專利名稱：一種硅晶切割廢液中回收聚乙二醇及碳化硅的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種廢液回收方法，更具體說是一種硅晶切割廢液中回收聚乙二醇及 碳化硅的方法。
背景技術：
在硅片多線切割過程中，切割液作用主要是分散、懸浮、潤滑、冷卻、提高切割效 率、降低切割消耗等。現有的硅片切割液主要成分是聚乙二醇和碳化硅，因此在硅片切割產 生的切割廢液中主要成分是聚乙二醇和碳化硅，同時還包括少量的硅屑(一般為2 5% ) 和微量的金屬鐵?，F有對硅晶切割廢液中聚乙二醇和碳化硅的回收往往存在回收率不高， 回收的聚乙二醇、碳化硅純度不高等問題。如國家知識產權局2008年1月30日公開的“單晶硅切割廢液的處理回收方 法”(公開號CN101113029)。該方法包括下列步驟(1)將該廢液用稀鹽酸處理，并攪拌混 合成易流動的混合料；(2)混合料加熱進行固液分離，水和聚乙二醇一起蒸出，冷凝，脫水， 回收得聚乙二醇，分離得的固體為碳化硅和硅的粗固體混合物；(3)將該粗固體混合物用 水進行二次清洗后，得碳化硅和硅的二次清洗固體混合物；(4)接著用HN03+HF組成的混合 酸液處理，可回收得硅和碳化硅。該方法操作容易控制，設備簡單，成本低，但其存在的問題 是一是對碳化硅和硅不能有效分離；二是用HN03+HF組成的混合酸液處理方法，容易造成 氟污染；上工藝有待于進一步改進，如要蒸出聚乙二醇在真空條件下溫度要到200°C左右， 而此時聚乙二醇已變質發(fā)紅，失去使用價值。

發(fā)明內容
針對上述問題，本發(fā)明擬解決的提供一種回收聚乙二醇、碳化硅純度高的一種硅 晶切割廢液中回收聚乙二醇及碳化硅的方法，同時可有效分離切割廢液中的硅，其工藝合 理、環(huán)保等特點。為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案一種硅晶切割廢液中回收聚乙二醇 及碳化硅的方法，它包括以下步驟A)在硅晶切割廢液中加水稀釋、攪拌，配成混合料，對混合料進行超聲波處理后， 再用磁鐵吸出混合料中的金屬鐵屑；B)在混合料加入絮凝劑，攪拌后采用離心分離機進行分離，得到以碳化硅為主要 成分的固體物一、以硅為主要成分的固體物二和以聚乙二醇為主要成分的液體；所述絮凝 劑的加入量為切割廢液質量的0. 02 0. ；C)在固體物一中加水稀釋成碳化硅懸濁液，在碳化硅懸濁液中加入氫氧化鈉至 PH值為11 13，加熱到60 90°C進行反應，反應結束后用水清洗至pH值到7 8，再加 入酸至PH值為1 4，用水清洗至pH值到6. 5 7，得到碳化硅粗品；D)對碳化硅粗品進行離心分離，干燥后得到碳化硅成品；E)對步驟B得到的液體進行過濾，對過濾后的液體加熱蒸發(fā)脫水后得到聚乙二醇成品。所述步驟B中的絮凝劑是聚丙烯酰胺與硅藻土以1 5 15質量比的混合物。所 述步驟E中，對過濾后的液體加熱蒸發(fā)脫水是在0. 05 0. IMPa的壓力環(huán)境下，加熱至50 150°C完成。所述步驟C中加入氫氧化鈉是氫氧化鈉水溶液；所述酸是硫酸水溶液或鹽酸水 溶液。所述步驟D中對碳化硅粗品的離心分離是采用刮刀式離心機進行分離。作為改進，對步驟D得到的碳化硅成品還根據其粒徑進行分級處理。所述分級處 理是采用氣流分級機分級。