法球磨对晶体硅切割废料混合物球磨8小时，烘干，过200目筛，过筛后于450℃下烧结180min，用于去除晶体硅切割废料混合物中的PEG，用5wt％盐酸浸泡6小时，过滤，用于去除晶体硅切割废料混合物中的铁和铁的氧化物，得到废料；步骤2，将步骤1所得废料、Na2CO3、CaCO3、Al2O3、H3BO3和Li2CO3均匀混合，，得到混合物，其中，废料、Na2CO3、CaCO3、Al2O3、H3BO3和Li2CO3的质量份数的比为65：15：5：3：10：2；步骤3，预热：将步骤2所得混合物由室温20～25℃升温至T1℃并保温60min,其中，T1＝450，升温速率为5℃/min。步骤4，再由T1℃升温至T2℃并保温2h，其中，T2＝800℃，升温速率为5℃/min；步骤5，发泡：由T2升温至920℃并保温1h，保温结束后随炉冷却即可，升温速率为10℃/min。实施例2一种基于晶体硅切割废料制备泡沫玻璃的方法，包括以下步骤：步骤1，将晶体硅切割废料、二氧化硅和炭黑均匀混合，得到晶体硅切割废料混合物，其中，二氧化硅的质量为晶体硅切割废料质量的0.15倍，炭黑的质量为晶体硅切割废料质量的0.05倍；采用湿法球磨对晶体硅切割废料混合物球磨8小时，烘干，过200目筛，过筛后于450℃下烧结180min，用于去除晶体硅切割废料混合物中的PEG，用5wt％盐酸浸泡6小时，过滤，用于去除晶体硅切割废料混合物中的铁和铁的氧化物，得到废料；步骤2，将步骤1所得废料、Na2CO3、CaCO3、Al2O3、H3BO3和Li2CO3均匀混合，，得到混合物，其中，其中，废料、Na2CO3、CaCO3、Al2O3、H3BO3和Li2CO3的质量份数的比为65：15：5：3：10：2；步骤3，预热：将步骤2所得混合物由室温20～25℃升温至T1℃并保温60min,其中，T1＝450℃，升温速率为5℃/min。步骤4，再由T1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于晶体硅切割废料制备泡沫玻璃的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将晶体硅切割废料、二氧化硅和炭黑均匀混合，得到晶体硅切割废料混合物，采用湿法球磨对晶体硅切割废料混合物球磨6～8小时，烘干，过200～250目筛，过筛后于450～500℃下烧结2h～3h，用于去除晶体硅切割废料混合物中的PEG，用盐酸浸泡6～8小时，过滤，用于去除晶体硅切割废料混合物中的铁和铁的氧化物，得到废料；其中，二氧化硅的质量为晶体硅切割废料质量的0.12～0.16倍，炭黑的质量为晶体硅切割废料质量的0.05～0.1倍；步骤2，将步骤1所得废料、Na2CO3、CaCO3、Al2O3、H3BO3和Li2CO3均匀混合，得到混合物，其中，所述废料、Na2CO3、CaCO3、Al2O3、H3BO3和Li2CO3的质量份数的比为(60～75)：(10～15)：(5～10)：(3～7)：(5～10)：(1～4)；步骤3，预热：将步骤2所得混合物由室温20～25℃升温至T1℃并保温30～60min,其中，T1＝350～450；步骤4，再由T1℃升温至T2℃并保温1～2h，其中，T2＝800～850；步骤5，发泡：由T2升温至900～950℃并保温1～2h，保温结束后随炉冷却即可。...

【技术特征摘要】
1.一种基于晶体硅切割废料制备泡沫玻璃的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将晶体硅切割废料、二氧化硅和炭黑均匀混合，得到晶体硅切割废料混合物，采用湿法球磨对晶体硅切割废料混合物球磨6～8小时，烘干，过200～250目筛，过筛后于450～500℃下烧结2h～3h，用于去除晶体硅切割废料混合物中的PEG，用盐酸浸泡6～8小时，过滤，用于去除晶体硅切割废料混合物中的铁和铁的氧化物，得到废料；其中，二氧化硅的质量为晶体硅切割废料质量的0.12～0.16倍，炭黑的质量为晶体硅切割废料质量的0.05～0.1倍；步骤2，将步骤1所得废料、Na2CO3、CaCO3、Al2O3、H3BO3和Li2CO3均匀混合，得到混合物，其中，所述废料、Na2CO3、CaCO3、Al2O3、H3BO3和Li2CO3的质量份数的比为(60～75)：(10～15)：(5～10)：(...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱玉梅，周玲杰，李志宏，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12