一種硅片切割廢棄硅漿料回收制備多孔碳化硅的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種硅片切割廢棄硅漿料回收制備多孔碳化硅的方法，其方法如下：（1）廢棄硅漿料固液分離，分離得固相和液相；（2）固相與pH值為0.1~2.0無機(jī)酸水溶液混合，酸處理后固液分離，分離得固體和液體；（3）固體通入具有含氯物質(zhì)的惰性氣體充分接觸，反應(yīng)即得到多孔碳化硅；采用本發(fā)明所述的方法，工藝流程和生產(chǎn)周期短、回收率高達(dá)98.5%，獲得的多孔碳化硅具有較高的表面積和孔容，可作為載體應(yīng)用于合成氨、對羥基苯甲醛加氫、腈類化合物加氫、烷烴脫氫和芳烴氧化等領(lǐng)域，從而減小資源浪費(fèi)和環(huán)境污染，提高副產(chǎn)品價(jià)值。
【專利說明】
一種硅片切割廢棄硅漿料回收制備多孔碳化硅的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種硅片切割廢棄硅漿料回收制備多孔碳化硅的方法，屬于資源可回 收利用技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 硅片多線切割是太能能企業(yè)生產(chǎn)晶體硅的重要工序之一。在多線切割過程中所使 用的碳化硅、聚乙二醇經(jīng)一次使用后，即變成混合廢漿料，每噸廢漿料中約含碳化硅〇. 20-0.45噸，聚乙二醇0.23-0.55噸，硅微粉0.03-0.10噸，黑色澤大于80%APHA，重金屬含量、懸 浮物、灰份等指標(biāo)均超標(biāo)，如不回收利用，不僅會(huì)嚴(yán)重地?fù)p耗有限的資源和能源，而且對環(huán) 境會(huì)造成嚴(yán)重污染。
[0003] 眾所周知，碳化硅具有高強(qiáng)度、良好的導(dǎo)熱性、抗氧化性、化學(xué)穩(wěn)定性、低密度等優(yōu) 點(diǎn)，是催化劑載體的理想材料，主要用于制備苯酐、均酐催化劑。近年來，利用碳化硅材料的 以上優(yōu)點(diǎn)，開展新型SiC基催化劑的合成受到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的關(guān)注。例如，中國科學(xué)院 大連化學(xué)物理研究所周永華等分別采用多孔碳化硅及活性炭為載體負(fù)載Pd-Ti0 2組分，研 究發(fā)現(xiàn)SiC負(fù)載Pd-Ti〇2具有更好的對羥基苯甲醛加氫性能（Journal of Materials Chemistry，2012 年 22 卷第 14155-14159頁）。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中已公開了許多回收碳化硅的方法，如專利CN102399620A公開了 一種從 晶硅切割廢砂漿中回收碳化硅組分的方法，分離固體漿料后通過酸洗后混入助溶劑，經(jīng)熔 融分離后堿洗制得，致使堿試劑用量大，專利CN102659111A公開了一種硅片切割廢砂漿中 硅和碳化硅的回收方法，加入降粘劑、分散劑，以電泳分離，廢水處理量大，且均存在工藝復(fù) 雜，工藝條件限制大，生產(chǎn)周期長等問題，而直接回收利用于制備高品質(zhì)的多孔碳化硅卻鮮 有報(bào)道，不適用于作為載體進(jìn)行負(fù)載。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種硅片切割廢棄硅漿料回收制備多 孔碳化硅的方法，工藝流程和生產(chǎn)周期短、回收率高，制得的多孔碳化硅可作為載體應(yīng)用， 從而減小資源浪費(fèi)和環(huán)境污染，提高副產(chǎn)品價(jià)值。