由于采用了上述方案，本發(fā)明通過混合料還進行超聲波處理，可松動粘附在碳化 硅微粒上的硅屑，在絮凝劑絮凝后的離心分離中，由于硅與碳化硅的密度不同，可將一部分 硅在碳化硅中分離，所分離的硅純度較高，一方面提高產品附加值，另一方面，可減少步驟C 中氫氧化鈉的加入量，還有利于降低環(huán)保處理成本和節(jié)約清洗用水。用磁鐵吸出廢液中的 金屬鐵屑，可減少步驟C中酸的加入量，同樣有利于降低環(huán)保處理成本和節(jié)約清洗用水。本技術方案采用混合料先稀釋，降低了固液分離時碳化硅帶走的聚乙二醇，從而 提高了聚乙二醇的回收率。由于混合料先經超聲波處理及除鐵，減少了碳化硅粗品中的硅及鐵的含量，不但 提高了碳化硅的純度，還減少了酸、堿的消耗量。另外與現有技術相比回避了 HN03+HF組成的混合酸液處理，在生產過程中不會造 成氟污染。因此本發(fā)明的硅晶切割廢液中回收聚乙二醇及碳化硅的方法具有回收率高，回 收聚乙二醇、碳化硅純度高等特點，且具有工藝合理，環(huán)保等特點。本公司根據本發(fā)明的方法建功成的工業(yè)性裝置已實現年處理7000噸廢液的能 力，生產工藝成熟可靠，質量穩(wěn)定可靠，處理成本低，三廢污染少。
具體實施例方式一、配制絮凝劑以聚丙烯酰胺與硅藻土以1 5或1 8或1 10或1 15的質量比混合。二、超聲波處理、除鐵在硅晶切割廢液中加水稀釋、攪拌，配成混合料，混合料進行超聲波處理，具體可 將混合料流經裝有超聲波裝置的容器，以松動粘附在碳化硅微粒上的硅屑，再用磁鐵吸出 混合料中的鐵屑。本步驟中硅晶切割廢液中所加的水的量一般為廢液質量0. 5 2倍。三、絮凝、固液分離在混合料加入絮凝劑，反應完成后，采用離心分離機進行固液分離，由于離心分離 機不但能對固液進行分離，還可對不同密度的固體分離，因此得到以碳化硅為主要成分的 固體物一、以硅為主要成分的固體物二和以聚乙二醇為主要成分的液體；絮凝劑的加入量 為切割廢液質量的0. 02 0. ；由于固體物二主要成分為硅，其雜質主要是碳化硅，因此 固體物二可直接出售。四、提煉碳化硅在固液分離得到的固體物一中加水稀釋成碳化硅懸濁液，水的加入量為固體物質量的0. 5 1. 5倍。在碳化硅懸濁液中加入氫氧化鈉至pH值為11 13，加熱到60 90°C 進行反應，該反應主要除去懸濁液中的硅(反應方程Si+2Na0H+2H20 — Na2Si03+3H2)，反應結束后，用水清洗至PH值到7 8。再加入酸至pH值為1 4，用水清洗至pH值到6. 5 7，得到碳化硅粗品。加入酸的目的主要是除去懸濁液中的鐵、銅等金屬。上述加入的氫氧 化鈉是氫氧化鈉水溶液；加入的酸可以是硫酸水溶液，也可以是鹽酸水溶液。對碳化硅粗品 進行離心分離，該離心分離是采用刮刀式離心機，分離后的固體經加熱干燥至水分不大于 0.5%后，得到碳化硅成品。五、提煉聚乙二醇在固液分離得到的液體進行過濾，對過濾后的液體加熱蒸發(fā)脫水后得到聚乙二醇 成品。對過濾后的液體加熱蒸發(fā)脫水是在0. 05 0. IMPa的壓力環(huán)境下，加熱至50 150°C 完成。六、改進方案由于上述得到的碳化硅的粒徑主要分布在1 25微米的區(qū)域，因此作為改進，對 提煉碳化硅得到的碳化硅成品還根據其粒徑進行分級處理。所述分級處理是采用氣流分級 機分級。下面通過實施例進行描述實施例1取硅晶切割廢液50千克，加水50千克，攪拌，混合料進行超聲波處理，用磁鐵吸出 混合料中的鐵；加入絮凝劑0. 