试析太阳能级晶体硅切割废料的综合回收

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1、分类号UDC密级学位论文太阳能级晶体硅切割废料的综合回收作者姓名：刘燕指导教师：邢鹏飞副教授东北大学有色金属冶金研究所申请学位级别：硕士学科类别：工学学科专业名称：化学工程论文提交日期：2010年6月论文答辩日期：2010年7月学位授予日期：答辩委员会主席：杨洪英评阅人：臀为财受融评东北大学2010年7月ADissertationinNon-ferrousMetallurgyRecoveryofCuttingSlurryWasteofSolarSiliconbyLiuYahSupervisor：XingPengfei(AssociateP

2、rofessor)NortheasternUniversityJuly2010独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。I—_-广学位论文作者签名：汐1l热日期：如僻7骶因学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁

3、盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口学位论文作者签名：刘燕签字日期：aD／D一≯f两年口导师签名：毒潍朋刍口签字日期：≯Dlo-7一Y东北大学硕士学位论文摘要摘要全球面临能源短缺与环境保护的双重压力，这促进了太阳能光伏产业的快速发展。而太阳能级晶体硅制备的关键技术被国外所垄断，导致我国太阳能级晶体硅主要依赖进口。在切割太阳能级晶体硅过程中，约50wt％的晶体硅被切磨成高纯硅粉进入到切割废料中。如能将废料中的高

4、纯硅粉加以回收并作为制备太阳能级晶体硅的原料，既可实现资源的回收利用，还可减少我国晶体硅的进口；另外，作为磨料的碳化硅也很有回收价值。因此研究从太阳能级切割废料中回收高纯硅和碳化硅具有重要的应用前景和实际意义。本课题以挪威REC公司提供的太阳能级晶体硅切割废料为研究对象，通过XRD、XRF、化学定量分析、粒度分析等对废料物性做了详细的研究。结果表明：废料中含硅30．50wt％，碳化硅34．90wt％，水和聚乙二醇26．63wt％，铁及其氧化物5．36wt％，其他2．61wt％，粒度主要集中在1．O～23．81am范围内。物理沉降实验，考察

5、不同沉降时问、固液比、分散剂条件对切割废料中硅与碳化硅分离效果的影响。结果表明：在固液比为0．08，沉降时间为5h，含聚乙二醇的切割废料沉降效果较好，在此条件下得到的上层硅富集料中硅含量为79．00wt％，碳化硅含量为12．83wt％，铁含量为6．84wt％，粒度分布在1．0～10．81．tm范围内；下层料硅含量为10．32wt％，碳化硅含量为84．73wt％，铁含量为3．83wt％，粒度分布在1．2～23．8ktm范围内。盐酸除铁实验，考察了浸出时问、浸出温度、盐酸浓度等因素对硅富集料中铁浸出率的影响，并通过『F交实验得到了最佳实验条件

6、：浸出时间为3h，浸出温度为70。C，浸出液浓度为15wt％，搅拌速度为150r／min，液固比为4：1，在此优化条件下铁浸出率可达97．00wt％，硅富集料中的铁含量由6．84wt％降低到了0．22wt％。碳化硅的回收实验，研究了不同酸浓度、反应时间、反应温度等条件对沉降底料中碳化硅纯度的影响，结果表明最佳条件是：5wt％氢氟酸和8wt％{ifi酸，反应时f刚为2h，反应温度为60℃，液固比为5：2，搅拌速度为120r／min，在此条件下浸出底料中碳化硅纯度为98．54wt％，符合碳化硅切割磨料要求的纯度标准；粒度主要集中在1．2～11

7、．4um范围内，占总体积的90％。高温熔炼初探实验，结果表明高温熔炼将硅富集料中的硅凝聚到一起是可行的。关键字：切割废料；晶体硅；高纯硅；碳化硅；回收东北大学硕士论文AbstractAbstractBecauseoftheshortageoftheenergyandtheproblemsofenvironment，thereproducibleenergies，especiallyPV(photoVoltaic)industry，havegotrapiddevelopmentinrecentyears．Thesolargradesilic

8、on(SOG—Si)，whichisusedformanufacturingsolarcell，mainlypreparedbymethodofimproved·Siemenstechnolo