水玻璃制备
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粉5一6h，反应完成后，趁热过 -滤并洗涤，滤渣经干燥，900℃锻烧，粉碎即得白炭黑产 品。 -谭欣等t581将含510250%左右，
马弗炉于700℃锻烧活化2小
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课题研究背景
Samsudin Afandi等人采用碱溶的方法从甘蔗灰中制备了高纯度的白炭黑， 其先采用NaOH与甘蔗灰相作用得到硅酸钠，再用盐酸与其作用生成了白 炭黑粉末。 目前，有人以硅灰石、 蛋白石、高岭土等非金属矿及其延伸物为硅源来制 备白炭黑。
硅和切削液己经可以进行初步回收 (尚不成熟) ，但对于废砂浆中
硅的回收，尚处于探wenku.baidu.com期(鲜有报道)。
在此背景之下，本课题以废砂浆中的硅做硅源探索制取白炭黑同
时回收碳化硅的工艺路线，实现废砂浆中的基本成分的回收利用。
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课题研究背景
白炭黑简介
白炭黑即水合二氧化硅，其粒子呈球状，为无定形的SiO2，其硅和氧以正
马弗炉于700℃锻烧活化2小
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研究内容
第一阶段
第二阶段
第三阶段
水玻璃制备
白炭黑制备
白炭黑性能分 析及表征
白炭黑
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水玻璃制备
水玻璃，硅酸钠的水溶液，化学式为Na2O· nSiO2。
水玻璃模数
水玻璃中二氧化硅和氧化钠的物质的量之比。 n=nSiO2/ nNa2O,式中nSiO2表示水玻璃中二氧化硅的物质的量;nNa2O表示水玻璃 中氧化钠的物质的量。
材料技术和太阳能光伏产业在全球得到迅速发展，而硅单质作为重
要的光电材料半导体材料，其战略资源的地位日益明显，其全球需
求量亦不断增大。 在晶硅加工成电池片的过程中，主要包括切断、滚圆、切片几个过 程。经过切片处理后，只有45%～50%左右的硅料以硅片的形式存 在，剩余的50%～55%在切割过程中以切割废料的形式流失。
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课题研究背景
单晶硅切割液现行回收工艺
单晶硅切割废液 经过滤离心分离等 回收聚乙二醇 粉末提纯分级 固体分离 回收SiC/Si粉 固液分离
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课题研究背景
对单晶硅切割废液的回收，研究人员做了大量工作，申请了相关 的专利。 随着线切割废砂浆回收利用技术的发展，线切割废砂浆中的碳化
声波反应器中，经活化、碱溶、老化、干燥后制得白炭黑。
GuiMei Gao等人以油页岩灰为原料 、PEG 为表面活性剂，在超声波中水解、 -A120330% 左右的油页岩脱油残渣粉碎到一定粒度，置于 浓缩，再经过共沸蒸馏，制得了纳米白炭黑。 -时，然后用50~70%的硫酸溶液于90℃浸取缎烧过的残渣
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课题研究背景
单晶硅切割废液的产生
太阳能硅片的线切割过程是一个自由研磨加工过
程，线切割使用不锈钢线，线上镀金刚石微粉。 切割时，在电机的带动下，切割线在输入线轴和 输出线轴间高速运动，作为介液的聚乙二醇水溶液带动碳化硅磨料对单晶硅棒进行 切割。 切割后，聚乙二醇液体会将使用后的碳化硅磨料带出，同时由于切割作用，形成了一 种由聚乙二醇、碳化硅、以及少量硅粉等杂质组成的混合液，即单晶硅切割废液。
L/O/G/O
单晶硅切割废液制备白炭黑
报 告 人：史大静 指导教师：丁辉 副教授 报告日期：2012.11.25
目录
1 2 3 4
课题研究背景 研究方向 进度安排 参考文献
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课题研究背景
据欧洲光伏工业协会EPIA预测，21世纪太阳能将会成为世界能源组
成中一个重要的部分。近年来，由于技术的持续改进和突破，光电
白炭黑制备方法
气相法白炭黑的生产方法
