晶硅切割废硅粉熔渣精炼制备低磷再生硅

作者：金磊; 张雪峰; 王东^*; 林勇; 王志; 钱国余; 马文会; 魏奎先

来源：过程工程学报, 2023, 23(12): 1685-1693.

• 废硅粉
• CaO-SiO2-CaF2渣系
• CaO-Al2O3-SiO2渣系
• 氧化层脱除
• 精炼除磷

晶硅切割废硅粉是重要的新能源固废，切片过程电镀金刚线上磷的污染导致普通熔炼得到的再生硅磷含量高、品质差，无法满足有机硅行业对高品质原料的需求。本工作采用熔渣精炼一步去除晶硅切割废料的表面氧化层和非金属杂质磷元素，成功制备了有机用硅。首先使用石英砂模拟了硅粉表面氧化层的高温熔解行为，对比了CaO-Al2O3-SiO2和CaO-SiO2-CaF2两种渣系对二氧化硅的熔解效果，并考察了精炼时间(2～6 min)、精炼温度(1400,1450和1500℃)下二氧化硅的熔解率。然后以晶硅切割废硅粉为原料，对比了两种精炼渣系对废硅粉的除磷效果，对氧化层和除磷结果进行了机理解析。结果表明，二氧化硅的熔解主要受精炼渣系的黏度影响，降低精炼渣的黏度能加快二氧化硅的熔解速率。相同条件下，二氧化硅在CaO-SiO2-CaF2渣系的熔解速率更快。精炼实验表明，提高CaO-Al2O3-SiO2和CaO-SiO2-CaF2精炼渣系的碱度有利于废硅粉中磷的去除，两种精炼渣的最大磷去除率分别为53.81%和62.04%。

• 单位
  昆明理工大学; 中国科学院过程工程研究所; 绿色过程与工程重点实验室