随着“双碳”目标的提出,光伏行业进入黄金发展阶段,2021年仅中国太阳能级硅的用量就达到了50.5万吨。采用金刚石线锯切割硅片是制备太阳能电池的重要环节,但这一过程中约有30%～35%的高纯硅会被切割成硅粉废料,这部分废硅粉的粒径在几微米左右,且表面存在致密的氧化层和金属杂质,导致其无法直接回收利用。现有提纯技术下硅粉废料的回收率较低,且提纯后硅锭的纯度远低于太阳能级要求,导致了硅资源的严重浪费,甚至造成环境污染。针对金刚线切割硅粉废料的回收,本论文提出了真空感应熔炼加定向凝固的提纯方法。首先通过真空感应熔炼去除废硅粉表面的氧化硅及有机杂质,再通过定向凝固使残余的金属杂质富集到硅锭顶部,从而获得高纯多晶硅锭,实现切割硅粉废料的回收。本研究的具体结果如下:（1）金刚线切割硅粉废料主要由微米级和亚微米级的硅颗粒组成,同时含有Si O2层、有机杂质及Al、Fe、Mg、Ni等金属杂质。酸处理后,氧杂质的含量由8.5%降低到2.9%,金属杂质的总含量由13586.36 ppmw降低到776.75 ppmw,其中Al杂质的去除效果最为明显,由12994.84 ppmw降低到562.77 ppmw。（2）真空感应熔炼过程中,当熔炼温度达到540℃时,有机杂质完全裂解,当熔炼温度达到1327℃时,废硅粉表面的Si O2层与熔体中Si和C发生反应,使氧杂质含量从2.9%降低到15.40 ppmw以下。通过分析炉渣,发现其主要由Si和Si O2构成,未熔化的Si O2使一部分纯Si无法与坩埚内的Si液混合而变成炉渣,降低了硅粉废料的回收率。（3）金属杂质在定向凝固过程中呈现出明显的分凝效果,Al、Fe、Ni、Ti等杂质在铸锭顶部发生富集,杂质含量最高,杂质总含量为1598.48 ppmw。在柱状晶区域内杂质含量最低为3.27 ppmw,且柱状晶区域有效分凝系数和扩散层厚度相对较小,杂质的去除效果最好,对应铸锭的纯度达到99.999%,出成率约为82.6%,扩大柱状晶区域的比例可以提高杂质的去除效果和出成率。（4）凝固速率对晶形貌和杂质分凝效果有重要影响,凝固速率为21.6 mm/h时,金属杂质的分凝效果明显优于凝固速率为10.8 mm/h的铸锭。在一定范围内,随着凝固速率的增加,坩埚内温度梯度逐渐增大,促进了熔体对流,减小了杂质扩散层厚度,有利于凝固过程中杂质的分凝去除。因此,在实际生产过程中,采取适当保温时间,增大凝固速率,不仅能节约熔炼成本,还可以提高硅锭纯度。