本发明属于一种回收方法，特别是一种碳化硅的回收方法。
背景技术：
目前硅片已广泛应用于太阳能工业及电子产业，而硅片的制作通常是对硅晶棒进行切割获得。其中，硅晶棒切割通常是以切割工具伴随使用切削油( 例如聚乙二醇，PEG) 对硅晶棒进行切割而产生切削砂浆，使得该切削砂浆中通常包含有碳化硅、硅、切削油以及切削工具的切削损失等成分。若直接将切削砂浆丢弃，不仅造成环境污染，亦将造成原料材料的浪费。因此，目前已有相关单位投入研发切削砂浆中碳化硅及硅的回收相关技术。
目前已知碳化硅的回收方法，通常是先在切削砂浆中加入大量分离助剂( 例如水或有机溶剂等) 来稀释切削砂浆，再用多级过滤对切削砂浆进行过滤，使液态的切削油及水与固态的碳化硅及硅分离。过滤后获得的固态碳化硅及硅通常可利用下列几种方式进行分离：
1. 高温分离：由于碳化硅的熔点为2545℃，硅之熔点为1412℃，因此可利用二者
熔点不同的特性，用电炉进行高温分离，将碳化硅与硅分离。
然而，此法不但耗能大，污染严重，又受限于中国台湾法规限制，因此较不可行。
2. 重液分离：重液分离是将该碳化硅与硅置入比重介于碳化硅与硅的比重之间的有机溶剂( 如溴仿) 中，再进行高速离心，如此，比重低于有机溶剂的硅将浮于液面，而比重高于有机溶剂的碳化硅将沉淀于有 机溶剂中，使碳化硅与硅进行分离，进而获得可回收再利用的硅。
然而，此法由于有机溶剂的添加，该有机溶剂的毒性将会造成环境污染问题，而该有机溶剂的低闪火点亦容易造成制程中的危险性；再且，高速离心的设备价格昂贵，亦将造成回收成本增加的缺点。
3. 泡沫浮选：此法是通过将界面活性剂加到碳化硅与硅中，界面活性剂形成泡沫，由于该界面活性剂对碳化硅的亲和性较高，因此会将碳化硅吸附于上层，而硅将会沉淀至下层，如此，便可将碳化硅与硅进行分离。然而，该界面活性剂与有机溶剂相同具有毒性及低闪火点的缺点，将造成此法具有环境污染及制程中危险性的缺点。
基于上述原因，其有必要进一步改良上述碳化硅的回收方法。
技术实现要素：
本发明的目的是为了克服现有技术的缺点，提供一种碳化硅的回收方法，以避免含硅砂浆中的分散液变质；以避免使用有机溶剂分离碳化硅；以避免使用高速离心方式分离碳化硅。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
1. 一种碳化硅的回收方法之一，是对含硅砂浆中碳化硅的回收方法，含硅砂浆含有碳化硅、硅、杂质及分散液；回收其中碳化硅的方法步骤如下：1) 过滤：
将包含碳化硅、硅、杂质及分散液的含硅砂浆过滤，得到初步滤除分散液含杂质的碳化硅/ 硅混合物；
2) 残液去除：
对初步滤除分散液含杂质的碳化硅/ 硅混合物进行加热，温度＞ 250℃，使残留的分散液挥发，获得含杂质的碳化硅/ 硅混合物；
3) 酸洗除杂质：
将含杂质的碳化硅/ 硅混合物浸置于酸性溶液或包含有助剂的酸性 溶液中，通过酸性溶液溶解碳化硅/ 硅混合物中的杂质，再过滤去除溶有杂质的酸性溶液，获得初步去除杂质的碳化硅/ 硅混合物；
4) 搅拌
将去除杂质的碳化硅/ 硅混合物加入pH2.5 ～ 14 的水介质中，并搅拌均匀后静置，获得沉淀的碳化硅/ 硅混合物及悬浮有硅之液态介质，经过滤将沉淀的碳化硅/ 硅混合物分离出，获得初步分离硅的碳化硅/ 硅混合物；
