專利名稱：一種用于光伏行業(yè)的碳化硅切割刃料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種切割刃料的制備方法，特別涉及一種用于光伏行業(yè)的碳化硅切割刃料的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著全球石油、煤炭等傳統(tǒng)化石能源的日益緊張，能源危機迫在眉睫，可再生能源太陽能因取之不盡、用之不竭、清潔、安全等獨特優(yōu)勢成分21世紀最重要的新能源，目前全球的太陽能產(chǎn)業(yè)進入了高速發(fā)展期；制備太陽能電池時，需要將晶體硅(包括單晶硅和多晶硅)棒或者鑄錠進行開方后切割成硅片；無論是在開方過程中還是在切片過程中，用的都是多線切割技術(shù)；多線切割的工作原理是用碳化硅刃料作為磨料，聚乙二醇液體作為分散劑，金屬絲帶動碳化硅磨料對硅錠或硅棒進行切削研磨來進行切割的；該方法具有精度高、成品率聞、效率聞等優(yōu)點?！つ壳肮夥袠I(yè)所用的碳化硅切割刃料根據(jù)粒度的不同主要分四個品種JIS1000、JIS1200、JIS1500和JIS2000 (分別為日本粒度標準1000目、1200目、1500目和2000目)，
這四個品種是為不同型號的晶體硅切割機配備的；目前光伏行業(yè)所用的碳化硅切割刃料主要是通過將碳化硅原料破碎篩分后得到的，生產(chǎn)工藝方法單一，生產(chǎn)碳化硅切割刃料的主要設(shè)備為雷蒙磨、氣流磨和球磨機中的一種；采用雷蒙磨工藝生產(chǎn)的碳化硅切割刃料其圓度值較高(在O. 9左右)，因而不利于晶體硅的切割，且產(chǎn)出率較低(約為52 53%);圓度值I表示圓形，圓度值越小說明碳化硅顆粒越不規(guī)則、棱角鋒利，有利于晶體硅的切割；采用氣流磨工藝生產(chǎn)的碳化硅刃料能耗大、且圓度值大于O. 91，更適合做耐火材料和陶瓷材料；采用球磨機工藝的碳化硅切割刃料圓度值O. 86左右，出品率在50%左右。由上可以看出，由于采用單一的雷蒙磨工藝、氣流磨工藝或球磨機工藝生產(chǎn)碳化硅切割刃料，造成圓度值高不利于晶體硅的切割以及產(chǎn)出率低導(dǎo)致碳化硅的大量浪費的問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有光伏行業(yè)用碳化硅切割刃料在制備方法上存在的上述問題，本發(fā)明提供一種用于光伏行業(yè)的碳化硅切割刃料的制備方法，采用分步加工的方式對碳化硅進行加工，然后分級制成JIS1000、JIS1200、JIS1500和JIS2000碳化硅切割刃料，在保證碳化硅切割刃料的圓度值低的同時，提高產(chǎn)出率。本發(fā)明的方法按以下步驟進行I、將碳化硅原料破碎成碎料，其粒度< 5mm ；2、將碎料采用雷蒙磨或球磨機進行I級粉碎，當碎料中粒度在4. 5^15 μ m的部分占全部碎料總重量的28 33%時，采用分級機進行一次分級，分出的粒度> 15 μ m的部分作為I級粗料，粒度在4. 5^15 μ m的部分作為I級細料；3、將I級粗料作為二次原料采用雷蒙磨、球磨機或氣流磨進行2級粉碎，當二次原料中粒度在4. 5^15 μ m的部分占二次原料總重量的8(Γ82%時，采用分級機進行二次分級，分出的粒度> 15 ii m的部分作為2級粗料，粒度< 15 ii m的部分作為2級細料采用分級機進行三次分級，分出的粒度在4. 5^15 u m的部分作為3級細料；4、將2級粗料作為二次原料重復(fù)進行步驟3的操作；5、將I級細料和3級細料酸洗至物料中Fe的重量含量< 0. 2%，水洗去除酸液并烘干去除水分，然后采用分級機進行細化分級，獲得JIS1000、JIS1200、JIS1500和JIS2000碳化硅切割刃料。上述的JIS1000、JIS1200、JIS1500和JIS2000碳化硅切割刃料的圓度值為0. 83、. 88。上述方法中JIS1000、JIS1200、JIS1500和JIS2000碳化硅切割刃料產(chǎn)品的產(chǎn)出率
