提高金剛線(xiàn)切割硅泥熔煉制備金屬硅收率的方法

1.本發(fā)明屬于固體廢棄物處理領(lǐng)域，涉及一種提高金剛線(xiàn)切割硅泥熔煉制備金屬硅收率的方法。 背景技術(shù)： 2.晶體硅是全球光伏行業(yè)的核心材料，其產(chǎn)量隨著(zhù)新能源產(chǎn)業(yè)規模的擴大呈現急劇增長(cháng)的態(tài)勢，近年來(lái)，國內平均增長(cháng)速度高達20％左右，產(chǎn)量占據全球的50％以上。預計到2030年，我國非化石能源比例將達到20％，其中光伏裝機量每年保持55～60gw的新增。然而，在晶體硅材料切片過(guò)程中會(huì )因晶體進(jìn)入切割液中而造成約35％的損失，據估算，我國每年會(huì )從切割液中產(chǎn)出大于30萬(wàn)噸的硅泥，進(jìn)而造成上百億元的經(jīng)濟損失。 3.當前，國內外已經(jīng)開(kāi)展了大量的、針對硅泥的資源化利用研究工作。近5年，國內已經(jīng)先后建立了幾十家硅泥資源化利用及制備再生金屬硅產(chǎn)業(yè)化工程項目，且普遍采用石灰熔煉方法生產(chǎn)金屬硅。然而，在金剛線(xiàn)切割晶體硅的過(guò)程中，由于鋼線(xiàn)在晶體硅表面的反復往復摩擦，對硅泥起到了“機械活化”的作用，降低了硅泥中單質(zhì)硅的結晶度，因此硅泥中單質(zhì)硅具有粒度細、表面能大以及反應活性高的特點(diǎn)。上述特性導致在硅泥熔煉過(guò)程中，單質(zhì)硅易氧化、易揮發(fā)，且易造成金屬硅收率大幅低于理論收率的問(wèn)題。同時(shí)，隨著(zhù)原料價(jià)格的持續上漲，越來(lái)越多的企業(yè)難以負擔高昂的制造成本。 4.針對硅泥熔煉制備金屬硅收率低的問(wèn)題，常規思路是采用真空熔煉的方式來(lái)降低熔煉過(guò)程的氧氣分壓，通過(guò)減少單質(zhì)硅的氧化來(lái)提高產(chǎn)品收率；或在熔煉過(guò)程加入還原劑，將氧化硅還原成單質(zhì)硅，以此來(lái)增加產(chǎn)品收率。上述方法國內已做了一些研究，以下相關(guān)專(zhuān)利對如何提高硅泥熔煉制備金屬硅的收率進(jìn)行了報道： 5.專(zhuān)利zl201910574762.5公開(kāi)了一種用真空中頻感應爐冶煉高純工業(yè)硅的方法，該方法通過(guò)將金剛線(xiàn)切割硅泥原料進(jìn)行造粒、熔煉、搗料、澆筑等操作得到金屬硅。針對金屬硅收率低的問(wèn)題，通過(guò)采用高真空度下的中頻熔煉來(lái)提高產(chǎn)品收率，其真空度要求不大于5pa；由于采用真空操作，該方案的設備成本和操作成本均高于普通中頻爐熔煉，不適宜低成本工業(yè)生產(chǎn)。 6.專(zhuān)利zl201910398759.2公開(kāi)了一種基于中頻熔煉回收金剛線(xiàn)切割硅泥制備金屬硅的方法，該方法通過(guò)將金剛線(xiàn)切割硅泥原料進(jìn)行造粒、烘干、熔煉、澆筑等操作得到高純硅。在熔煉前通過(guò)向爐內加入2～6.7wt％的金屬鎂，使金屬鎂在熔煉過(guò)程中起到還原劑的作用，以此來(lái)增加單質(zhì)硅的收率；然而，此方法容易導致鎂雜質(zhì)污染產(chǎn)品、熔煉成本增加以