对悬浮有硅的液态介质进行过滤，滤除液态介质获得硅，将硅加入酸性溶液中，以溶解硅中的杂质，再滤除溶有杂质的酸性溶液后，获得纯化的硅，或进行电磁强磁选以去除包覆有磁性颗粒的硅，再滤除该酸性溶液以获得纯化后的硅。
5) 硅溶解：
将去除杂质的碳化硅/ 硅混合物置于碱性溶液中，使碱性溶液溶解该碳化硅/ 硅混合物中的硅，获得溶有硅的碱性溶液和碳化硅沉淀；
6) 碱液去除：
去除该溶有硅的碱性溶液，用清水冲洗碳化硅沉淀，获得纯化的碳化硅。
2. 一种碳化硅的回收方法之二，是对含硅砂浆中碳化硅的回收方法，含硅砂浆含有碳化硅、硅、杂质及分散液；回收其中碳化硅的方法步骤如下：
1) 过滤：
将包含碳化硅、硅、杂质及分散液的含硅砂浆过滤，得到初步滤除分散液含杂质的碳化硅/ 硅混合物；
2) 残液去除：
对初步滤除分散液含杂质的碳化硅/ 硅混合物进行加热，温度＞ 250℃，使残留的分散液挥发，获得含杂质的碳化硅/ 硅混合物；
3) 酸洗除杂质：
将含杂质的碳化硅/ 硅混合物浸置于酸性溶液或包含有助剂的酸性溶液中，通过酸性溶液溶解碳化硅/ 硅混合物中的杂质，再过滤去除溶有杂质的酸性溶液，获得初步去除杂质的碳化硅/ 硅混合物；
4) 搅拌
将去除杂质的碳化硅/ 硅混合物加入pH2.5 ～ 14 的水介质中，并搅拌均匀后静置，获得沉淀的碳化硅/ 硅混合物及悬浮有硅之液态介质，经过滤将沉淀的碳化硅/ 硅混合物分离出，获得初步分离硅的碳化硅/ 硅混合物；
对悬浮有硅的液态介质进行过滤，滤除液态介质获得硅，将硅加入酸性溶液中，以溶解硅中的杂质，再滤除溶有杂质的酸性溶液后，获得纯化的硅，或进行电磁强磁选以去除包覆有磁性颗粒的硅，再滤除该酸性溶液以获得纯化后的硅。
5) 硅溶解：
将去除杂质的碳化硅/ 硅混合物置于碱性溶液中，使碱性溶液溶解该碳化硅/ 硅混合物中的硅，获得溶有硅的碱性溶液和碳化硅沉淀；
6) 碱液去除：
去除该溶有硅的碱性溶液，用清水冲洗碳化硅沉淀，获得纯化的碳化硅。
上述的碳化硅的回收方法之一或碳化硅的回收方法之二的3) 酸洗除杂质步骤中所述的酸性溶液，是盐酸、硝酸、硫酸、氢氟酸或其混合物；所述的助剂是双氧水。
上述的碳化硅的回收方法之一或碳化硅的回收方法之二的硅溶解步骤中所述碱性溶液是氢氧化钠、氨水和/ 或氢氧化钾水溶液。
上述的碳化硅的回收方法之一或碳化硅的回收方法之二所述硅溶解步骤中，在溶有硅之碱性溶液中通入二氧化碳，或者加入盐酸、硝酸、硫酸或/ 和氢氟酸水溶液，以使该碱性溶液中的硅因酸化而沉淀形成硅胶，将该硅胶分离后，将硅胶进行焙烧，获得二氧化硅。
本发明与现有技术比较的有益效果是：
1. 本发明碳化硅的回收方法，过滤步骤中无须使用分离助剂，因此可降低耗能及回收成本，同时使得回收的分散液不会产生变质的问题而可直接回收使用。
2. 本发明之碳化硅的回收方法，碱液去除步骤所获得的溶有硅的碱性溶液，经酸化获得硅胶，或者再进行过滤焙烧便可获得二氧化硅回收使用。
3. 本发明碳化硅的回收方法，通过该搅拌步骤进行搅拌，利用碳化硅及硅的颗粒尺寸及比重差异使二者进行初步分离，因此无须使用如高速离心机等昂贵设备，可降低回收成本；亦无须使用有机溶剂分离该碳化硅及硅。且悬浮于该液态介质中的硅亦可回收使用，减少物料损耗。
因此，本发明之碳化硅之回收方法可在回收碳化硅同时回收硅及分散液，因此可达到提升整体回收率、降低回收成本及减少物料浪费的功效。
具体实施方式
实施例1
本发明碳化硅的回收方法之一碳化硅的回收方法包含过滤步骤S1、残液去除步骤S2、酸洗除杂步骤