03千克，反應后采用離心分離機進行固液分離，得到固體物 一、固體物二和液體。固體物二可直接出售。取固體物一 10千克，加水10千克稀釋成碳化硅懸濁液，在懸濁液中加入質量百分 濃度為30%氫氧化鈉溶液至pH值為12，加熱到80°C反應，反應完成后，用水清洗至pH值到 7. 5，再加入質量百分濃度為30%硫酸溶液至pH值為3，用水清洗至pH值到7，得到碳化硅 粗品。采用刮刀式離心機進行分離，分離后的固體進行加熱干燥至水分不大于0. 4%，得到 碳化硅成品。其碳化硅純度大于99.3%。根據市場要求，可對碳化硅成品根據其粒徑采用 氣流分級機進行分級處理。取固液分離得到的液體進行過濾，對過濾后的液體在0. OSMPa的壓力環(huán)境下，加熱 至130°C加熱蒸發(fā)脫水，得到聚乙二醇成品。實施例2取硅晶切割廢液50千克，加水100千克，攪拌，混合料進行超聲波處理，用磁鐵吸 出混合料中的鐵；加入絮凝劑0. 05千克，反應后采用離心分離機進行固液分離，得到固體 物一、固體物二和液體。固體物二可直接出售。取固體物一 10千克，加水15千克稀釋成碳化硅懸濁液，在懸濁液中加入質量百分 濃度為40 %氫氧化鈉溶液至pH值為11，加熱到900C反應，反應完成后，用水清洗至pH值到 7，再加入質量百分濃度為25%鹽酸溶液至pH值為1，用水清洗至pH值到6. 5，得到碳化硅 粗品。采用刮刀式離心機進行分離，分離后的固體進行加熱干燥至水分不大于0. 5%，得到 碳化硅成品。其碳化硅純度接近99.3%。根據市場要求，可對碳化硅成品根據其粒徑采用 氣流分級機進行分級處理。取固液分離得到的液體進行過濾，對過濾后的液體在0. 05MPa的壓力環(huán)境下，加熱 至145°C加熱蒸發(fā)脫水，得到聚乙二醇成品。實施例3
取硅晶切割廢液50千克，加水25千克，攪拌，混合料進行超聲波處理，用磁鐵吸出 混合料中的鐵；加入絮凝劑0.01千克，反應后采用離心分離機進行固液分離，得到固體物 一、固體物二和液體。固體物二可直接出售。取固體物一 10千克，加水5千克稀釋成碳化硅懸濁液，在懸濁液中加入質量百分 濃度為10%氫氧化鈉溶液至PH值為13，加熱到60°C反應，反應完成后，用水清洗至PH值到 7,再加入質量百分濃度為20%硫酸溶液至pH值為4，用水清洗至pH值到7，得到碳化硅粗 品。采用刮刀式離心機進行分離，分離后的固體進行加熱干燥至水分不大于0. 3%，得到碳 化硅成品。其碳化硅純度大于99.3%。根據市場要求，可對碳化硅成品根據其粒徑采用氣 流分級機進行分級處理。取固液分離得到的液體進行過濾，對過濾后的液體在-0. 085MPa的壓力環(huán)境下，力口 熱至126°C加熱蒸發(fā)脫水，得到聚乙二醇成品。實施例4取硅晶切割廢液50千克，加水90千克，攪拌，混合料進行超聲波處理，用磁鐵吸出 混合料中的鐵；加入絮凝劑0. 02千克，反應后采用離心分離機進行固液分離，得到固體物 一、固體物二和液體。固體物二可直接出售。取固體物一 10千克，加水12千克稀釋成碳化硅懸濁液，在懸濁液中加入質量百分 濃度為20%氫氧化鈉溶液至pH值為13，加熱到70°C反應，反應完成后，用水清洗至pH值到 6. 5，再加入質量百分濃度為10%鹽酸溶液至pH值為2，用水清洗至pH值到6. 5，得到碳化 硅粗品。采用刮刀式離心機進行分離，分離后的固體進行加熱干燥至水分不大于0. 4%，得 到碳化硅成品。其碳化硅純度大于99.3%。根據市場要求，可對碳化硅成品根據其粒徑采 用氣流分級機進行分級處理。取固液分離得到的液體進行過濾，對過濾后的液體在-0. 07MPa的壓力環(huán)境下，力口 熱至132°C加熱蒸發(fā)脫水，得到聚乙二醇成品。
