一种用光伏切割废料制备的硅料及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种利用光伏切割废料制备铝硅合金的方法，其包括：S1.1，将光伏切割废料：水：粘接剂按质量比100:10～30:2～8混合均匀，得到混合料；S1.2，将混合料压制成料块；S1.3，将料块脱水、脱有机物，得到脱水脱有机物的料块，脱水脱有机物的料块即硅料。本发明专利技术提供的用光伏切割废料制备硅料的方法，实现光伏行业废料的再生利用，变废为宝。处理废料过程中，压型可以减小总体积，利于运输及后续操作，减小工序损耗；粘接剂用于定型，防止散裂。低温脱水，高温脱有机物，便于分别收集水分和有机物，分别排出利用。同时也是处理料块，使之可以用于熔炼。

A Silicon Material Prepared from Photovoltaic Cutting Waste and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种用光伏切割废料制备的硅料及制备方法
本专利技术涉及二次资源利用
，尤其是一种用光伏切割废料制备的硅料，还提供了一种硅料的制备方法。
技术介绍
铝合金拥有众多优点，如质量轻，比强度高，是应用最广泛的有色金属合金。其中，铝硅合金是铝加工行业必不可少的中间合金，市场需求旺盛。2014年1～7月，我国铝硅合金行业产值达256.16亿元，同比增长29.2％。铝硅系合金可分为变形Al-Si合金和铸造Al-Si合金两大类。其中，变形Al-Si合金的Si含量一般为4.5％～13.5％，主要通过锻造或压铸工艺成型；铸造Al-Si合金的Si含量多为4％～22％，主要由常规铸造方式成型。据2010年统计显示，汽车用铝合金中铸造Al-Si合金占比可达50％，其中金属硅用量达7％～12％。铝硅系合金具有优良的铸造性能和较小的体积变化系数，比重小、强度高、导热好，且耐磨性能较佳，故而被广泛地应用于航空、交通、建筑、汽车等重要行业，也用于制造低、中强度的形状复杂的铸件，如盖板、电机壳、托架等。目前铝硅合金主要有两种生产方法：熔配法和电热还原法。1、熔配法以工业纯硅与纯铝为原料，通过熔炼的方法进行铝硅合金的生产。该工艺简单，适用性广。根据生产过程的不同，该工艺可以分为以下几类：(1)高温加硅法将铝块融化，然后将碎硅块(粒度为15～20mm)使用铝箔包裹，然后用预热的石墨钟罩将其压入到铝液中，保温一定时间后降温，除气除渣后浇成铸锭待用。Si的熔点高达1414℃，且硅的密度小于铝，在制备合金时硅会浮于铝液表面并在表面会生成一层二氧化硅膜，其熔点温度高达1703℃，隔绝硅与铝液的接触，使得合金不能顺利形成。(2)共熔法硅块与铝块同时放在冶炼炉的底部，共同升温融化制备合金，是应用最普遍的一种方法，由于铝的熔点比硅低很多，所以铝率先融化，当铝融化后，并覆盖在硅的上面，硅在铝液的包裹下慢慢熔化。此种方法的优点为铝液包裹住硅块以后，隔绝了硅与空气的接触，从而防止了硅块的氧化，硅的氧化损失减小，提高了合金制备效率。但硅在400℃就会发生剧烈氧化，虽然铝块融化后会对硅块起到保护作用，但是铝的熔点为660℃，故在铝块融化之前并不能对硅块起到保护作用，生成的二氧化硅不仅影响了合金的纯度，而且对合金的力学性能与表面质量产生影响，而且会缩短模具寿命。(3)搅拌熔铸法搅拌铸造的基本原理为：硅颗粒投入到融化的铝液中，通过搅拌使硅迅速融化并分散到铝液中。液态金属搅拌铸造法是如今主流的合金制备方法，操作简单成本低廉等优点促使其迅速发展。搅拌熔铸法存在的问题主要是为了增大溶解的速度，一般硅颗粒会加工的较细，由于硅粒与铝液的湿润性较差，不易进入到铝液中形成合金，此外硅粒易团聚，造成合金中硅分布不均匀和偏析严重。2、电热还原法在电弧炉上，以高岭土、氧化铝或铝土矿和蓝晶石矿等为原料，烟煤和石油焦为还原剂，酸法纸浆废液或粘土为粘结剂制取铝硅合金的工艺。电热法制取铝硅合金没有得到大范围推广的主要原因是，熔炼过程难掌握，原因如下：(1)在较低的温度下，碳与氧化硅首先生产碳化硅，并且分解温度高于还原反应所需要的温度。碳和氧化铝在低于碳与氧化铝生成金属铝的温度时，会生成铝的碳化物。正是由于还原过程中碳化硅易生成难分解，给冶炼过程带来很大困难，很容易造成炉底上涨，实际生成过程中碳化硅的对冶炼造成影响程度比铝的碳化物更大。(2)在2000℃高温下熔炼，操作不当，易造成Al和Si及其低价氧化物气态挥发损失，而使得铝、硅的回收率低。(3)需要使用低铁铝土矿，否则产品中铁含量高，获得的铝硅合金不能直接用于生产铸造合金，只能用作炼钢脱氧剂等。铁含量高的原料，冶炼前需要预处理，获得的粗铝硅合金要进行精炼，除去熔体中的氧化物熔渣。目前电热法生产铝硅与熔配法相比，尚缺乏市场竞争力，因此现有铝硅合金的生产工艺多以电解原铝液和硅锭为原料，通过熔配法制得。同时，由于现有熔配法采用纯铝和纯单质硅为原料，因而，生产成本较高。光伏行业切割纯硅棒成片时，切口处会产生大量切割废料，切割废料成粉状、细粒状、屑状等，体积大、密度小，极为蓬松。现有切割废料脱水脱有机物时表面积比较大，氧化率较高。废气处理工艺粗放。熔炼铝硅合金时，存在切割废料与铝液的湿润性较差，不易进入到铝液中形成合金，切割废料团聚造成合金中硅分布不均匀和偏析严重等问题，