S3、硅溶解步骤S4 及碱液去除步骤S5。
1. 过滤步骤S1
(1) 将包含碳化硅、硅、杂质及分散液的含硅砂浆过滤，得到初步滤除分散液的碳化硅/ 硅混合物；
更详细地说，含硅砂浆是切削硅晶棒的切削废液，因此含硅砂浆包含有碳化硅、硅及分散液的成分，该分散液是一般常用的切削液体，例如聚乙二醇(PEG) 等切削液，含硅砂浆中可能还包含有其它杂质，例如切削工具所产生的碎屑，通常是铁屑或者其它金属的碎屑等杂质。本实施例是对该含硅砂浆进行过滤，例如可选择用纳滤机或薄膜过滤器对含硅砂浆进行过滤，将分散液初步滤除，而获得包含有碳化硅及硅成分的初步滤除分散液的碳化硅/ 硅混合物。由于此过滤步骤S1 仅对该液态的分散液及固态的碳化硅及硅成分进行初步的固液分离，因此，无须额外添加分离助剂( 例如水)，不但可降低回收成本，亦使得滤除的分散液可直接回收使用，无须担心因分离助剂的添加而造成切削油变质的问题。
2. 残液去除步骤S2
对碳化硅/ 硅混合物进行加热，温度＞ 250℃，使残留的分散液挥发，获得碳化硅/硅混合物；将此碳化硅/ 硅混合物置于酸性溶液中，进一步溶解其中的杂质，滤除溶有杂质酸性溶液，获得去除杂质碳化硅/ 硅混合物。
更详细地说，过滤步骤S1 仅初步进行固液分离，碳化硅/ 硅混合物中仍残存有部分分散液，因此进一步对碳化硅/ 硅混合物加热至残留的分散液挥发而去除。举例说，本实施例选择将该初步去除杂质的碳化硅/ 硅混合物置于裂解炉内以250℃以上温度进行蒸馏加热，使初步去除杂质的碳化硅/ 硅混合物中残存的分散液挥发至裂解炉上方，在该裂解炉上方所收集到的气态分散液可利用沸点之差异冷凝回收使用。碳化硅/ 硅混合物 加热后便可获得碳化硅/ 硅混合物，将此碳化硅/ 硅混合物置于酸性溶液中，进一步溶解其中的杂质，滤除溶有杂质的酸性溶液，获得去除杂质的碳化硅/ 硅混合物。
3. 酸洗除杂步骤S3
将含杂质的碳化硅/ 硅混合物浸置于酸性溶液或包含有助剂的酸性溶液中，通过酸性溶液溶解碳化硅/ 硅混合物中的杂质，再过滤去除溶有杂质的酸性溶液，获得初步去除杂质的碳化硅/ 硅混合物。
更详细地说，由于碳化硅/ 硅混合物仍可能含有前述的杂质，因此碳化硅/ 硅混合物较佳是浸置于酸性溶液中( 例如盐酸、硝酸、硫酸、氢氟酸或其混合物等)，通过该酸性溶液溶解碳化硅/ 硅混合物中的杂质，再去除溶有杂质的酸性溶液后，例如用过滤方式去除该酸性溶液，便可获得初步去除杂质的碳化硅/ 硅混合物，再进行后续步骤。其中，该酸性溶液中较佳是另包含有助剂，例如双氧水等助剂，以提高该酸性溶液对该杂质的溶解效率。举例而言，本实施例是选择浓度为3M 硫酸并加入浓度为1wt％双氧水作为该酸性溶液溶解杂质。
3. 硅溶解步骤S4
将去除杂质的碳化硅/ 硅混合物置于碱性溶液中，使碱性溶液溶解该碳化硅/ 硅混合物中的硅，获得溶有硅的碱性溶液和沉淀的碳化硅。
更详细地说，由于碳化硅/ 硅混合物中仍含有硅的成分，因此，本实施例将碳化硅/ 硅混合物置于碱性溶液〔例如氢氧化钠(NaOH)、氨水(NH4OH)、氢氧化钾(KOH) 碱性溶液或其混合物〕中，通过碱性溶液将碳化硅/ 硅混合物中的硅成分溶出。本实施例是以浓度为2M 氢氧化钠水溶液作为碱性溶液，使得碳化硅/ 硅混合物中的硅成分将会溶解于氢氧化钠溶液中而形成硅酸钠溶液。
4. 碱液去除步骤S5
去除溶有硅的碱性溶液，用清水冲洗沉淀的碳化硅，获得纯化的碳化硅。
