本發(fā)明涉及一種硅肥原料的生產(chǎn)工藝，尤其涉及一種利用多晶硅鑄錠后熔融石英坩堝制備硅肥原料的工藝。

背景技術(shù)：

硅作為地球上含量第二的重要元素，是除了氮、磷、鉀之外植物所必須的第四大營養(yǎng)元素，尤其是對水稻這類喜硅植物來說，在其生長過程中及時補充硅元素可以形成硅質(zhì)細胞，明顯增強作物的抗病性、抗倒伏能力等；此外，硅的存在還可以促進植物對其他營養(yǎng)成分的吸收，增強植物光合作用，達到進一步提高作物產(chǎn)量的作用，目前，市場上的硅肥主要是以高爐礦渣為原料的“枸溶性”硅肥，其可溶性硅含量極低，肥效很差，因此，如何提高硅肥的有效性一直是制約硅肥發(fā)展的瓶頸。

中國發(fā)明專利公布了一件授權(quán)專利“一種液體硅肥及其生產(chǎn)工藝”，專利號為“zl200810238522.x”是由工業(yè)原料硅酸鉀或硅酸鈉配合其他輔料制得，在生產(chǎn)時通過添加生化黃腐酸、螯合劑、微量元素、尿素等輔料混合制得液體硅肥，其主要作用成分“可溶性硅”和其他輔料均是直接購買所得，從成本上講，不具備競爭力。

另一方面，隨著社會的發(fā)展，以多晶硅太陽能電池為代表的光伏行業(yè)得到了飛速的發(fā)展，而多晶硅鑄錠是制備多晶硅太陽能電池的重要環(huán)節(jié)之一，在這一過程中所使用的石英坩堝則是一次性用品，消耗量特別大，在鑄錠完成之后，熔融的石英坩堝轉(zhuǎn)化為方石英材料，并成為工業(yè)廢棄物，過去的處理方式一般是簡單破碎之后作為建筑填料來使用，目前已發(fā)展為需要支付運費才有人愿意拉走，今后，隨著環(huán)保政策的不斷完善，還將作為工業(yè)固廢進行處理并支付巨額處置費用，這樣不僅造成了極大的資源浪費，同時還增加了制備多晶硅電池的成本；因此，如何有效利用廢石英坩堝已成為光伏行業(yè)亟待解決的問題，如果能將廢坩堝通過一定的處理轉(zhuǎn)變成高附加值產(chǎn)品，不僅可以節(jié)約以往在處理廢坩堝上所花費的費用并解決工業(yè)廢渣帶來的環(huán)境問題，還會帶來一定的經(jīng)濟收入。

中國發(fā)明專利說明書公布的授權(quán)專利“多晶硅鑄錠后熔融石英坩堝再生方法”，專利號為“zl201410155232.4”和“一種利用廢棄石英坩堝制備的方石英質(zhì)電瓷”，專利號為“zl201210532204.0”分別介紹了兩種處置熔融石英坩堝的方法，但是這兩種方法都需要對石英坩堝進行高溫煅燒，生產(chǎn)成本極高，且其產(chǎn)品的附加值較低，經(jīng)濟可行性較差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，解決熔融石英坩堝的處置問題，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種利用多晶硅鑄錠后熔融石英坩堝制備硅肥原料的工藝，該工藝使廢棄坩堝得到了充分的利用，將原本需要付費處理的工業(yè)固廢轉(zhuǎn)化為具有較高附加值的農(nóng)業(yè)用硅肥，實現(xiàn)資源再生的目的，不僅解決了工業(yè)固廢的問題，而且做到了資源的循環(huán)利用，同時創(chuàng)造了一定的效益。

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種利用多晶硅鑄錠后熔融石英坩堝制備硅肥原料的工藝，該硅肥原料按質(zhì)量百分比計包括以下組分：可溶性硅：30~40%，腐殖酸鹽：20~25%，余量為水，其中：

