本發(fā)明屬于一種回收方法，特別是一種碳化硅的回收方法。

背景技術(shù)：

目前硅片已廣泛應(yīng)用于太陽能工業(yè)及電子產(chǎn)業(yè)，而硅片的制作通常是對(duì)硅晶棒進(jìn)行切割獲得。其中，硅晶棒切割通常是以切割工具伴隨使用切削油( 例如聚乙二醇，PEG) 對(duì)硅晶棒進(jìn)行切割而產(chǎn)生切削砂漿，使得該切削砂漿中通常包含有碳化硅、硅、切削油以及切削工具的切削損失等成分。若直接將切削砂漿丟棄，不僅造成環(huán)境污染，亦將造成原料材料的浪費(fèi)。因此，目前已有相關(guān)單位投入研發(fā)切削砂漿中碳化硅及硅的回收相關(guān)技術(shù)。

目前已知碳化硅的回收方法，通常是先在切削砂漿中加入大量分離助劑( 例如水或有機(jī)溶劑等) 來稀釋切削砂漿，再用多級(jí)過濾對(duì)切削砂漿進(jìn)行過濾，使液態(tài)的切削油及水與固態(tài)的碳化硅及硅分離。過濾后獲得的固態(tài)碳化硅及硅通?？衫孟铝袔追N方式進(jìn)行分離：

1. 高溫分離：由于碳化硅的熔點(diǎn)為2545℃，硅之熔點(diǎn)為1412℃，因此可利用二者

熔點(diǎn)不同的特性，用電爐進(jìn)行高溫分離，將碳化硅與硅分離。

然而，此法不但耗能大，污染嚴(yán)重，又受限于中國臺(tái)灣法規(guī)限制，因此較不可行。

2. 重液分離：重液分離是將該碳化硅與硅置入比重介于碳化硅與硅的比重之間的有機(jī)溶劑( 如溴仿) 中，再進(jìn)行高速離心，如此，比重低于有機(jī)溶劑的硅將浮于液面，而比重高于有機(jī)溶劑的碳化硅將沉淀于有 機(jī)溶劑中，使碳化硅與硅進(jìn)行分離，進(jìn)而獲得可回收再利用的硅。

然而，此法由于有機(jī)溶劑的添加，該有機(jī)溶劑的毒性將會(huì)造成環(huán)境污染問題，而該有機(jī)溶劑的低閃火點(diǎn)亦容易造成制程中的危險(xiǎn)性；再且，高速離心的設(shè)備價(jià)格昂貴，亦將造成回收成本增加的缺點(diǎn)。

3. 泡沫浮選：此法是通過將界面活性劑加到碳化硅與硅中，界面活性劑形成泡沫，由于該界面活性劑對(duì)碳化硅的親和性較高，因此會(huì)將碳化硅吸附于上層，而硅將會(huì)沉淀至下層，如此，便可將碳化硅與硅進(jìn)行分離。然而，該界面活性劑與有機(jī)溶劑相同具有毒性及低閃火點(diǎn)的缺點(diǎn)，將造成此法具有環(huán)境污染及制程中危險(xiǎn)性的缺點(diǎn)。

基于上述原因，其有必要進(jìn)一步改良上述碳化硅的回收方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種碳化硅的回收方法，以避免含硅砂漿中的分散液變質(zhì)；以避免使用有機(jī)溶劑分離碳化硅；以避免使用高速離心方式分離碳化硅。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

1. 一種碳化硅的回收方法之一，是對(duì)含硅砂漿中碳化硅的回收方法，含硅砂漿含有碳化硅、硅、雜質(zhì)及分散液；回收其中碳化硅的方法步驟如下：1) 過濾：

將包含碳化硅、硅、雜質(zhì)及分散液的含硅砂漿過濾，得到初步濾除分散液含雜質(zhì)的碳化硅/ 硅混合物；

2) 殘液去除：

對(duì)初步濾除分散液含雜質(zhì)的碳化硅/ 硅混合物進(jìn)行加熱，溫度＞ 250℃，使殘留的分散液揮發(fā)，獲得含雜質(zhì)的碳化硅/ 硅混合物；