權利要求
一種硅晶切割廢液中回收聚乙二醇及碳化硅的方法，其特征在于它包括以下步驟A)在硅晶切割廢液中加水稀釋、攪拌，配成混合料，對混合料進行超聲波處理后，再用磁鐵吸出混合料中的金屬鐵屑；B)在混合料加入絮凝劑，攪拌后采用離心分離機進行分離，得到以碳化硅為主要成分的固體物一、以硅為主要成分的固體物二和以聚乙二醇為主要成分的液體；所述絮凝劑的加入量為切割廢液質量的0.02～0.1％；C)在固體物一中加水稀釋成碳化硅懸濁液，在碳化硅懸濁液中加入氫氧化鈉至pH值為11～13，加熱到60～90℃進行反應，反應結束后用水清洗至pH值到7～8，再加入酸至pH值為1～4，用水清洗至pH值到6.5～7，得到碳化硅粗品；D)對碳化硅粗品進行離心分離，干燥后得到碳化硅成品；E)對步驟B得到的液體進行過濾，對過濾后的液體加熱蒸發(fā)脫水后得到聚乙二醇成品。
2.根據權利要求1所述的硅晶切割廢液中回收聚乙二醇及碳化硅的方法，其特征在于 所述步驟B中的絮凝劑是聚丙烯酰胺與硅藻土以1 5 15質量比的混合物。
3.根據權利要求1所述的硅晶切割廢液中回收聚乙二醇及碳化硅的方法，其特征在于 所述步驟E中，對過濾后的液體加熱蒸發(fā)脫水是在-0. 05 0. IMPa的壓力環(huán)境下，加熱至 50 150°C完成。
4.根據權利要求1或2或3所述的硅晶切割廢液中回收聚乙二醇及碳化硅的方法，其 特征在于對步驟D得到的碳化硅成品還根據其粒徑進行分級處理。
5.根據權利要求4所述的硅晶切割廢液中回收聚乙二醇及碳化硅的方法，其特征在于 所述分級處理是采用氣流分級機分級。
6.根據權利要求1所述的硅晶切割廢液中回收聚乙二醇及碳化硅的方法，其特征在于 所述步驟C中加入氫氧化鈉是氫氧化鈉水溶液；所述酸是硫酸水溶液或鹽酸水溶液。
7.根據權利要求1所述的硅晶切割廢液中回收聚乙二醇及碳化硅的方法，其特征在于 所述步驟D中對碳化硅粗品的離心分離是采用刮刀式離心機進行分離。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種硅晶切割廢液中回收聚乙二醇及碳化硅的方法，它包括以下步驟A)在切割廢液中加水稀釋、攪拌，超聲波處理后，用磁鐵吸出混合料中的金屬鐵屑；B)在混合料加入絮凝劑，離心分離；C)在固體物一中加水稀釋，加入氫氧化鈉，加熱反應，水清洗，再加入酸，水清洗，得到碳化硅粗品；D)對碳化硅粗品進行離心分離，干燥后得到碳化硅成品；E)對液體進行過濾，過濾后的液體加熱蒸發(fā)脫水后得到聚乙二醇成品。上述方案，采用混合料先稀釋，提高了聚乙二醇的回收率。超聲波處理及除鐵，減少了碳化硅粗品中的硅及鐵的含量，還減少了酸、堿的消耗量。具有工藝合理，環(huán)保等特點。
文檔編號C01B31/36GK101817526SQ20101014296
公開日2010年9月1日 申請日期2010年4月8日 優(yōu)先權日2010年4月8日
發(fā)明者羅其洋, 陳云根 申請人:浙江源盛硅晶材料有限公司