按重量百分比為62 75%。 上述方法的步驟2中采用的分級機為風(fēng)力分級機。上述方法的步驟3中，當采用雷蒙磨或氣流磨進行2級粉碎時，二次分級和三次分級采用的分級機為風(fēng)力分級機，當采用球磨機進行2級粉碎時，二次分級和三次分級采用的分級機為水力分級機。上述方法的步驟5中細化分級采用的分級機為風(fēng)力分級機。上述方法中酸洗采用的酸液為重量濃度5 20%的鹽酸或硫酸，酸洗的方法是將物料置于酸液中攪拌。本發(fā)明的原理是在I級粉碎過程中保留部分圓度值較低的物料，在后續(xù)步驟中繼續(xù)粉碎和逐次分級提高產(chǎn)出率，將圓度值較低的物料與后續(xù)的物料混合降低物料整體的圓度值，并增加產(chǎn)出率，避免了傳統(tǒng)方式采用一次粉碎時圓度值高和產(chǎn)出率低的缺點；本發(fā)明的方法制備的碳化硅切割刃料的圓度值保持著較低水平，且產(chǎn)出率大幅提高，使用該碳化硅切割刃料能夠有效提高晶體硅的切割效率，改進切片質(zhì)量，同時還顯著減少碳化硅原料的浪費。


圖I為本發(fā)明的一種用于光伏行業(yè)的碳化硅切割刃料的制備方法的工藝流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明實施例中采用的碳化硅原料的重量純度> 95%。本發(fā)明實施例中采用的鹽酸和硫酸是采用工業(yè)產(chǎn)品配制。本發(fā)明制備的碳化硅切割刃料符合日本JIS1000、JIS1200、JIS1500和JIS2000粒度標準。實施例II、將碳化硅原料破碎成碎料，其粒度< 5mm ；2、將碎料采用雷蒙磨進行I級粉碎，當碎料中粒度在4. 5^15 U m的部分占全部碎料總重量的28%時，采用風(fēng)力分級機進行一次分級，分出的粒度> 15 的部分作為I級粗料，粒度在4. 5^15 u m的部分作為I級細料，粒度< 4. 5 ii m的部分去除；3、將I級粗料作為二次原料采用雷蒙磨進行2級粉碎，當二次原料中粒度在4. 5^15 u m的部分占二次原料總重量的80%時，采用風(fēng)力分級機進行二次分級，分出的粒度
>15um的部分作為2級粗料，粒度< 15 y m的部分作為2級細料采用風(fēng)力分級機進行三次分級，分出的粒度在4. 5^15 μ m的部分作為3級細料，粒度< 4. 5 μ m的部分去除；4、將2級粗料作為二次原料重復(fù)進行步驟3的操作；5、將I級細料和3級細料置于重量濃度5%的鹽酸中攪拌酸洗，至物料中Fe的重量含量< O. 2%，水洗去除酸液并烘干水分，然后采用風(fēng)力分級機進行細化分級，獲得JIS1000、JIS1200、JIS1500和JIS2000碳化硅切割刃料，其圓度值為O. 85 ;產(chǎn)出率按重量百分比為62% ；使用上述產(chǎn)品進行晶體硅切割，切割效率和切片質(zhì)量均明顯提高。實施例2I、將碳化硅原料破碎成碎料，其粒度< 5mm ；
2、將碎料采用球磨機進行I級破碎，當碎料中粒度在4. 5^15 μ m的部分占全部碎料總重量的29%時，采用風(fēng)力分級機進行一次分級，分出的粒度> 15 μ m的部分作為I級粗料，粒度在4. 5^15 μ m的部分作為I級細料，粒度< 4. 5 μ m的部分去除；3、將I級粗料作為二次原料采用球磨機進行2級粉碎，當二次原料中粒度在4. 5^15 μ m的部分占二次原料總重量的81%時，采用水力分級機進行二次分級，分出的粒度
>15 μ m的部分作為2級粗料，粒度< 15 μ m的部分作為2級細料采用水力分級機進行三次分級，分出的粒度在4. 5^15 μ m的部分作為3級細料，粒度< 4. 5 μ m的部分去除；4、將2級粗料作為二次原料重復(fù)進行步驟3的操作；5、將I級細料和3級細料置于重量濃度10%的鹽酸中攪拌酸洗，至物料中Fe的重量含量< O. 2%，水洗去除酸液并烘干去除水分，然后采用風(fēng)力分級機進行細化分級，獲得JIS1000、JIS1200、JIS1500和JIS2000碳化硅切割刃料，其圓度值為O. 86 ;產(chǎn)出率按重量百分比為72%;使用上述產(chǎn)品進行晶體硅切割，切割效率和切片質(zhì)量均明顯提高。實施例3I、將碳化硅原料破碎成碎料，其粒度< 5mm ；2、將碎料采用雷蒙磨進行I級粉碎，當碎料中粒度在4. 5^15 μ m的部分占全部碎料總重量的30%時，采用風(fēng)力分級機進行一次分級，分出的粒度> 15 μ m的部分作為I級粗料，粒度在4. 5^15 μ m的部分作為I級細料，粒度< 4. 5 μ m的部分去除；3、將I級粗料作為二次原料采用氣流磨進行2級粉碎，當二次原料中粒度在4. 5^15 μ m的部分占二次原料總重量的82%時，采用風(fēng)力分級機進行二次分級，分出的粒度
