1.本發明屬于固體廢棄物處理領域，涉及一種提高金剛線切割硅泥熔煉制備金屬硅收率的方法。
背景技術：
2.晶體硅是全球光伏行業的核心材料，其產量隨著新能源產業規模的擴大呈現急劇增長的態勢，近年來，國內平均增長速度高達20％左右，產量占據全球的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程中會因晶體進入切割液中而造成約35％的損失，據估算，我國每年會從切割液中產出大于30萬噸的硅泥，進而造成上百億元的經濟損失。
3.當前，國內外已經開展了大量的、針對硅泥的資源化利用研究工作。近5年，國內已經先后建立了幾十家硅泥資源化利用及制備再生金屬硅產業化工程項目，且普遍采用石灰熔煉方法生產金屬硅。然而，在金剛線切割晶體硅的過程中，由于鋼線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，降低了硅泥中單質硅的結晶度，因此硅泥中單質硅具有粒度細、表面能大以及反應活性高的特點。上述特性導致在硅泥熔煉過程中，單質硅易氧化、易揮發，且易造成金屬硅收率大幅低于理論收率的問題。同時，隨著原料價格的持續上漲，越來越多的企業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題，常規思路是采用真空熔煉的方式來降低熔煉過程的氧氣分壓，通過減少單質硅的氧化來提高產品收率；或在熔煉過程加入還原劑，將氧化硅還原成單質硅，以此來增加產品收率。上述方法國內已做了一些研究，以下相關專利對如何提高硅泥熔煉制備金屬硅的收率進行了報道：
5.專利zl201910574762.5公開了一種用真空中頻感應爐冶煉高純工業硅的方法，該方法通過將金剛線切割硅泥原料進行造粒、熔煉、搗料、澆筑等操作得到金屬硅。針對金屬硅收率低的問題，通過采用高真空度下的中頻熔煉來提高產品收率，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，不適宜低成本工業生產。
6.專利zl201910398759.2公開了一種基于中頻熔煉回收金剛線切割硅泥制備金屬硅的方法，該方法通過將金剛線切割硅泥原料進行造粒、烘干、熔煉、澆筑等操作得到高純硅。在熔煉前通過向爐內加入2～6.7wt％的金屬鎂，使金屬鎂在熔煉過程中起到還原劑的作用，以此來增加單質硅的收率；然而，此方法容易導致鎂雜質污染產品、熔煉成本增加以
聲明：
“提高金剛線切割硅泥熔煉制備金屬硅收率的方法” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：中國科學院過程工程研究所
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2025年08月05日 ~ 07日 