[0006] 本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的： 一種硅片切割廢棄硅漿料回收制備多孔碳化硅的方法，其方法如下： (1) 取硅片切割產(chǎn)生的廢棄硅漿料進(jìn)行固液分離，分離得固相和液相； (2) 取步驟（1)所得固相，與pH值為0.1~2.0無機(jī)酸水溶液混合，在60~80 °C的條件下酸 處理2~8h，隨后進(jìn)行固液分離，分離得固體和液體； (3) 取步驟(2)所得固體，通入具有含氯物質(zhì)的惰性氣體充分接觸，在800~1400°C的條 件下，反應(yīng)2~8h，即得到多孔碳化硅。
[0007] 上述方法中，所述廢棄硅漿料含碳化硅，硅和聚乙二醇，所述碳化硅，硅和聚乙二 醇的質(zhì)量比為21:4:15。
[0008] 上述方法中，步驟(1)和步驟(2)中所述固液分離均采用在0.3~1.5Mpa壓力下壓濾 處理，或控制轉(zhuǎn)速為100~800r/min，離心10~60min。
[0009] 上述方法中，步驟(2)中所述無機(jī)酸水溶液與固相的質(zhì)量比為(0.5~10): 1。
[0010] 上述方法中，步驟(2)中無機(jī)酸包括鹽酸、硫酸、硝酸和磷酸。
[0011] 上述方法中，步驟(3)中所述具有含氯物質(zhì)的惰性氣體的流量按每克固體計(jì)為1~4 L/h〇
[0012] 上述方法中，步驟(3)中所述具有含氯物質(zhì)的惰性氣體中，含氯物質(zhì)的質(zhì)量百分比 濃度為〇. 05~2.5%，含氯物質(zhì)包括四氯甲烷、三氯甲烷、二氯甲烷、一氯甲烷和氯氣。
[0013] 上述方法中，優(yōu)選地，步驟(3)中的含氯物質(zhì)為一氯甲烷。
[0014]上述方法中，步驟(3)中所述具有含氯物質(zhì)的惰性氣體中，惰性氣體包括氮?dú)?、?氣和氬氣。
[0015] 本發(fā)明的有益效果為： 采用本發(fā)明所述的方法，廢棄硅漿料中碳化硅的回收率較高，可達(dá)98.5%，獲得的多孔 碳化硅具有較高的表面積和孔容，以X-射線熒光光譜分析元素組成，以氮?dú)馕锢砦椒y 定BET比表面積可達(dá)35m2/g，孔容可達(dá)0. lm2/g，以便作為載體負(fù)載貴金屬、非貴金屬和金屬 氧化物，用于合成氨、對羥基苯甲醛加氫、腈類化合物加氫、烷烴脫氫和芳烴氧化等領(lǐng)域。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說明。
[0017] 實(shí)施例 稱取50公斤廢棄硅漿料（內(nèi)含碳化硅21公斤，硅4公斤，聚乙二醇15公斤)在0.5Mpa壓力 下壓濾得到27公斤固相;將27公斤固相與14公斤pH為0.1的硫酸水溶液混合，在60°C下處理 811，控制轉(zhuǎn)速為15〇1'/1]1；[11，離心501]1；[11分離得到固體26.7公斤 ;將26.7公斤固體裝入反應(yīng)管， 通入四氯甲烷質(zhì)量百分比濃度為2.5%的氮?dú)?，氮?dú)饬髁堪疵靠斯腆w計(jì)為1 L/h，在800°C下 反應(yīng)8h，得到多孔碳化硅20.85公斤。
[0018]以氮?dú)馕锢砦椒y定多孔碳化硅BET比表面積為38m2/g，以X-射線熒光光譜分 析孔容為0.09m2/g。
[0019] 實(shí)施例2 稱取50公斤廢棄娃楽:料（內(nèi)含碳化娃21公斤，娃4公斤，聚乙二醇15公斤），控制轉(zhuǎn)速為 500r/min，離心20min得到27公斤固相;將27公斤固相與30公斤pH為0.3的硫酸水溶液混合， 在80°C下處理2h，在0.8Mpa壓力下壓濾處理分離得到固體26.3公斤;將26.3公斤固體裝入 反應(yīng)管，通入三氯甲烷質(zhì)量百分比濃度為2%的氮?dú)猓獨(dú)饬髁堪疵靠斯腆w計(jì)為2 L/h，在 1400 °C下反應(yīng)5h，得到多孔碳化硅20.94公斤。