>15 μ m的部分作為2級粗料，粒度< 15 μ m的部分作為2級細料采用風(fēng)力分級機進行三次分級，分出的粒度在4. 5^15 μ m的部分作為3級細料，粒度< 4. 5 μ m的部分去除；4、將2級粗料作為二次原料重復(fù)進行步驟3的操作；5、將I級細料和3級細料置于重量濃度20%的鹽酸中攪拌酸洗，至物料中Fe的重量含量< O. 2%，水洗去除酸液并烘干去除水分，然后采用風(fēng)力分級機進行細化分級，獲得JIS1000、JIS1200、JIS1500和JIS2000碳化硅切割刃料，其圓度值為O. 87 ;產(chǎn)出率按重量百分比為73%;使用上述產(chǎn)品進行晶體硅切割，切割效率和切片質(zhì)量均明顯提高。實施例4I、將碳化硅原料破碎成碎料，其粒度< 5mm ；
2、將碎料采用球磨機進行I級粉碎，當碎料中粒度在4. 5^15 U m的部分占全部碎料總重量的31%時，采用風(fēng)力分級機進行一次分級，分出的粒度> 15 的部分作為I級粗料，粒度在4. 5^15 u m的部分作為I級細料，粒度< 4. 5 ii m的部分去除；3、將I級粗料作為二次原料采用雷蒙磨進行2級粉碎，當二次原料中粒度在4. 5^15 u m的部分占二次原料總重量的80%時，采用風(fēng)力分級機進行二次分級，分出的粒度
>15um的部分作為2級粗料，粒度< 15 y m的部分作為2級細料采用風(fēng)力分級機進行三次分級，分出的粒度在4. 5^15 u m的部分作為3級細料，粒度< 4. 5 y m的部分去除；4、將2級粗料作為二次原料重復(fù)進行步驟3的操作；5、將I級細料和3級細料置于重量濃度5%的硫酸中攪拌酸洗，至物料中Fe的重量含量< 0. 2%，水洗去除酸液并烘干去除水分，然后采用風(fēng)力分級機進行細化分級，獲得JIS1000、JIS1200、JIS1500和JIS2000碳化硅切割刃料，其圓度值為0. 88 ;產(chǎn)出率按重量百分比為75%; 使用上述產(chǎn)品進行晶體硅切割，切割效率和切片質(zhì)量均明顯提高。實施例5I、將碳化硅原料破碎成碎料，其粒度< 5mm ；2、將碎料采用雷蒙磨進行I級粉碎，當碎料中粒度在4. 5^15 Um的部分占全部碎料總重量的32%時，采用風(fēng)力分級機進行一次分級，分出的粒度> 15 的部分作為I級粗料，粒度在4. 5^15 u m的部分作為I級細料，粒度< 4. 5 ii m的部分去除；3、將I級粗料作為二次原料采用球磨機進行2級粉碎，當二次原料中粒度在4. 5^15 u m的部分占二次原料總重量的81%時，采用水力分級機進行二次分級，分出的粒度
>15um的部分作為2級粗料，粒度< 15 y m的部分作為2級細料采用水力分級機進行三次分級，分出的粒度在4. 5^15 u m的部分作為3級細料，粒度< 4. 5 y m的部分去除；4、將2級粗料作為二次原料重復(fù)進行步驟3的操作；5、將I級細料和3級細料置于重量濃度10%的硫酸中攪拌酸洗，至物料中Fe的重量含量< 0. 2%，水洗去除酸液并烘干去除水分，然后采用風(fēng)力分級機進行細化分級，獲得JIS1000、JIS1200、JIS1500和JIS2000碳化硅切割刃料，其圓度值為0. 83 ;產(chǎn)出率按重量百分比為71%;使用上述產(chǎn)品進行晶體硅切割，切割效率和切片質(zhì)量均明顯提高。實施例6I、將碳化硅原料破碎成碎料，其粒度< 5mm ；2、將碎料采用球磨機進行I級粉碎，當碎料中粒度在4. 5^15 U m的部分占全部碎料總重量的33%時，采用風(fēng)力分級機進行一次分級，分出的粒度> 15 的部分作為I級粗料，分出的粒度在4. 5^15 u m的部分作為3級細料，粒度< 4. 5 y m的部分去除；3、將I級粗料作為二次原料采用氣流磨進行2級粉碎，當二次原料中粒度在4. 5^15 u m的部分占二次原料總重量的82%時，采用風(fēng)力分級機進行二次分級，分出的粒度