将四氯化硅 (或者甲基三氯硅烷 )原料送至精馏塔精馏后，在蒸发器中加热蒸 发，并以干燥、过滤后的空气为载体，送至合成水解炉制备白炭黑。 沉淀法白炭黑的生产方法 主要原料为石英砂、纯碱、工业盐酸、硫酸、硝酸或二氧化碳，生产流程主 要包括沉淀、过滤、干燥和造粒等步骤。
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课题研究背景
单晶硅环保废渣组成
挥散法测硅和二氧化硅的总量 钼硅黄法测定二氧化硅的含量
切割废渣中Si、SiO2、SiC含量分 别为：48.02%、34.48%、17.5%
切割液及其组成图片对比
切 割 液 SiC 和 Si 粉 末 绿 SiC 粉 末
-谭欣等t581将含510250%左右， -A120330%左右的油页岩脱油残渣粉碎到一定粒度，置于
区别：本课题主要以硅切割废液中的 废渣为原料，制备高性能白炭黑，实 -时，然后用 50~70%的硫酸溶液于90℃浸取缎烧过的残渣 现资源回收利用，变废为宝！
粉5一6h，反应完成后，趁热过 -滤并洗涤，滤渣经干燥，900℃锻烧，粉碎即得白炭黑产 品。
四面体键合成有缺陷的三维结构。 红外光谱研究证实，白炭黑粒子表面羟基有三种类型：隔离羟基、相邻羟 基、硅氧基。 白炭黑具有高纯度、低密度、高比表面积、分散性好等特点，以其优越的
稳定性、补强性、增稠性和触变性而广泛地应用于橡胶、涂料、油漆和粘
胶剂等行业。
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课题研究背景
气相法、沉淀法优缺点比较
气相法优点：生产工艺比较简单、易控制反应条件；缺点：生产成本高、应用范围 小且产率;沉淀法优点：设备简单、分散剂以及原料易得；缺点：产品活性不高、亲 和力差、补强性能低．
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课题研究背景
白炭黑制备的相关文献报导
Jianling Zhang 等人率先采用超临界CO2与水玻璃溶液相作用制备了白炭 黑。在该方法中，CO2不仅是作为反应试剂，同时也是产品的修饰剂。 孙玉琢等人以膨润土为原料,加入硫酸溶液，控制温度在75℃左右，放入超
水玻璃制备的基本原理
Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O SiC+NaOH≠
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水玻璃制备
马弗炉于700℃锻烧活化2小
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课题研究背景
Samsudin Afandi等人采用碱溶的方法从甘蔗灰中制备了高纯度的白炭黑， 其先采用NaOH与甘蔗灰相作用得到硅酸钠，再用盐酸与其作用生成了白 炭黑粉末。 目前，有人以硅灰石、 蛋白石、高岭土等非金属矿及其延伸物为硅源来制 备白炭黑。
硅和切削液己经可以进行初步回收 (尚不成熟) ，但对于废砂浆中
硅的回收，尚处于探wenku.baidu.com期(鲜有报道)。
在此背景之下，本课题以废砂浆中的硅做硅源探索制取白炭黑同
时回收碳化硅的工艺路线，实现废砂浆中的基本成分的回收利用。
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白炭黑即水合二氧化硅，其粒子呈球状，为无定形的SiO2，其硅和氧以正
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研究内容
第一阶段
第二阶段
第三阶段
水玻璃制备
白炭黑制备
白炭黑性能分 析及表征
白炭黑
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水玻璃制备
水玻璃，硅酸钠的水溶液，化学式为Na2O· nSiO2。
水玻璃模数
水玻璃中二氧化硅和氧化钠的物质的量之比。 n=nSiO2/ nNa2O,式中nSiO2表示水玻璃中二氧化硅的物质的量;nNa2O表示水玻璃 中氧化钠的物质的量。
材料技术和太阳能光伏产业在全球得到迅速发展，而硅单质作为重
要的光电材料半导体材料，其战略资源的地位日益明显，其全球需
求量亦不断增大。 在晶硅加工成电池片的过程中，主要包括切断、滚圆、切片几个过 程。经过切片处理后，只有45%～50%左右的硅料以硅片的形式存 在，剩余的50%～55%在切割过程中以切割废料的形式流失。
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课题研究背景
