具体实施方式

为了进一步阐述本发明一种用含硅固体废弃物生产工业硅的方法，达到预期发明目的，以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的一种用含硅固体废弃物生产工业硅的方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。

下面将结合具体的实施例，对本发明一种用含硅固体废弃物生产工业硅的方法做进一步的详细介绍：

水解后硅渣主体成分约为：硅40-50％、铁5-20％、二氧化硅15-25％、其他5-10％。硅为单质硅，铁为单质铁或铁化合物。为使硅渣中的硅能够得到充分利用，主要需将硅渣中的硅与二氧化硅等杂质分离出来。在熔炼之前对其所含杂质进行有效去除，再进行熔炼铸锭，可以提高产品质量和经济价值。本发明所采用的技术方案为：

一种用含硅固体废弃物生产工业硅的方法，包括以下步骤：

(1)将含硅固体废弃物置于酸性溶液中进行浸泡处理后，固液分离，对获得的固相进行清洗，得硅渣；

(2)将所述的硅渣通过造粒机，制成含水率小于8％的硅渣颗粒；

(3)将所述的硅渣颗粒和造渣剂混合均匀后，置于熔炼装置中，再在表面覆盖助剂，加热至完全融化后，去除表面渣液，得硅液；

(4)将所述的硅液倒入模具中，冷却后，得工业硅。

优选地，所述的步骤(1)中，酸性溶液中含有盐酸、氢氟酸和硝酸进一步优选地，所述的盐酸的质量分数为5-15％；

所述的氢氟酸的质量分数为0.5-8％；

所述的硝酸的质量分数为0.1-2％。

优选地，所述的步骤(1)中，浸泡处理的同时进行搅拌，浸泡不少于24h。

优选地，所述的步骤(1)中，含硅固体废弃物和酸性溶液的质量比为1:3。

优选地，所述的步骤(1)的清洗过程中，固液比为1:10-15，水温大于4℃，清洗6h。

优选地，固相的含水率小于30％，硅渣的含水率小于30％。

优选地，所述的步骤(2)中，硅渣颗粒为5-10mm的球状或圆柱状。

优选地，所述的步骤(3)中，硅渣颗粒、造渣剂和助剂的质量比为100:0.5-2：0.5-15。

优选地，所述的步骤(3)中，造渣剂为碳酸盐；

助剂为氟化物、氯化物、氧化物、硅酸盐中的一种。

实施例1.

具体操作步骤如下：

(1)浸泡：对多晶硅生产过程中产生的含硅固体废弃物(硅渣滤饼)进行浸泡，浸泡液为酸性溶液，其含有的盐酸、氢氟酸、硝酸质量分数依次为5-15％、0.5-8％、0.1-2％。硅渣和浸泡液置于反应釜中进行搅拌反应，固液质量比为1:3，搅拌时间为24h。

搅拌结束将固液混合物进行固液分离，经板框压滤回收液相再利用，固相硅渣滤饼进行清洗，固相含水率＜30％。

在浸泡过程中，经反应去除掉硅渣中含有的大量杂质二氧化硅、铁、铝和钙等。盐酸和氢氟酸破坏废硅渣的结构，使其变小的同时，裸露出废硅渣中间的金属杂质并去除；硝酸可以去除包裹在硅表面的二氧化硅膜，将二氧化硅和硅分离开来。

(2)清洗：将浸洗后的硅渣滤饼和水按固液质量比1:10-15的比例，置于清洗罐中进行搅拌清洗。清洗水温保持35-45℃，搅拌清洗时间为6h。搅拌清洗结束后进行固液分离，固相硅渣含水率＜30％结束。

(3)造粒干燥：将硅渣加入搅拌机，搅拌均匀后输送至造粒机，造粒机可选用挤压式、圆盘式或转股式。造粒后硅渣为5-10mm球状或圆柱状的紧实颗粒，硅渣颗粒终水分小于8％。

(4)熔炼：将干基硅渣颗粒和造渣剂(碳酸盐)按质量比为100：0.5-2的比例均匀混合后，置于中频炉感应炉石墨坩埚中，物料表面覆盖硅渣质量比为100:0.5-15的助剂(氟化物、氯化物或氧化物、硅酸盐等)，启动加热，加热至完全融化。

(5)渣、硅分离：渣液(浮渣主要为二氧化硅)覆盖于硅液表面，倾炉出渣，倒入渣模；回炉更换模具，再次倾炉倒出硅液与锭模中，经冷却得产品。

(6)产品整理：冷却后硅锭从锭模取出，处理掉表面少量的残留渣质，利用破碎机把大块硅锭进行破碎，分类包装得到成品。

实例2.

具体操作步骤如下：

(1)取多晶硅生产中的滤饼硅渣100KG(含水30-60％)置于反应釜中，配置质量比为12:3:0.6:84.4的盐酸、氢氟酸、硝酸和水的混合液300KG。将配置好的混合浸泡液加入到反应釜中，启动反应釜搅拌桨进行搅拌，反应搅拌12h时取样，当反应搅拌至24h时取样并停止搅拌，放料输送至板框压滤进行固液分离。滤液返回至反应釜再利用，固相硅渣压滤至含水率＜30％取出称重待用。所取样品经清洗至中性送检，取少量滤饼进行水分含量检测。

表1二氧化硅、铁铝钙铜均为干基料检测数据

(2)将浸泡压滤后的硅渣(65kg)置于清洗罐中，往清洗罐中加入10倍用量的自来水(650KG)，启动清洗罐搅拌器，搅拌1h后测试其溶液酸碱度，用PH试纸测试PH值为4，继续搅拌5h后停止，放料至自卸离心机进行固液分离，液相相对甩干后，再加自来水冲洗至中性并甩干至含水率＜25％，测得含水率为23.6％，下卸固相硅渣料待用。

(3)将清洗后的硅渣置于搅拌机中，启动搅拌装置，待搅拌均匀后卸料输送至挤条制粒机进行造粒，颗粒硅渣经皮带机输送至烘干机网带上进行烘干，烘干至干基颗粒硅渣含水率＜8％，烘干后的干基硅渣颗粒48.3KG。

(4)将烘干后的干基硅渣颗粒48.3KG与碳酸钠0.72KG均匀混合(质量比为100:1.5)，混匀后的物料投入中频炉感应炉石墨坩埚中；投料完成后加入氟化钙0.483KG和氯化钠0.241KG，表面覆盖硅酸钠4.83KG和硅酸钙0.483KG。启动中频感应炉加热系统，使炉内物料充分熔化。

(5)倾炉逼渣，翻倾炉体至合适角度，并缓慢提升炉体使表面浮渣通过炉嘴流入渣模，直至渣质逼净开始出硅水为止。更换锭模，继续倾炉倒尽硅水。

(6)通过破碎机和筛分机将冷却后的硅锭进行破碎筛分，得到产品硅块。称取硅锭重量为34.29KG，取综合小样检测。检测结果见表2。

表2

实例3.

具体操作步骤如下

(1)取多晶硅生产中水解的滤饼硅渣100KG(含水30-60％)置于反应釜中，配置质量比为15:1:0.4:83.6的盐酸、氢氟酸、硝酸和水的混合液300KG。将配置好的混合浸泡液加入到反应釜中，启动反应釜搅拌桨进行搅拌，反应搅拌12h时取样，当反应搅拌至24h时取样并停止搅拌，放料输送至板框压滤进行固液分离，滤液返回至反应釜再利用，固相硅渣压滤至含水率＜30％取出称重待用。所取样品经清洗至中性送检，取少量滤饼进行水分含量检测。

表3二氧化硅、铁铝钙铜均为干基料检测数据

(2)将浸泡压滤后的硅渣置于清洗罐中，往清洗罐中加入350KG自来水，启动清洗罐搅拌器，搅拌1h后测试其溶液酸碱度，用PH试纸测试PH值为3，继续搅拌3h后停止，静置2h硅渣沉淀后排掉液体。再次往清洗罐中加入350KG自来水，启动清洗罐搅拌器，搅拌1h后测试其溶液酸碱度，用PH试纸测试PH值为5，继续搅拌3h后停止，放料至自卸离心机进行固液分离，液相相对甩干后，再加自来水冲洗至中性并甩干至含水率＜25％，测得含水率为23.6％，下卸固相硅渣料待用。

(3)将清洗后的硅渣置于搅拌机中，启动搅拌装置，待搅拌均匀后卸料输送至挤条制粒机进行造粒，颗粒硅渣经皮带机输送至烘干机网带上进行烘干，烘干至干基颗粒硅渣含水率＜8％，烘干后的干基硅渣颗粒46.93KG。

(4)将烘干后的干基硅渣颗粒46.93KG与碳酸钠0.7KG和碳酸钙0.25KG均匀混合，其质量比为100:2，混匀后的物料投入中频炉感应炉石墨坩埚中；投料完成后加入氟化钠、氟化铝0.47KG和氯化钾0.24KG，这些盐都是工业级；表面覆盖硅酸钠4.7KG和硅酸钙0.47KG。启动中频感应炉加热系统，使炉内物料充分熔化。

(5)倾炉逼渣，翻倾炉体至合适角度，并缓慢提升炉体使表面浮渣通过炉嘴流入渣模，直至渣质逼净开始出硅水为止。更换锭模，继续倾炉倒尽硅水。

(6)通过破碎机和筛分机将冷却后的硅锭进行破碎筛分，得到产品硅块。称取硅锭重量为33.78KG，取综合小样检测。检测结果见表4。

表4

由表2、4可知，生产的产品硅中硅含量高，满足工业硅要求。

以上所述，仅是本发明实施例的较佳实施例而已，并非对本发明实施例作任何形式上的限制，依据本发明实施例的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明实施例技术方案的范围内。