>15um的部分作為2級粗料，粒度< 15 y m的部分作為2級細料采用風(fēng)力分級機進行三次分級，粒度在4. 5^15 u m的部分作為3級細料，粒度< 4. 5 y m的部分去除；4、將2級粗料作為二次原料重復(fù)進行步驟3的操作；5、將I級細料和3級細料置于重量濃度20%的硫酸中攪拌酸洗，至物料中Fe的重量含量< 0. 2%，水洗去除酸液并烘干去除水分，然后采用風(fēng)力分級機進行細化分級，獲得JIS1000、JIS1200、JIS1500和JIS2000碳化硅切割刃料，其圓度值為O. 84 ;產(chǎn)出率按重量百分比為70%;使用上述產(chǎn)品進行晶體硅切割，切割效率和切 片質(zhì)量均明顯提高。
權(quán)利要求
1.一種用于光伏行業(yè)的碳化硅切割刃料的制備方法，其特征在于按以下步驟進行 (1)將碳化硅原料破碎成碎料，其粒度<5_ ； (2)將碎料采用雷蒙磨或球磨機進行I級粉碎，當碎料中粒度在4.5^15 μ m的部分占全部碎料總重量的28 33%時，采用分級機進行一次分級，分出的粒度> 15 μ m的部分作為I級粗料，粒度在4. 5^15 μ m的部分作為I級細料； (3)將I級粗料作為二次原料采用雷蒙磨、球磨機或氣流磨進行2級粉碎，當二次原料中粒度在4. 5 15μπι的部分占二次原料總重量的8(Γ82%時，采用分級機進行二次分級，分出的粒度> 15 μ m的部分作為2級粗料，粒度< 15 μ m的部分作為2級細料采用分級機進行三次分級，分出的粒度在4. 5^15 μ m的部分作為3級細料； (4)將2級粗料作為二次原料重復(fù)進行步驟(3)的操作； (5)將I級細料和3級細料酸洗至物料中Fe的重量含量<O. 2%，水洗去除酸液并烘干去除水分，然后采用分級機進行細化分級，獲得JIS1000、JIS1200、JIS1500和JIS2000碳化硅切割刃料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于光伏行業(yè)的碳化硅切割刃料的制備方法，其特征在于所述的JIS1000、JIS1200、JIS1500和JIS2000碳化硅切割刃料的圓度值為O. 83 O. 88。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于光伏行業(yè)的碳化硅切割刃料的制備方法，其特征在于JIS1000、JIS1200、JIS1500和JIS2000碳化硅切割刃料產(chǎn)品的產(chǎn)出率按重量百分比為629^75%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于光伏行業(yè)的碳化硅切割刃料的制備方法，其特征在于步驟(2)中采用的分級機為風(fēng)力分級機。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于光伏行業(yè)的碳化硅切割刃料的制備方法，其特征在于步驟(3)中，當采用雷蒙磨或氣流磨進行2級粉碎時，二次分級和三次分級采用的分級機為風(fēng)力分級機，當采用球磨機進行2級粉碎時，二次分級和三次分級采用的分級機為水力分級機。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于光伏行業(yè)的碳化硅切割刃料的制備方法，其特征在于步驟(5)中細化分級采用的分級機為風(fēng)力分級機。
全文摘要
一種用于光伏行業(yè)的碳化硅切割刃料的制備方法，屬光伏行業(yè)。本發(fā)明一種用于光伏行業(yè)的碳化硅切割刃料的制備方法的步驟如下采用將碳化硅原料進行粗破碎、1級破碎后進行風(fēng)力分級、2級破碎后進行粗篩分和細篩分、最后進行酸洗分級得到JIS1000，JIS1200，JIS1500，JIS2000四個品種的碳化硅切割刃料。本發(fā)明的優(yōu)點是與傳統(tǒng)工藝相比較，生產(chǎn)出的碳化硅切割刃料產(chǎn)品的圓度值低(0.83-0.88)、產(chǎn)出率高(70-75%)，不僅可以有效地提高晶體硅的切割效率、改進切片質(zhì)量，而且還可以顯著減少碳化硅原料的浪費。
文檔編號C01B31/36GK102795626SQ20121029887
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月21日
發(fā)明者邢鵬飛, 曹寶勝 申請人:東北大學(xué)