单晶硅切割液现行回收工艺
单晶硅切割废液 经过滤离心分离等 回收聚乙二醇 粉末提纯分级 固体分离 回收SiC/Si粉 固液分离
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对单晶硅切割废液的回收，研究人员做了大量工作，申请了相关 的专利。 随着线切割废砂浆回收利用技术的发展，线切割废砂浆中的碳化
声波反应器中，经活化、碱溶、老化、干燥后制得白炭黑。
GuiMei Gao等人以油页岩灰为原料 、PEG 为表面活性剂，在超声波中水解、 -A120330% 左右的油页岩脱油残渣粉碎到一定粒度，置于 浓缩，再经过共沸蒸馏，制得了纳米白炭黑。 -时，然后用50~70%的硫酸溶液于90℃浸取缎烧过的残渣
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课题研究背景
单晶硅切割废液的产生
太阳能硅片的线切割过程是一个自由研磨加工过
程，线切割使用不锈钢线，线上镀金刚石微粉。 切割时，在电机的带动下，切割线在输入线轴和 输出线轴间高速运动，作为介液的聚乙二醇水溶液带动碳化硅磨料对单晶硅棒进行 切割。 切割后，聚乙二醇液体会将使用后的碳化硅磨料带出，同时由于切割作用，形成了一 种由聚乙二醇、碳化硅、以及少量硅粉等杂质组成的混合液，即单晶硅切割废液。
L/O/G/O
单晶硅切割废液制备白炭黑
报 告 人：史大静 指导教师：丁辉 副教授 报告日期：2012.11.25
目录
1 2 3 4
课题研究背景 研究方向 进度安排 参考文献
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课题研究背景
据欧洲光伏工业协会EPIA预测，21世纪太阳能将会成为世界能源组
成中一个重要的部分。近年来，由于技术的持续改进和突破，光电
白炭黑制备方法
气相法白炭黑的生产方法
将四氯化硅 (或者甲基三氯硅烷 )原料送至精馏塔精馏后，在蒸发器中加热蒸 发，并以干燥、过滤后的空气为载体，送至合成水解炉制备白炭黑。 沉淀法白炭黑的生产方法 主要原料为石英砂、纯碱、工业盐酸、硫酸、硝酸或二氧化碳，生产流程主 要包括沉淀、过滤、干燥和造粒等步骤。
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课题研究背景
单晶硅环保废渣组成
挥散法测硅和二氧化硅的总量 钼硅黄法测定二氧化硅的含量
切割废渣中Si、SiO2、SiC含量分 别为：48.02%、34.48%、17.5%
切割液及其组成图片对比
切 割 液 SiC 和 Si 粉 末 绿 SiC 粉 末
-谭欣等t581将含510250%左右， -A120330%左右的油页岩脱油残渣粉碎到一定粒度，置于
区别：本课题主要以硅切割废液中的 废渣为原料，制备高性能白炭黑，实 -时，然后用 50~70%的硫酸溶液于90℃浸取缎烧过的残渣 现资源回收利用，变废为宝！
粉5一6h，反应完成后，趁热过 -滤并洗涤，滤渣经干燥，900℃锻烧，粉碎即得白炭黑产 品。
四面体键合成有缺陷的三维结构。 红外光谱研究证实，白炭黑粒子表面羟基有三种类型：隔离羟基、相邻羟 基、硅氧基。 白炭黑具有高纯度、低密度、高比表面积、分散性好等特点，以其优越的
稳定性、补强性、增稠性和触变性而广泛地应用于橡胶、涂料、油漆和粘
胶剂等行业。
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课题研究背景
气相法、沉淀法优缺点比较
气相法优点：生产工艺比较简单、易控制反应条件；缺点：生产成本高、应用范围 小且产率;沉淀法优点：设备简单、分散剂以及原料易得；缺点：产品活性不高、亲 和力差、补强性能低．
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课题研究背景
白炭黑制备的相关文献报导
Jianling Zhang 等人率先采用超临界CO2与水玻璃溶液相作用制备了白炭 黑。在该方法中，CO2不仅是作为反应试剂，同时也是产品的修饰剂。 孙玉琢等人以膨润土为原料,加入硫酸溶液，控制温度在75℃左右，放入超
水玻璃制备的基本原理
Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O SiC+NaOH≠
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