3) 酸洗除雜質(zhì)：

將含雜質(zhì)的碳化硅/ 硅混合物浸置于酸性溶液或包含有助劑的酸性 溶液中，通過酸性溶液溶解碳化硅/ 硅混合物中的雜質(zhì)，再過濾去除溶有雜質(zhì)的酸性溶液，獲得初步去除雜質(zhì)的碳化硅/ 硅混合物；

4) 攪拌

將去除雜質(zhì)的碳化硅/ 硅混合物加入pH2.5 ～ 14 的水介質(zhì)中，并攪拌均勻后靜置，獲得沉淀的碳化硅/ 硅混合物及懸浮有硅之液態(tài)介質(zhì)，經(jīng)過濾將沉淀的碳化硅/ 硅混合物分離出，獲得初步分離硅的碳化硅/ 硅混合物；

對(duì)懸浮有硅的液態(tài)介質(zhì)進(jìn)行過濾，濾除液態(tài)介質(zhì)獲得硅，將硅加入酸性溶液中，以溶解硅中的雜質(zhì)，再濾除溶有雜質(zhì)的酸性溶液后，獲得純化的硅，或進(jìn)行電磁強(qiáng)磁選以去除包覆有磁性顆粒的硅，再濾除該酸性溶液以獲得純化后的硅。

5) 硅溶解：

將去除雜質(zhì)的碳化硅/ 硅混合物置于堿性溶液中，使堿性溶液溶解該碳化硅/ 硅混合物中的硅，獲得溶有硅的堿性溶液和碳化硅沉淀；

6) 堿液去除：

去除該溶有硅的堿性溶液，用清水沖洗碳化硅沉淀，獲得純化的碳化硅。

2. 一種碳化硅的回收方法之二，是對(duì)含硅砂漿中碳化硅的回收方法，含硅砂漿含有碳化硅、硅、雜質(zhì)及分散液；回收其中碳化硅的方法步驟如下：

1) 過濾：

將包含碳化硅、硅、雜質(zhì)及分散液的含硅砂漿過濾，得到初步濾除分散液含雜質(zhì)的碳化硅/ 硅混合物；

2) 殘液去除：

對(duì)初步濾除分散液含雜質(zhì)的碳化硅/ 硅混合物進(jìn)行加熱，溫度＞ 250℃，使殘留的分散液揮發(fā)，獲得含雜質(zhì)的碳化硅/ 硅混合物；

3) 酸洗除雜質(zhì)：

將含雜質(zhì)的碳化硅/ 硅混合物浸置于酸性溶液或包含有助劑的酸性溶液中，通過酸性溶液溶解碳化硅/ 硅混合物中的雜質(zhì)，再過濾去除溶有雜質(zhì)的酸性溶液，獲得初步去除雜質(zhì)的碳化硅/ 硅混合物；

4) 攪拌

將去除雜質(zhì)的碳化硅/ 硅混合物加入pH2.5 ～ 14 的水介質(zhì)中，并攪拌均勻后靜置，獲得沉淀的碳化硅/ 硅混合物及懸浮有硅之液態(tài)介質(zhì)，經(jīng)過濾將沉淀的碳化硅/ 硅混合物分離出，獲得初步分離硅的碳化硅/ 硅混合物；

對(duì)懸浮有硅的液態(tài)介質(zhì)進(jìn)行過濾，濾除液態(tài)介質(zhì)獲得硅，將硅加入酸性溶液中，以溶解硅中的雜質(zhì)，再濾除溶有雜質(zhì)的酸性溶液后，獲得純化的硅，或進(jìn)行電磁強(qiáng)磁選以去除包覆有磁性顆粒的硅，再濾除該酸性溶液以獲得純化后的硅。