可溶性硅為硅酸鈉或硅酸鉀，腐殖酸鹽為腐殖酸鉀或腐殖酸鈉；

利用多晶硅鑄錠后熔融石英坩堝制備硅肥原料的工藝具體包括以下步驟：

（1）將鑄錠后的熔融石英坩堝先進行物理粗破，得到尺寸為15~30cm的坩堝碎片；

（2）使用顎式破碎機對步驟（1）中的坩堝碎片進行二次細破，讓碎片轉(zhuǎn)變?yōu)榱?~5cm的碎塊；

（3）使用球磨機將步驟（2）中的坩堝碎塊進行球磨，得到粒徑為800~1000目的石英粉末；

（4）將上述石英粉末加入到裝有飽和的氫氧化鉀/氫氧化鈉溶液的反應(yīng)釜中，并通過堿的補充調(diào)節(jié)ph，同時利用加熱套使反應(yīng)釜內(nèi)溫度維持在90~100℃范圍內(nèi)，反應(yīng)2~3小時，待反應(yīng)完全，石英粉末消耗完畢，等反應(yīng)液冷卻后過濾，濾液備用；

（5）向上述濾液中添加腐殖酸，調(diào)節(jié)其ph至7~9，將得到的產(chǎn)物進行濃縮，即得到硅肥原料。

本發(fā)明進一步限定的技術(shù)方案是：

進一步的，前述利用多晶硅鑄錠后熔融石英坩堝制備硅肥原料的工藝，步驟（1）中在對熔融石英坩堝進行物理粗破時采用工業(yè)級沖擊鉆電錘粗破。

前述利用多晶硅鑄錠后熔融石英坩堝制備硅肥原料的工藝，步驟（4）中在石英粉末與堿進行反應(yīng)過程是調(diào)節(jié)ph值保持在13，反應(yīng)條件為90~100℃。

前述利用多晶硅鑄錠后熔融石英坩堝制備硅肥原料的工藝，在進行步驟（1）的物理粗破前先對鑄錠后的熔融石英坩堝進行清洗分揀，具體為：采用超聲波并且使用弱酸溶液進行清洗，弱酸溶液為鹽酸、醋酸及水的混合物，其中按體積比鹽酸：醋酸：水=2:1:100的比例混合，清洗時控制弱酸溶液的溫度為40-50℃，清洗2-3h。

前述利用多晶硅鑄錠后熔融石英坩堝制備硅肥原料的工藝，步驟（5）中對產(chǎn)物濃縮后進行晾干處理，具體為：在溫度為60℃，濕度為40%的室內(nèi)自然晾干2-3h。

本發(fā)明的有益效果是：

將多晶硅鑄錠用熔融石英坩堝作為硅肥原料的“硅”源，既獲得了純度高、儲量足的免費“硅”源，又能讓本已是工業(yè)固廢的石英坩堝變廢為寶，資源再生。

步驟（3）使用球磨機將步驟（2）中的坩堝碎塊進行球磨，利用超細粉體技術(shù)，將具有反應(yīng)惰性的熔融石英坩堝粉末化，提高其反應(yīng)速率。

利用腐殖酸對反應(yīng)后的混合溶液進行中和，來中和過量的堿，實現(xiàn)ph值的中性，既能降低ph值至正常范圍，又能使硅肥原料中引入腐殖酸，進一步提高其肥效。

本發(fā)明的硅肥原料和生產(chǎn)工藝，針對現(xiàn)有多晶硅鑄錠后熔融石英坩堝處置難題和現(xiàn)有農(nóng)業(yè)用硅肥的吸收率低的問題，利用資源再生、綜合利用的思維，以簡單的化學反應(yīng)，將石英坩堝轉(zhuǎn)化為富含“可溶性硅”的硅肥原料，為開發(fā)利用光伏行業(yè)中的工業(yè)廢棄物開辟了新方向。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的實施例的工藝流程圖。

具體實施方式

實施例1

本實施例提供的一種利用多晶硅鑄錠后熔融石英坩堝制備硅肥原料的工藝，該硅肥原料包括熔融石英坩堝、氫氧化鉀、腐殖酸，通過化學反應(yīng)，形成以“硅酸鉀”為主要成分，腐殖酸鉀為輔助成分的硅肥原料；

