CN101684028B - 一种处理硅晶板切割废弃物的方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种处理硅晶板切割废弃物的方法及装置，系由两阶段的连续步骤及利用装置所组成，整个方法包含第一阶段的固液分离步骤，以及第二阶段的液液分离步骤；第一阶段的固液分离步骤先将废弃物进行固液分离，固液分离后液体废弃物再利用一个三阶段的连续性的真空蒸馏步骤，包括一个二阶段的薄膜蒸发步骤，以及一个一阶段的分子蒸馏步骤，将液体废弃物中所含的废水、聚乙二醇、以及切削油(废油)加以精馏、分离、及回收；整个方法不仅可以达到资源回收再利用的目标，且可避免二次污染的产生。

Description

一种处理硅晶板切割废弃物的方法及装置

技术领域

本发明是有关于一种处理硅晶板切割废弃物的方法及装置。

背景技术

半导体产业(Semiconductor Industry)及太阳能光电板产业(SiliconSolar Cell & Photovoltaic Industry)正蓬勃发展，而在半导体晶片以及太阳能板的生产过程中，为了将硅晶板切割成符合需要的尺寸，制造商通常会使用到硅晶板切割方法(wafer cutting process)。虽然，硅晶板切割方法有很多种，但是技术最成熟也广为大多数制造商所采用的是一种名为轴线锯切(wire sawing)的被授予专利的硅晶板切割方法。

所谓轴线锯切是一种运用俗名为金钢砂的碳化硅做为切割研磨料的切割技术；作业时，切割机台上配置一组能够不断的自动调整张力(tension)且多条并行的不锈钢轴线机构(stainless steel wire mechanism)不断的回转运行，而其运行速度达到每秒10-15米(10-15m/sec)而能与硅晶板被切割面维持一种持续施压的密接；同时，机台上向着不锈钢轴线面对硅晶板一侧的一种高速喷嘴则不间断的喷射出一种预先调配好的水溶性切割液(Aqueous cutting fluid或称为cutting slurry)喷在不锈钢轴线上，而切割液的主要成份则包含俗称金钢砂的碳化硅(Silicon Carbide)、聚乙二醇(Polyethylene Glycol简称PEG)、切削油(Cutting oil)、以及冷却水等成份。由于切割液中所含的碳化硅是一种硬度极高的研磨料(abrasive)，因此，喷在轴线锯上面对硅晶板的施压面时，会使轴线锯在高速运行中对硅晶板产生蚀刻及锯切作用，而切割液中的聚乙二醇与水则作为冷却剂及清洗剂以便将锯屑即硅粉及杂质不断的排出轴线锯以及硅晶板的接触面将锯切面洗净，切削油则提供润滑功能，使得锯切过程能顺利行进而不产生跳动以使切割面保持平整，整个切割方法于焉能够顺利进行。

而于切割作业中，使用过的切割液则会与被切下的硅粉以及杂质混合且不断的排出至机台外部成为一种浆状的废弃物，一般称为硅晶板切割废弃物(PV-Panel or wafer cutting waste)；此种废弃物系一种有害工业废弃物，如未进行处理而随意弃置，将会对环境造成危害。

虽然，之前有业者尝试使用焚化法或深井注入法处理此种废弃物，但其成效不彰；例如，采用焚化法时，由于硅晶板切割废弃物本身热值很低，焚化前必须在废弃物中添加足够的燃料油以提高其热值再进行焚化，再则，由于废弃物中的固体废弃物所含的碳化硅在焚化后会形成一层粘膜渗透入焚化炉炉壁，容易造成炉壁结构毁损，因此，由于高昂的处理费以及容易毁损焚化炉的问题使得焚化法目前已极少被采用。而在深井注入法方面，主要是利用废弃的矿坑，将废弃物注入其中储藏，但由于此种方式如不慎引起渗漏将会产生污染地下水的问题，因此除了之前日本有些许案例外，其他国家很少采用。

除了焚化法、深井注入法之外，德国厂商也有采用框板式过滤机(Chamber filter press)，或以Hydro-cyclone(旋流式固液分离机)先将废弃物过滤之后，再进一步对固体物进行选别(Sorting)，之后，再将废弃物中的碳化硅(SiC)、聚乙二醇(PEG)，以及硅粉(Si)分别加以回收，以便再度将碳化硅、聚乙二醇再度调制成切割硅晶片方法所需的切割液供方法再利用，这是比较先进的做法。

但是由于使用这种方法所使用的设备其造价很高，因此其服务费用也非常高昂。因此，除了德国及德商在中国大陆设厂的部份外，其他国家的工厂则很少采用这种处理技术或服务。

根据统计，目前提供硅晶板切割所需的切割液(Cutting fluid)，至2008年6月份为止，每年的总需求量约为20万吨(200,000T)，工厂使用回收的切割液的总量则不足8万吨，换言之，未经处理的切割废弃物则有12万吨。而至2010年为止，全球总需求量约为57万吨，而预估使用回收的切割液的总量约为23万吨，亦即，未经处理的废弃物将会高达34万吨，而在2011年，估计全球全球总需求量将会超过69万吨，未经处理的废弃物将会高达46万吨，这个数字真是令人触目心惊。

目前，市面上所能提供的处理技术有限，另一方面，由于硅晶板的生产价值极高，厂商获利丰厚，因此，多数的硅晶板生产工厂对硅晶板切割废弃物需要立即进行处理的议题也多予以忽略；因此，选择工厂的一个角落暂时堆置就成了主要的解决方案，致使此一问题越来越严重，而已到需要全面检讨的时刻。

发明内容

本发明之目的，旨在提供一种能够进行资源回收再利用，且可避免二次污染的处理硅晶板切割废弃物的方法及装置。

根据本发明所提出之一种处理硅晶板切割废弃物的方法，包含以下步骤：

(A)：固液分离步骤，将废弃物中的固体与液体先进行分离，以分离出固体废弃物与液体废弃物。

(B)：废水分离步骤，接续(A)，以薄膜蒸发方式将液体废弃物的中的废水分离出来。

(C)：聚乙二醇回收步骤，接续前述(B)，将已分离出废水的液体废弃物，再以薄膜蒸发方式分离出聚乙二醇。

(D)：废油回收步骤，其接续前述(C)，将分离出聚乙二醇的残余液体废弃物，以分子蒸馏方式析出其中的废油(回收油)成份，再加以包装出售，而残存的废油渣则加以焚化。

依照上述本发明所提出之处理硅晶板切割废弃物的方法，在前述(A)中，此固液分离步骤包含重力式与旋流式固液分离，以及碟盘式离心分离。

根据本发明所提出之一种处理硅晶板切割废弃物的方法，包含一固液分离单元、一个第一薄膜蒸发单元、一个第二薄膜蒸发单元及一分子蒸馏单元。该固液分离单元的功能，系将废弃物中的液体废弃物与固体废弃物作分离。该第一薄膜蒸发单元的功能，系将固液分离单元中所分离出的液体废弃物，经过薄膜蒸发器将液体废弃物中的废水分离出来。该第二薄膜蒸发单元的功能，系将由第一薄膜蒸发单元中已分离出废水的液体废弃物，经过薄膜蒸发器分离出聚乙二醇。该分子蒸馏单元的功能，系将由第二薄膜蒸发单元中已分离出聚乙二醇的残余液体废弃物，经过分子蒸馏器析出废油，且排出残余的废油渣。

依照上述，本发明所提出之处理硅晶板切割废弃物的装置，其中该固液分离单元包含一重力式固液分离机、一旋流式固液分离机、一碟盘式离心分离机、二个调合槽及数个泵浦(pump)。

依照上述，本发明所提出之处理硅晶板切割废弃物的装置，其中该第一薄膜蒸发单元包含一原料槽、一调合槽、一预热器、一薄膜蒸发器、一冷凝器、二只物料暂存槽、一废水储槽、一导热油炉、一导热油膨胀槽及数个泵浦。

依照上述，本发明所提出之处理硅晶板切割废弃物的装置，其中该第二薄膜蒸发单元包含一预热器、一薄膜蒸发器、一冷凝器、二只物料暂存槽、一聚乙二醇储槽、一导热油炉、一导热油膨胀槽及数个泵浦。

依照上述，本发明所提出之处理硅晶板切割废弃物的装置，其中该分子蒸馏单元包含一预热器、一刮板式分子蒸馏器、一冷井、二只暂存槽、一真空缓冲槽、一气液分离器、一导热油炉、一导热油膨胀槽、一废油渣储槽及数个泵浦。

依照上述，本发明所提出之处理硅晶板切割废弃物的装置，其中更包含一冷却单元，用以提供冷却水供各单元步骤作冷却(热交换)之用途。该冷却单元包含一冷却水循环单元与一冰水机组；而该冷却水循环单元则包含一冷却水塔与数个冷却水循环泵。

如上所述，针对目前市面并无足够的供应市场需要的妥善方法，能对硅晶板切割所产生的废弃物进行完整的处理，达成资源完全回收的目的，以致于硅晶板切割所产生的废弃物之积存量越来越多。本发明提出一种经济且容易操作的方法，可供厂商运用，以便将这些废弃物进行完整的处理，达到资源完全回收的目标。

本发明之主要方法是先将废弃物调合，再送入重力式固液分离机将废弃物中的固体废弃物以及液体废弃物先进行固液分离，以脱除其中比重最大的碳化硅(金钢砂)以及无机物，然后再将其中仍然含有相当比例固体废弃物的浆状废弃物送入旋流式固液分离机，以去除其中比重较大的硅粉及杂质，然后经二次调合后，再将残余的废弃物泵入碟盘式高速离心分离机进行固液分离，将残留的固体废弃物自浆状的废弃物中脱除，完成固液分离程序。