5) 硅溶解：

將去除雜質(zhì)的碳化硅/ 硅混合物置于堿性溶液中，使堿性溶液溶解該碳化硅/ 硅混合物中的硅，獲得溶有硅的堿性溶液和碳化硅沉淀；

6) 堿液去除：

去除該溶有硅的堿性溶液，用清水沖洗碳化硅沉淀，獲得純化的碳化硅。

上述的碳化硅的回收方法之一或碳化硅的回收方法之二的3) 酸洗除雜質(zhì)步驟中所述的酸性溶液，是鹽酸、硝酸、硫酸、氫氟酸或其混合物；所述的助劑是雙氧水。

上述的碳化硅的回收方法之一或碳化硅的回收方法之二的硅溶解步驟中所述堿性溶液是氫氧化鈉、氨水和/ 或氫氧化鉀水溶液。

上述的碳化硅的回收方法之一或碳化硅的回收方法之二所述硅溶解步驟中，在溶有硅之堿性溶液中通入二氧化碳，或者加入鹽酸、硝酸、硫酸或/ 和氫氟酸水溶液，以使該堿性溶液中的硅因酸化而沉淀形成硅膠，將該硅膠分離后，將硅膠進(jìn)行焙燒，獲得二氧化硅。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較的有益效果是：

1. 本發(fā)明碳化硅的回收方法，過濾步驟中無須使用分離助劑，因此可降低耗能及回收成本，同時(shí)使得回收的分散液不會(huì)產(chǎn)生變質(zhì)的問題而可直接回收使用。

2. 本發(fā)明之碳化硅的回收方法，堿液去除步驟所獲得的溶有硅的堿性溶液，經(jīng)酸化獲得硅膠，或者再進(jìn)行過濾焙燒便可獲得二氧化硅回收使用。

3. 本發(fā)明碳化硅的回收方法，通過該攪拌步驟進(jìn)行攪拌，利用碳化硅及硅的顆粒尺寸及比重差異使二者進(jìn)行初步分離，因此無須使用如高速離心機(jī)等昂貴設(shè)備，可降低回收成本；亦無須使用有機(jī)溶劑分離該碳化硅及硅。且懸浮于該液態(tài)介質(zhì)中的硅亦可回收使用，減少物料損耗。

因此，本發(fā)明之碳化硅之回收方法可在回收碳化硅同時(shí)回收硅及分散液，因此可達(dá)到提升整體回收率、降低回收成本及減少物料浪費(fèi)的功效。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

本發(fā)明碳化硅的回收方法之一碳化硅的回收方法包含過濾步驟S1、殘液去除步驟S2、酸洗除雜步驟

S3、硅溶解步驟S4 及堿液去除步驟S5。

1. 過濾步驟S1

(1) 將包含碳化硅、硅、雜質(zhì)及分散液的含硅砂漿過濾，得到初步濾除分散液的碳化硅/ 硅混合物；

更詳細(xì)地說，含硅砂漿是切削硅晶棒的切削廢液，因此含硅砂漿包含有碳化硅、硅及分散液的成分，該分散液是一般常用的切削液體，例如聚乙二醇(PEG) 等切削液，含硅砂漿中可能還包含有其它雜質(zhì)，例如切削工具所產(chǎn)生的碎屑，通常是鐵屑或者其它金屬的碎屑等雜質(zhì)。本實(shí)施例是對(duì)該含硅砂漿進(jìn)行過濾，例如可選擇用納濾機(jī)或薄膜過濾器對(duì)含硅砂漿進(jìn)行過濾，將分散液初步濾除，而獲得包含有碳化硅及硅成分的初步濾除分散液的碳化硅/ 硅混合物。由于此過濾步驟S1 僅對(duì)該液態(tài)的分散液及固態(tài)的碳化硅及硅成分進(jìn)行初步的固液分離，因此，無須額外添加分離助劑( 例如水)，不但可降低回收成本，亦使得濾除的分散液可直接回收使用，無須擔(dān)心因分離助劑的添加而造成切削油變質(zhì)的問題。

2. 殘液去除步驟S2

對(duì)碳化硅/ 硅混合物進(jìn)行加熱，溫度＞ 250℃，使殘留的分散液揮發(fā)，獲得碳化硅/硅混合物；將此碳化硅/ 硅混合物置于酸性溶液中，進(jìn)一步溶解其中的雜質(zhì)，濾除溶有雜質(zhì)酸性溶液，獲得去除雜質(zhì)碳化硅/ 硅混合物。