如圖1所示，利用多晶硅鑄錠后熔融石英坩堝制備硅肥原料的工藝，具體包括以下步驟：

（1）利用工業(yè)級沖擊鉆電錘將鑄錠后大片的熔融石英坩堝先進行物理粗破，得到尺寸為15~30cm的坩堝碎片；

（2）使用顎式破碎機對步驟（1）中的坩堝碎片進行二次細破，讓碎片轉(zhuǎn)變?yōu)榱?~5cm的碎塊；

（3）利用超細粉體技術(shù)，使用球磨機將步驟（2）中的坩堝碎塊進行球磨，得到粒徑為800~1000目的方石英粉末，所得的粉體漿料注入原料漿池備用；

（4）在反應(yīng)釜中加入200公斤的方石英粉體漿料(30wt%)、140公斤的氫氧化鉀和50公斤水，并通過堿的補充使ph值保持在13，同時利用加熱套使反應(yīng)釜內(nèi)溫度維持在90~100℃范圍內(nèi)，反應(yīng)2~3小時，反應(yīng)完畢后冷卻過濾，濾液備用；

（5）在濾液中加入硝基腐殖酸120公斤，將ph值調(diào)節(jié)至8，然后將得到的產(chǎn)物進行濃縮，得到硅酸鉀含量30%，腐殖酸鉀26%，其余為水的產(chǎn)品，即為本發(fā)明的500公斤硅肥原料。

在本實施例中，在進行步驟（1）的物理粗破前先對鑄錠后的熔融石英坩堝進行清洗分揀，具體為：采用超聲波并且使用弱酸溶液進行清洗，弱酸溶液為鹽酸、醋酸及水的混合物，其中按體積比鹽酸：醋酸：水=2:1:100的比例混合，清洗時控制弱酸溶液的溫度為40℃，清洗3h；步驟（5）中對產(chǎn)物濃縮后進行晾干處理，具體為：在溫度為60℃，濕度為40%的室內(nèi)自然晾干2h。

實施例2

本實施例提供一種利用多晶硅鑄錠后熔融石英坩堝制備硅肥原料的工藝，具體包括以下步驟：

（1）利用工業(yè)級沖擊鉆電錘將鑄錠后大片的熔融石英坩堝先進行物理粗破，得到尺寸為15~30cm的坩堝碎片；

（2）使用顎式破碎機對步驟（1）中的坩堝碎片進行二次細破，讓碎片轉(zhuǎn)變?yōu)榱?~5cm的碎塊；

（3）利用超細粉體技術(shù)，使用球磨機將步驟（2）中的坩堝碎塊進行球磨，得到粒徑為800~1000目的方石英粉末，所得的粉體漿料注入原料漿池備用；

（4）在反應(yīng)釜中加入200公斤的方石英粉體漿料(30wt%)、120公斤的氫氧化鈉溶于50公斤水，并通過堿的補充使ph值保持在13，同時利用加熱套使反應(yīng)釜內(nèi)溫度維持在90~100℃范圍內(nèi)，反應(yīng)2~3小時，反應(yīng)完畢后冷卻過濾，濾液備用；

（5）在濾液中加入硝基腐殖酸120公斤，將ph值調(diào)節(jié)至8，然后將得到的產(chǎn)物進行濃縮，得到硅酸鉀含量31%，腐殖酸鉀26.5%，其余為水的產(chǎn)品，即為本發(fā)明的450公斤硅肥原料。

在本實施例中，在進行步驟（1）的物理粗破前先對鑄錠后的熔融石英坩堝進行清洗分揀，具體為：采用超聲波并且使用弱酸溶液進行清洗，弱酸溶液為鹽酸、醋酸及水的混合物，其中按體積比鹽酸：醋酸：水=2:1:100的比例混合，清洗時控制弱酸溶液的溫度為50℃，清洗2h；步驟（5）中對產(chǎn)物濃縮后進行晾干處理，具體為：在溫度為60℃，濕度為40%的室內(nèi)自然晾干3h。

本發(fā)明研制一種能夠被植物高效吸收的硅肥原料及其生產(chǎn)工藝，以將原本需要付費處理的工業(yè)固廢轉(zhuǎn)化為具有較高附加值的農(nóng)業(yè)用硅肥，實現(xiàn)資源再生的目的；熔融石英坩堝在鑄錠完成后屬于工業(yè)固廢，目前的處理方式僅僅是破碎后筑路使用，嚴重浪費了資源，且還需支付相關(guān)運費。我們所提供的技術(shù)使廢棄坩堝得到了充分的利用，不僅解決了工業(yè)固廢的問題，而且做到了資源的循環(huán)利用，同時創(chuàng)造了一定的效益，具有十分重要的經(jīng)濟價值和社會意義。

除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍。