多晶铸锭坩埚废旧氮化硅的回收利用技术研究及其产业化应用

摘要

随着常规石化能源的日益枯竭，作为清洁、可再生能源之一的太阳能发电倍受世界各国重视，光伏产业高速发展。多晶硅太阳能电池是市场主流，其产业规模的持续增长使得作为铸锭坩埚保护涂层原料的高纯氮化硅粉的耗用量也随之增加。高纯氮化硅粉价格昂贵，而多晶铸锭坩埚在使用后破裂成为固体废弃物，有大部分氮化硅涂层仍粘附在废旧坩埚上，很值得回收。然而迄今为止未发现有任何关于铸锭后氮化硅回收的研究。本论文就此开展研究，目的是回收铸锭后原本被废弃的氮化硅，通过提纯处理技术，使氮化硅达到再次铸锭使用要求，循环利用。
　　利用 XRD、SEM、激光粒度分析仪、ICP-OES等仪器及分析手段检测研究发现，氮化硅粉经铸锭后，晶体结构、性质没有发生转变，粒径稍有变大，杂质浓度增加，经简单处理后多次铸锭实验表明，回收氮化硅的脱模性能良好，只要提高铸锭后氮化硅纯度、降低其平均粒径，铸锭后氮化硅完全可以回收再利用。在明确了研究方向后，随之进行了中试实验，重点研究了高压水冲击法以提高收集铸锭后氮化硅的工作效率，湿法冶金提纯法以去除铸锭后氮化硅粉的杂质，以及球磨法降低氮化硅粉的粒径，寻求并确定最佳工艺路线，为产业化推广扫清障碍。
　　进一步我们积极推进本回收技术的产业化应用，开展了相关工程设计、产线建设、设备选型、工艺优化、作业流程标准化等技术工作，开发出了一套用于产业化的、经济适用的工艺技术及成套设备，建成了一条年处理能力15000Kg的氮化硅回收与提纯生产线。项目实施后，回收的氮化硅产品质量稳定，铸锭合格率与新氮化硅粉相当，脱模性能甚至更好，每年可产生的经济效益高达1000万元。

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第1章 绪论

1.1 太阳能光伏电力及其支撑产业发展

1.2 石英坩埚

1.3 氮化硅的性质和应用

1.4 氮化硅供需状况

1.5 本文主要研究内容

1.6 所在企业相关背景与基础条件

第2章 氮化硅涂层对多晶铸锭质量的影响

2.1. 多晶铸锭工作原理

2.2. 多晶铸锭对坩埚涂层的性能要求

2.3. 氮化硅涂层对多晶铸锭质量的影响

2.4. 本章小结

第3章 氮化硅回收与提纯实验研究

3.1 引言

3.2 实验方法

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第4章 氮化硅回收与提纯工艺中试实验

4.1 引言

4.2 中试方案

4.3 中试结果与讨论

4.4 本章小结

第5章氮化硅回收与提纯技术产业化推广

5.1 引言

5.2 产业化目标

5.3 产业化技术路线

5.4 产业化实施情况

5.5 本章小结

第6章 总结与展望

6.1研究结论与技术成果

6.2经济效益

6.3社会效益

6.4展望

致谢

参考文献