更詳細(xì)地說，過濾步驟S1 僅初步進(jìn)行固液分離，碳化硅/ 硅混合物中仍殘存有部分分散液，因此進(jìn)一步對(duì)碳化硅/ 硅混合物加熱至殘留的分散液揮發(fā)而去除。舉例說，本實(shí)施例選擇將該初步去除雜質(zhì)的碳化硅/ 硅混合物置于裂解爐內(nèi)以250℃以上溫度進(jìn)行蒸餾加熱，使初步去除雜質(zhì)的碳化硅/ 硅混合物中殘存的分散液揮發(fā)至裂解爐上方，在該裂解爐上方所收集到的氣態(tài)分散液可利用沸點(diǎn)之差異冷凝回收使用。碳化硅/ 硅混合物 加熱后便可獲得碳化硅/ 硅混合物，將此碳化硅/ 硅混合物置于酸性溶液中，進(jìn)一步溶解其中的雜質(zhì)，濾除溶有雜質(zhì)的酸性溶液，獲得去除雜質(zhì)的碳化硅/ 硅混合物。

3. 酸洗除雜步驟S3

將含雜質(zhì)的碳化硅/ 硅混合物浸置于酸性溶液或包含有助劑的酸性溶液中，通過酸性溶液溶解碳化硅/ 硅混合物中的雜質(zhì)，再過濾去除溶有雜質(zhì)的酸性溶液，獲得初步去除雜質(zhì)的碳化硅/ 硅混合物。

更詳細(xì)地說，由于碳化硅/ 硅混合物仍可能含有前述的雜質(zhì)，因此碳化硅/ 硅混合物較佳是浸置于酸性溶液中( 例如鹽酸、硝酸、硫酸、氫氟酸或其混合物等)，通過該酸性溶液溶解碳化硅/ 硅混合物中的雜質(zhì)，再去除溶有雜質(zhì)的酸性溶液后，例如用過濾方式去除該酸性溶液，便可獲得初步去除雜質(zhì)的碳化硅/ 硅混合物，再進(jìn)行后續(xù)步驟。其中，該酸性溶液中較佳是另包含有助劑，例如雙氧水等助劑，以提高該酸性溶液對(duì)該雜質(zhì)的溶解效率。舉例而言，本實(shí)施例是選擇濃度為3M 硫酸并加入濃度為1wt％雙氧水作為該酸性溶液溶解雜質(zhì)。

3. 硅溶解步驟S4

將去除雜質(zhì)的碳化硅/ 硅混合物置于堿性溶液中，使堿性溶液溶解該碳化硅/ 硅混合物中的硅，獲得溶有硅的堿性溶液和沉淀的碳化硅。

更詳細(xì)地說，由于碳化硅/ 硅混合物中仍含有硅的成分，因此，本實(shí)施例將碳化硅/ 硅混合物置于堿性溶液〔例如氫氧化鈉(NaOH)、氨水(NH4OH)、氫氧化鉀(KOH) 堿性溶液或其混合物〕中，通過堿性溶液將碳化硅/ 硅混合物中的硅成分溶出。本實(shí)施例是以濃度為2M 氫氧化鈉水溶液作為堿性溶液，使得碳化硅/ 硅混合物中的硅成分將會(huì)溶解于氫氧化鈉溶液中而形成硅酸鈉溶液。

4. 堿液去除步驟S5

去除溶有硅的堿性溶液，用清水沖洗沉淀的碳化硅，獲得純化的碳化硅。

更詳細(xì)地說，通過堿性溶液將硅溶出后，再將堿性溶液去除，例如本實(shí)施例是選擇以過濾方式濾除溶有硅之堿性溶液，便可獲得純化后的碳化硅。其中，濾除溶有硅之堿性溶液后，用清水沖洗該碳化硅，以避免該堿性溶液的殘留。至此，便完成本發(fā)明的碳化硅之回收方法之一。