[0020] 以氮?dú)馕锢砦椒y定多孔碳化硅BET表面積為40m2/g，以X-射線熒光光譜分析 孔容為〇.llm 2/g。
[0021] 實(shí)施例3 稱取50公斤廢棄硅漿料（內(nèi)含碳化硅21公斤，硅4公斤，聚乙二醇15公斤)在0.6Mpa壓力 下壓濾得到27公斤固相；將27公斤固體與40公斤pH為2的硝酸水溶液混合，在70°C下處理 8h，在1.5Mpa壓力下壓濾處理分離得到固體26.5公斤;將26.5公斤固體裝入反應(yīng)管，通入二 氯甲烷質(zhì)量百分比濃度為2.5%的氦氣，氦氣流量按每克固體計(jì)為3 L/h，在900°C下反應(yīng)8h， 得到多孔碳化硅20.85公斤。
[0022] 實(shí)施例4 稱取50公斤廢棄娃楽:料（內(nèi)含碳化娃21公斤，娃4公斤，聚乙二醇15公斤）控制轉(zhuǎn)速為 700r/min，離心15min得到27公斤固相;將27公斤固相與50公斤pH為0.5的鹽酸水溶液混合， 在75°C下處理6h，在0.4Mpa壓力下壓濾處理分離得到固體26.6公斤;將26.6公斤固體裝入 反應(yīng)管，通入一氯甲烷質(zhì)量百分比濃度為2.5%的氦氣，氦氣流量按每克固體計(jì)為4L/h，在 1400 °C下反應(yīng)8h，得到多孔碳化硅20.92公斤。
[0023] 實(shí)施例5 稱取50公斤廢棄硅漿料（內(nèi)含碳化硅21公斤，硅4公斤，聚乙二醇15公斤)在0.7Mpa壓力 下壓濾得到27公斤固相;將27公斤固相與80公斤pH為1.8的硫酸水溶液混合，在80°C下處理 8h，控制轉(zhuǎn)速為800r/min，離心12min分離得到固體26.2公斤;將26.2公斤固體裝入反應(yīng)管， 通入氯氣質(zhì)量百分比濃度為1.3%的氦氣，氦氣流量按每克固體計(jì)為2L/h，在1000°C下反應(yīng) 2h，得到多孔碳化硅20.80公斤。
[0024] 實(shí)施例6 稱取50公斤廢棄娃楽:料（內(nèi)含碳化娃21公斤，娃4公斤，聚乙二醇15公斤)在IMpa壓力下 壓濾得到27公斤固相;將27公斤固相與100公斤pH為1.9的磷酸水溶液混合，在60°C下處理 7h，控制轉(zhuǎn)速為300r/min，離心30min分離得固體26.9公斤;將26.9公斤固體裝入反應(yīng)管，通 入一氯甲烷質(zhì)量百分比濃度為2.5%的氬氣，氬氣流量按每克固體計(jì)為2L/h，在1300°C下反 應(yīng)5h，得到多孔碳化硅20.87公斤。
[0025] 實(shí)施例7 稱取50公斤廢棄硅漿料（內(nèi)含碳化硅21公斤，硅4公斤，聚乙二醇15公斤)在0.3Mpa壓力 下壓濾得到27公斤固相;將27公斤固相與120公斤pH為0.5的硫酸水溶液混合，在70°C下處 理8h，在1.5Mpa壓力下壓濾處理分離得到固體26.0公斤;將26.0公斤固體裝入反應(yīng)管，通入 一氯甲烷質(zhì)量百分比濃度為2.2%的氬氣，氬氣流量按每克固體計(jì)為lL/h，在1300°C下反應(yīng) 8h，得到多孔碳化硅20.85公斤。
[0026] 實(shí)施例8 稱取50公斤廢棄娃楽:料（內(nèi)含碳化娃21公斤，娃4公斤，聚乙二醇15公斤）控制轉(zhuǎn)速為 200r/min，離心45min得到27公斤固相;將27公斤固相與50公斤pH為0.1的硫酸水溶液混合， 在80 °C下處理8h，在1.3Mpa壓力下壓濾處理分離固體26.3公斤；將26.3公斤固體裝入反應(yīng) 管，通入四氯甲烷質(zhì)量百分比濃度為1.5%的氬氣，氬氣流量按每克固體計(jì)為3L/h，在1300°C 下反應(yīng)8h，得到多孔碳化娃20.83公斤。
