1.本发明属于固体废弃物处理领域，涉及一种提高金刚线切割硅泥熔炼制备金属硅收率的方法。
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2.晶体硅是全球光伏行业的核心材料，其产量随着新能源产业规模的扩大呈现急剧增长的态势，近年来，国内平均增长速度高达20％左右，产量占据全球的50％以上。预计到2030年，我国非化石能源比例将达到20％，其中光伏装机量每年保持55～60gw的新增。然而，在晶体硅材料切片过程中会因晶体进入切割液中而造成约35％的损失，据估算，我国每年会从切割液中产出大于30万吨的硅泥，进而造成上百亿元的经济损失。
3.当前，国内外已经开展了大量的、针对硅泥的资源化利用研究工作。近5年，国内已经先后建立了几十家硅泥资源化利用及制备再生金属硅产业化工程项目，且普遍采用石灰熔炼方法生产金属硅。然而，在金刚线切割晶体硅的过程中，由于钢线在晶体硅表面的反复往复摩擦，对硅泥起到了“机械活化”的作用，降低了硅泥中单质硅的结晶度，因此硅泥中单质硅具有粒度细、表面能大以及反应活性高的特点。上述特性导致在硅泥熔炼过程中，单质硅易氧化、易挥发，且易造成金属硅收率大幅低于理论收率的问题。同时，随着原料价格的持续上涨，越来越多的企业难以负担高昂的制造成本。
4.针对硅泥熔炼制备金属硅收率低的问题，常规思路是采用真空熔炼的方式来降低熔炼过程的氧气分压，通过减少单质硅的氧化来提高产品收率；或在熔炼过程加入还原剂，将氧化硅还原成单质硅，以此来增加产品收率。上述方法国内已做了一些研究，以下相关专利对如何提高硅泥熔炼制备金属硅的收率进行了报道：
5.专利zl201910574762.5公开了一种用真空中频感应炉冶炼高纯工业硅的方法，该方法通过将金刚线切割硅泥原料进行造粒、熔炼、捣料、浇筑等操作得到金属硅。针对金属硅收率低的问题，通过采用高真空度下的中频熔炼来提高产品收率，其真空度要求不大于5pa；由于采用真空操作，该方案的设备成本和操作成本均高于普通中频炉熔炼，不适宜低成本工业生产。
6.专利zl201910398759.2公开了一种基于中频熔炼回收金刚线切割硅泥制备金属硅的方法，该方法通过将金刚线切割硅泥原料进行造粒、烘干、熔炼、浇筑等操作得到高纯硅。在熔炼前通过向炉内加入2～6.7wt％的金属镁，使金属镁在熔炼过程中起到还原剂的作用，以此来增加单质硅的收率；然而，此方法容易导致镁杂质污染产品、熔炼成本增加以
声明：
“提高金刚线切割硅泥熔炼制备金属硅收率的方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：中国科学院过程工程研究所
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2025年05月09日 ~ 11日 