此外，另通過對(duì)該溶有硅的堿性溶液進(jìn)行酸化，便可產(chǎn)生沉淀而獲得硅膠。舉例來說，本實(shí)施例是通過在溶有硅的堿性溶液中通入二氧化碳，或者加入如前述的酸性溶液，使堿性溶液中的硅因酸化而沉淀形成硅膠，將硅膠分離后便可回收使用；或者，再進(jìn)一步至少用一種電解質(zhì)( 例如氯化銨或氯化鈉等電解質(zhì)) 的溶液對(duì)硅膠進(jìn)行水洗，以避免酸性溶液殘留，并將硅膠經(jīng)過濾取出后再以300℃溫度進(jìn)行焙燒2 小時(shí)，便可獲得二氧化硅。如此，便可將堿性溶液中所溶解的硅轉(zhuǎn)化為硅膠或二氧化硅回收使用，以避免物料的浪費(fèi)。

實(shí)施例2

本發(fā)明碳化硅的回收方法之二

本發(fā)明碳化硅的回收方法之二包含過濾步驟S1、殘液去除步驟S2、酸洗除雜步驟S3、攪拌步驟S21、硅溶解步驟S4、堿液去除步驟S5。

1. 過濾步驟S1 與實(shí)施例1 所述的過濾步驟S1 相同。

2. 殘液去除步驟S2 與實(shí)施例1 所述的殘液去除步驟S2 相同。

3. 酸洗除雜步驟S3 與實(shí)施例1 所述的酸洗除雜步驟S3 相同。

4. 攪拌步驟S21

將去除雜質(zhì)的碳化硅/ 硅混合物加入pH2.5 ～ 14 的水介質(zhì)中，并攪拌均勻后靜置，獲得沉淀的碳化硅/ 硅混合物及懸浮有硅的液態(tài)介質(zhì)，經(jīng)過濾將沉淀的碳化硅/ 硅混合物分離出，獲得初步分離硅的碳化硅/ 硅混合物。

更詳細(xì)地說，完成殘液去除步驟S2 后，將該碳化硅/ 硅混合物置于該 液態(tài)介質(zhì)中進(jìn)行攪拌后靜置，例如，本實(shí)施例系選擇將該碳化硅/ 硅混合物置放于pH2.5 ～ 14 的水中，攪拌器選擇100 ～ 3000rpm 的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌。由于該碳化硅的比重比硅大，且該碳化硅與硅的界達(dá)電位為同性電荷，因此，均勻攪拌后碳化硅及少部分的硅將會(huì)因碳化硅與硅之表面電荷為同性而相斥，使得碳化硅與硅可較快速的分離，再且，由于該碳化硅的比重較大，因此會(huì)與部分的硅較快速的沉淀而形成碳化硅/ 硅混合物，而大部分的硅將會(huì)懸浮于該液態(tài)介質(zhì)中，再通過重力沉降槽分離后，便可初步分離碳化硅及硅。將該沉淀的碳化硅/ 硅混合物取出后，便可進(jìn)行后續(xù)的硅溶解步驟S4 及堿液去除步驟S5。

而懸浮有硅的液態(tài)介質(zhì)經(jīng)過濾將液態(tài)介質(zhì)濾除后便可獲得硅。例如，本實(shí)施例是以薄膜過濾器將液態(tài)介質(zhì)濾除后，便獲得硅粉供回收使用。其中，硅再用酸性溶液清洗，例如本實(shí)施例是以20wt％的硫酸溶液進(jìn)行清洗，以通過該酸性溶液進(jìn)一步去除硅膠中的雜質(zhì)( 例如鐵屑)，由于可能有部分具磁性雜質(zhì)被硅粉包覆而無法被該酸性溶液溶解，因此，另進(jìn)行電磁強(qiáng)磁選，通過強(qiáng)磁力磁吸酸性溶液無法溶解的雜質(zhì)，例如本實(shí)施例是以2T(Fesla)強(qiáng)度的強(qiáng)磁場(chǎng)磁吸該酸性溶液無法溶解的雜質(zhì)，以提升該硅中雜質(zhì)的去除效果，便可獲得高純度的硅，供回收硅使用。

1. 硅溶解步驟S4 與實(shí)施例1 所述的硅溶解步驟S4 相同。

5. 堿液去除步驟S5 與實(shí)施例1 所述的堿液去除步驟S5 相同。

雖然本發(fā)明已利用上述較佳實(shí)施例揭示，然而，其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技藝者在不脫離本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)，相對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行各種更動(dòng)與修改仍屬本發(fā)明所保護(hù)的技術(shù)范疇。