專利名稱：一種利用廢棄石英坩堝制備的方石英質(zhì)電瓷及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電瓷材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用廢棄石英坩堝制備的方石英質(zhì)電瓷及其制造方法。
背景技術(shù)：
石英坩堝是太陽(yáng)能電池用多晶硅或單晶硅鑄錠過(guò)程中所用的關(guān)鍵部件，用以裝載高純的硅原料進(jìn)行熔制。硅鑄錠過(guò)程中，硅料一般在1550°C的高溫下熔化結(jié)晶，因此要求石英坩堝一次性連續(xù)工作50h以上，且整個(gè)過(guò)程不能發(fā)生破裂，坩堝成分也不能對(duì)硅料造成污染。由于石英坩堝在使用過(guò)程中會(huì)發(fā)生析晶、變形和破裂，同時(shí)制造太陽(yáng)能光伏硅所用硅料其純度為99. 9999%以上，為了防止對(duì)硅料的污染，一只石英坩堝只能用于生產(chǎn)一爐硅碇，因而石英坩堝是硅碇生產(chǎn)中的消耗性器皿。隨著我國(guó)太陽(yáng)能硅碇生產(chǎn)能力的不斷擴(kuò)大， 對(duì)石英陶瓷坩堝需求量與日俱增，其消耗廢棄量也越來(lái)越大。在硅鑄錠過(guò)程中，經(jīng)過(guò)高溫熔制，石英坩堝析晶變成方石英晶相，而不是無(wú)定形的熔融石英。這樣，從廢棄的石英坩堝中再提純高純的石英在技術(shù)上是很困難的，同時(shí)成本很高。因此，目前光伏企業(yè)所產(chǎn)生的廢石英坩堝只作為一種廢料堆放或填埋。隨著我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，廢棄的石英坩堝對(duì)環(huán)境也會(huì)帶來(lái)巨大的壓力。為此，目前針對(duì)廢棄石英坩堝的再利用也進(jìn)行了研究開發(fā)，但進(jìn)展緩慢、所見報(bào)道很少，只是將石英坩堝經(jīng)表面除雜、破碎、研磨后，獲得高純度的方石英材料。顯然，目前現(xiàn)有技術(shù)對(duì)廢棄石英坩堝的再利用，途徑單一，無(wú)法有效緩解或解決與日俱增的廢棄石英坩堝所帶來(lái)的資源浪費(fèi)及其對(duì)環(huán)境所造成的壓力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種以廢棄石英坩堝為原料制備的方石英質(zhì)電瓷，以充分利用廢棄資源，同時(shí)為方石英質(zhì)電瓷的制備開辟新的方向。本發(fā)明的另一目的在于提供上述方石英質(zhì)電瓷的制造方法。本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明提供的一種利用廢棄石英坩堝制備的方石英質(zhì)電瓷，其物料組成為蘇州土 40 70wt%、廢棄石英；t甘禍粉末10 40wt%、鉀長(zhǎng)石15 20wt%、招帆土 2 10wt%。優(yōu)選地，其物料組成為蘇州土 40 50wt%、廢棄石英坩堝粉末30 40wt%、鉀長(zhǎng)石15 20wt%、招帆土 2 5wt%。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述廢棄石英坩堝粉末的細(xì)度為過(guò)325目篩。本發(fā)明的另一目的通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明提供的上述利用廢棄石英坩堝制備的方石英質(zhì)電瓷的制造方法，包括以下步驟I)將所述物料各組分加入球磨機(jī)進(jìn)行濕法球磨混合、過(guò)篩得到混料；2)將所述混料可塑成型或壓制成型后，干燥得到方石英質(zhì)電瓷素坯；
3)將所述方石英質(zhì)電瓷素坯在1250 1360°C溫度下燒成，保溫0. 2 lh，得到方石英質(zhì)電瓷。上述方案中，本發(fā)明制造方法所述步驟2)中可塑成型采用印坯成型的方法，即混料經(jīng)過(guò)壓濾、練泥、印坯而成型；壓制成型采用干壓成型的方法，即將混料干燥成粉料后，力口入聚乙烯醇混合、造粒、在10 20MPa下干壓成型。進(jìn)一步地，所述聚乙烯醇的用量為所述物料的I 2wt%。優(yōu)選地，所述聚乙烯醇的濃度為4%。本發(fā)明具有以下有益效果(I)本發(fā)明利用廢棄的石英坩堝，未對(duì)其進(jìn)行任何的化學(xué)方法處理，而是通過(guò)機(jī)械粉碎研磨及配方設(shè)計(jì)制備出方石英電瓷，實(shí)現(xiàn)固體廢棄物的資源化循環(huán)利用，從而間接減少了陶瓷行業(yè)對(duì)原石英礦的需求，節(jié)約了不可再生資源，降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)也減少了廢棄物對(duì)環(huán)境的污染。(2)現(xiàn)有技術(shù)方石英質(zhì)電瓷的制備，其電瓷中方石英晶相來(lái)源于在燒成過(guò)程中粘土和石英原料的再析晶。而本發(fā)明利用了廢棄的石英坩堝已含有方石英晶相的特性，電瓷中方石英來(lái)自直接加入的廢棄石英坩堝，從而為方石英質(zhì)電瓷的制備開辟了新的方向。