[0027] 取實(shí)施例1-8制得的多孔碳化硅以X-射線熒光光譜分析元素組成，以氮?dú)馕锢砦?附法測定BET比表面積和孔容，其結(jié)果如下：

本發(fā)明方法分離碳化硅具有較高的收率，由上表可知，本發(fā)明制得的多孔碳化硅質(zhì)量 上佳，具有較高的表面積和孔容，以便用于載體負(fù)載貴金屬、非貴金屬和金屬氧化物，用于 合成氨、對羥基苯甲醛加氫、腈類化合物加氫、烷烴脫氫和芳烴氧化過程的催化劑。
[0028]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍 為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種硅片切割廢棄硅漿料回收制備多孔碳化硅的方法，其特征為，其方法如下： (1) 取硅片切割產(chǎn)生的廢棄硅漿料進(jìn)行固液分離，分離得固相和液相； (2) 取步驟（1)所得固相，與pH值為0.1~2.0無機(jī)酸水溶液混合，在60~80 °C的條件下酸 處理2~8h，隨后進(jìn)行固液分離，分離得固體和液體； (3 )取步驟(2 )所得固體，通入具有含氯物質(zhì)的惰性氣體充分接觸，在800~1400 °C的條 件下，反應(yīng)2~8h，即得到多孔碳化硅。2. 如權(quán)利要求1所述的一種硅片切割廢棄硅漿料回收制備多孔碳化硅的方法，其特征 為，所述廢棄硅漿料含碳化硅，硅和聚乙二醇，所述碳化硅，硅和聚乙二醇的質(zhì)量比為21:4: 15。3. 如權(quán)利要求1所述的一種硅片切割廢棄硅漿料回收制備多孔碳化硅的方法，其特征 為，步驟（1)和步驟(2)中所述固液分離均采用在0.3~1.5Mpa壓力下壓濾處理，或控制轉(zhuǎn)速 為 100~800r/min，離心 10~60min。4. 如權(quán)利要求1所述的一種硅片切割廢棄硅漿料回收制備多孔碳化硅的方法，其特征 為，步驟(2)中所述無機(jī)酸水溶液與固相的質(zhì)量比為(0.5~10) : 1。5. 如權(quán)利要求4所述的一種硅片切割廢棄硅漿料回收制備多孔碳化硅的方法，其特征 為，無機(jī)酸包括鹽酸、硫酸、硝酸和磷酸。6. 如權(quán)利要求1所述的一種硅片切割廢棄硅漿料回收制備多孔碳化硅的方法，其特征 為，步驟(3)中所述具有含氯物質(zhì)的惰性氣體的流量按每克固體計(jì)為1~4 L/h。7. 如權(quán)利要求6所述的一種硅片切割廢棄硅漿料回收制備多孔碳化硅的方法，其特征 為，所述具有含氯物質(zhì)的惰性氣體中，含氯物質(zhì)的質(zhì)量百分比濃度為0.05~2.5%，含氯物質(zhì) 包括四氯甲烷、三氯甲烷、二氯甲烷、一氯甲烷和氯氣。8. 如權(quán)利要求7所述的一種硅片切割廢棄硅漿料回收制備多孔碳化硅的方法，其特征 為，優(yōu)選地，含氯物質(zhì)為一氯甲烷。9. 如權(quán)利要求6所述的一種硅片切割廢棄硅漿料回收制備多孔碳化硅的方法，其特征 為，所述具有含氯物質(zhì)的惰性氣體中，惰性氣體包括氮?dú)?、氦氣和氬氣?br>【文檔編號(hào)】C01B31/36GK105883815SQ201610228954
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月14日
【發(fā)明人】王祿寶, 劉明權(quán), 梅森, 翟彩虹
【申請人】鎮(zhèn)江環(huán)太硅科技有限公司