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了解决现有技术的上述问题，本专利技术提供一种利用光伏切割废料、成本低、污染低制备硅料的方法。本专利技术提供的硅料工艺性好，便于运输、贮存、操作，合金熔融时工艺性好。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术提供一种利用光伏切割废料制备铝硅合金的方法，其包括：S1.1，将光伏切割废料：水：粘接剂按质量比100:10～30:2～8混合均匀，得到混合料；S1.2，将混合料压制成料块；S1.3，将料块脱水、脱有机物，得到脱水脱有机物的料块，脱水脱有机物的料块即硅料。优选的，S1.3包括，S1.31，将料块脱水得到脱水的料块；S1.32，将脱水的料块置于120至350℃下，直至脱水的料块不再挥发烟雾，得到脱水脱有机物的料块。进一步的，在S1.31中，将料块使用加热的方式脱水，脱水温度为80至150℃，脱水时间5至20h。进一步的，在S1.32后还包括，燃烧烟雾中的有机物。进一步的，将燃烧后产生的热气输送回S1.31中料块所在的脱水空间。优选的，所述粘接剂包括淀粉、糊精、膨润土和纤维素中的一种或若干种。优选的，所述光伏切割废料：水：粘接剂的质量比为100:20:5。优选的，在S1.2中，压制的压力为10～40MPa。本专利技术还提供了一种硅料，其由前述的用光伏切割废料制备硅料的方法制备得到。(三)有益效果本专利技术提供一种用光伏切割废料制备硅料的方法，实现光伏行业废料的再生利用，变废为宝。处理废料过程中，压型可以减小总体积，利于运输及后续操作，减小工序损耗；粘接剂用于定型，防止散裂。低温脱水，高温脱有机物，便于分别收集水分和有机物，分别排出利用。同时也是处理料块，使之可以用于熔炼。水和有机物分别脱除，可以分别收集或排放，便于废气处理。加热过程中，由于硅料是压实状态，氧化率大大降低。脱水也采取加热脱水，可以与加热脱有机物的设备连用，节省能源。将有机物点燃，一来减少环境污染，二来释放热量、降低成本。将燃烧后产生的热气通回料块的脱水空间，可以更快的带走料块脱水空间的水分。选用的粘接剂耐温，不会在加热脱水脱有机物时碎裂、失效。同时，当硅料用于熔炼时，带有的粘接剂能在熔炼温度下裂解失效，并且硅料外层先分离、生成熔融合金并扩散，硅料内层的粘接剂接续失效，释放硅元素，不会造成搅拌熔铸法那样的硅粉团聚，熔炼合金的质量好。光伏切割废料：水：粘接剂的质量比为100:20:5，可以生成较严密的料块，后序脱除水分时间短。压制料块的压力区间适合本专利技术料块的工艺尺寸。本专利技术提供的硅料密度大、材质洁净。在熔融时融化快、硅散播快、反应面大均匀。且利用了光伏行业的废料，硅料成本远低于纯硅。附图说明图1为一种用光伏切割废料制备铝硅合金的方法的流程图。具体实施方式为了更好的解释本专利技术，以便于理解，下面结合图1，通过具体实施方式，对本专利技术作详细描述。实施例1S1.1，将光伏切割废料：水：纤维素按质量比100本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用光伏切割废料制备硅料的方法，其特征在于，其包括：S1.1，将光伏切割废料：水：粘接剂按质量比100:10～30:2～8混合均匀，得到混合料；S1.2，将混合料压制成料块；S1.3，将料块脱水、脱有机物，得到脱水脱有机物的料块，脱水脱有机物的料块即硅料。

【技术特征摘要】
1.一种用光伏切割废料制备硅料的方法，其特征在于，其包括：S1.1，将光伏切割废料：水：粘接剂按质量比100:10～30:2～8混合均匀，得到混合料；S1.2，将混合料压制成料块；S1.3，将料块脱水、脱有机物，得到脱水脱有机物的料块，脱水脱有机物的料块即硅料。2.如权利要求1所述的用光伏切割废料制备硅料的方法，其特征在于：S1.3包括，S1.31，将料块脱水得到脱水的料块；S1.32，将脱水的料块置于120至350℃下，直至脱水的料块不再挥发烟雾，得到脱水脱有机物的料块。3.如权利要求2所述的用光伏切割废料制备硅料的方法，其特征在于：在S1.31中，将料块使用加热的方式脱水，脱水温度为80至150℃，脱水时间5至20h。4.如权利要求2或3...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘奎仁，王飞，李斌川，陈建设，韩庆，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21