下面將結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述圖I是本發(fā)明實(shí)施例方石英質(zhì)電瓷的XRD圖譜；圖2是本發(fā)明實(shí)施例方石英質(zhì)電瓷經(jīng)氫氟酸腐蝕后的掃描電鏡照片。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)施例利用來(lái)自太陽(yáng)能光伏硅行業(yè)的廢棄石英坩堝，采用鄂式破粉機(jī)粉碎后，再用球磨機(jī)濕磨20 30h，之后過(guò)325目篩，取篩下料烘干得到廢棄石英坩堝粉末。所得廢棄石英相■堝粉末的特征參數(shù)如表I所示。表I本發(fā)明實(shí)施例廢棄石英坩堝粉末特征參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種利用廢棄石英坩堝制備的方石英質(zhì)電瓷，其特征在于其物料組成為蘇州土40 70wt%、廢棄石英；t甘禍粉末10 40wt%、鉀長(zhǎng)石15 20wt%、招帆土 2 10wt%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用廢棄石英坩堝制備的方石英質(zhì)電瓷，其特征在于其物料組成為蘇州土 40 50wt%、廢棄石英坩堝粉末30 40wt%、鉀長(zhǎng)石15 20wt%、鋁礬土2 5wt%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的利用廢棄石英坩堝制備的方石英質(zhì)電瓷，其特征在于所述廢棄石英坩堝粉末的細(xì)度為過(guò)325目篩。
4.權(quán)利要求1-3之一所述利用廢棄石英坩堝制備的方石英質(zhì)電瓷的制造方法，其特征在于包括以下步驟 1)將所述物料各組分加入球磨機(jī)進(jìn)行濕法球磨混合、過(guò)篩得到混料； 2)將所述混料可塑成型或壓制成型后，干燥得到方石英質(zhì)電瓷素坯； 3)將所述方石英質(zhì)電瓷素坯在1250 1360°C溫度下燒成，保溫0.2 lh，得到方石英質(zhì)電瓷。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用廢棄石英坩堝制備的方石英質(zhì)電瓷的制造方法，其特征在于所述步驟2)中混料經(jīng)過(guò)壓濾、練泥、印坯而成型。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用廢棄石英坩堝制備的方石英質(zhì)電瓷的制造方法，其特征在于所述步驟2)中混料干燥成粉料后，加入聚乙烯醇混合、造粒、在10 20MPa下干壓成型。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用廢棄石英坩堝制備的方石英質(zhì)電瓷的制造方法，其特征在于所述聚乙烯醇的用量為所述物料的I 2wt%。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的利用廢棄石英坩堝制備的方石英質(zhì)電瓷的制造方法，其特征在于所述聚乙烯醇的濃度為4%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用廢棄石英坩堝制備的方石英質(zhì)電瓷，其物料組成為蘇州土40～70wt%、廢棄石英坩堝粉末10～40wt%、鉀長(zhǎng)石15～20wt%、鋁礬土2～10wt%。此外還公開了上述方石英質(zhì)電瓷的制造方法。本發(fā)明充分利用廢棄資源，減少了陶瓷行業(yè)對(duì)原石英礦的需求，節(jié)約了不可再生資源，降低了生產(chǎn)成本；在減少了廢棄物對(duì)環(huán)境所造成壓力的同時(shí)，也為方石英質(zhì)電瓷的制備開辟了新的方向。
文檔編號(hào)C04B33/132GK102976712SQ20121053220
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月11日
發(fā)明者王艷香, 孫健, 范學(xué)運(yùn), 楊志勝, 黃麗群, 朱海翔 申請(qǐng)人:景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院