更详细地说，通过碱性溶液将硅溶出后，再将碱性溶液去除，例如本实施例是选择以过滤方式滤除溶有硅之碱性溶液，便可获得纯化后的碳化硅。其中，滤除溶有硅之碱性溶液后，用清水冲洗该碳化硅，以避免该碱性溶液的残留。至此，便完成本发明的碳化硅之回收方法之一。
此外，另通过对该溶有硅的碱性溶液进行酸化，便可产生沉淀而获得硅胶。举例来说，本实施例是通过在溶有硅的碱性溶液中通入二氧化碳，或者加入如前述的酸性溶液，使碱性溶液中的硅因酸化而沉淀形成硅胶，将硅胶分离后便可回收使用；或者，再进一步至少用一种电解质( 例如氯化铵或氯化钠等电解质) 的溶液对硅胶进行水洗，以避免酸性溶液残留，并将硅胶经过滤取出后再以300℃温度进行焙烧2 小时，便可获得二氧化硅。如此，便可将碱性溶液中所溶解的硅转化为硅胶或二氧化硅回收使用，以避免物料的浪费。
实施例2
本发明碳化硅的回收方法之二
本发明碳化硅的回收方法之二包含过滤步骤S1、残液去除步骤S2、酸洗除杂步骤S3、搅拌步骤S21、硅溶解步骤S4、碱液去除步骤S5。
1. 过滤步骤S1 与实施例1 所述的过滤步骤S1 相同。
2. 残液去除步骤S2 与实施例1 所述的残液去除步骤S2 相同。
3. 酸洗除杂步骤S3 与实施例1 所述的酸洗除杂步骤S3 相同。
4. 搅拌步骤S21
将去除杂质的碳化硅/ 硅混合物加入pH2.5 ～ 14 的水介质中，并搅拌均匀后静置，获得沉淀的碳化硅/ 硅混合物及悬浮有硅的液态介质，经过滤将沉淀的碳化硅/ 硅混合物分离出，获得初步分离硅的碳化硅/ 硅混合物。
更详细地说，完成残液去除步骤S2 后，将该碳化硅/ 硅混合物置于该 液态介质中进行搅拌后静置，例如，本实施例系选择将该碳化硅/ 硅混合物置放于pH2.5 ～ 14 的水中，搅拌器选择100 ～ 3000rpm 的转速进行搅拌。由于该碳化硅的比重比硅大，且该碳化硅与硅的界达电位为同性电荷，因此，均匀搅拌后碳化硅及少部分的硅将会因碳化硅与硅之表面电荷为同性而相斥，使得碳化硅与硅可较快速的分离，再且，由于该碳化硅的比重较大，因此会与部分的硅较快速的沉淀而形成碳化硅/ 硅混合物，而大部分的硅将会悬浮于该液态介质中，再通过重力沉降槽分离后，便可初步分离碳化硅及硅。将该沉淀的碳化硅/ 硅混合物取出后，便可进行后续的硅溶解步骤S4 及碱液去除步骤S5。
而悬浮有硅的液态介质经过滤将液态介质滤除后便可获得硅。例如，本实施例是以薄膜过滤器将液态介质滤除后，便获得硅粉供回收使用。其中，硅再用酸性溶液清洗，例如本实施例是以20wt％的硫酸溶液进行清洗，以通过该酸性溶液进一步去除硅胶中的杂质( 例如铁屑)，由于可能有部分具磁性杂质被硅粉包覆而无法被该酸性溶液溶解，因此，另进行电磁强磁选，通过强磁力磁吸酸性溶液无法溶解的杂质，例如本实施例是以2T(Fesla)强度的强磁场磁吸该酸性溶液无法溶解的杂质，以提升该硅中杂质的去除效果，便可获得高纯度的硅，供回收硅使用。
1. 硅溶解步骤S4 与实施例1 所述的硅溶解步骤S4 相同。
5. 碱液去除步骤S5 与实施例1 所述的碱液去除步骤S5 相同。
虽然本发明已利用上述较佳实施例揭示，然而，其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者在不脱离本发明的精神和范围之内，相对上述实施例进行各种更动与修改仍属本发明所保护的技术范畴。