完成固液分离程序后，所收集的固体废弃物，再利用干燥、浮选、及选别等技术，将所有固体废弃物包含碳化硅、硅粉、杂质等物质进行完整的分离，以便再进行加工再利用，或以固形化技术进行固化；有关固体废弃物的干燥、浮选、及选别等相关技术、或者以固形化技术将固体废弃物固形化方面，目前坊间已有许多成熟的技术可资运用，且亦非本项发明的所要论述的重点，因此不在此赘述。

而完成固液分离后的液体废弃物方面，则是使用泵浦将之泵入一个由二组薄膜蒸发器、一组分子蒸馏器、以及相关周边设备所组成的连续性真空蒸馏步骤单元进行处理，而依据不同物质沸腾温度之高低顺序，将液体废弃物中的废水、聚乙二醇、以及废油分别蒸馏出来；分离后的废水则送入废水处理厂进行处理，聚乙二醇溶液、回收油(废油)则进行包装加以出售，残余小量的废油渣则加以焚化，达到针对硅晶板切割废弃物完整处理的目标。

附图说明

图1是本发明之处理硅晶板切割废弃物的方法的方块流程图。

图2是本发明之处理硅晶板切割废弃物的装置的方块图。

图3是说明图2中之固液分离单元的装置流程图。

图4是说明图2中之第一薄膜蒸发单元的装置流程图。

图5是说明图2中之第二薄膜蒸发单元的装置流程图。

图6是说明图2中之分子蒸馏单元的装置流程图。

图7是说明图2中之冷却单元的装置流程图。

附图标记说明：10.流程；11流程；12流程；13流程；131废水；14流程；141聚乙二醇；15流程；151回收油(废油)；100固液分离单元；110重力式固液分离机；120旋流式固液分离机；130碟盘式离心分离机；140调合槽；150调合槽；200第一薄膜蒸发单元；210原料槽；220调合槽；230预热器；240薄膜蒸发器；250冷凝器；260物料暂存槽；261物料暂存槽；270废水储槽；280导热油炉；290导热油膨胀槽；300第二薄膜蒸发单元；310预热器；320薄膜蒸发器；330冷凝器；340物料暂存槽；350物料暂存槽；360聚乙二醇储槽；370导热油炉；380导热油膨胀槽；400分子蒸馏单元；410预热器；420分子蒸馏器；430冷井；440物料暂存槽；450物料暂存槽；460真空缓冲槽；470气液分离器；480导热油炉；490导热油膨胀槽；491回收油储槽；492废油渣储槽；510～518泵浦；520～524泵浦；519/525真空泵；600冷却单元；610冷却水循环单元；611冷却水塔；612冷却水循环泵；613冷却水循环泵；614冷却水循环泵；620冰水机组。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行更为详细的说明，附图中主要元件与符号的对应关系如下：

附图中A、C、E为同一条冷却水回流管被分割在各图中的连接代表符号，而B、D、F为同一条冷却水进流管被分割在各图中的连接代表符号，H为冰水机组衔接图6冷井430之回流管的连接代表符号，G为冰水机组衔接第六图之冷井430进流管及分子蒸馏器420之进流管的连接代表符号。

参阅图1，本发明处理硅晶板切割废弃物的方法，该方法包含以下流程：

(A)：如流程10，系一固液分离步骤，系将废弃物中的固体与液体进行分离处理，分离出的液体废弃物泵入流程11之液体废弃物处理步骤，分离出的固体废弃物则进入流程12之固体废弃物处理步骤，透过干燥、浮选、及选别等技术，将所有固体废弃物包含碳化硅、硅粉、杂质等物质进行完整分离，以便进行加工再利用，或以固形化技术进行固化。

(B)：如流程13，系一废水分离步骤，系将固液分离后的液体废弃物使用泵浦将之泵入第一组薄膜蒸发器，将液体废弃物中的废水131蒸馏出来。分离后的废水131则送入废水处理厂进行处理。

(C)：如流程14，系一聚乙二醇回收步骤，其接续前述(B)，将分离出废水131的液体废弃物，由第二组薄膜蒸发器以薄膜蒸发方式分离出液体废弃物中的聚乙二醇141。分离后之聚乙二醇141溶液则加以包装出售。

(D)：如流程15，系一废油回收步骤，其接续前述(C)，将分离出聚乙二醇141的残余液体废弃物，以分子蒸馏方式析出其中的废油151(回收油)成份，再加以包装出售，而残存的废油渣则加以焚化。

参阅图2，本发明处理硅晶板切割废弃物的装置，包含一固液分离单元100、一个第一薄膜蒸发单元200、一个第二薄膜蒸发单元300、一分子蒸馏单元400及一冷却单元600。

参照图2与图3，该固液分离单元100包含一重力式固液分离机110、一旋流式固液分离机120、一碟盘式离心分离机130、二只调合槽140、150及三组泵浦510、511、512。

于作业时，先导入切割硅晶板所产生之浆状废弃物进入调合槽140，启动调合槽140之搅拌机，让废弃物于槽中搅拌均匀，此时，持续由外部送入废弃物，直至调合槽中的液位达到预设之高液位为止；调合槽140达到预设之高液位时，泵浦512启动，将废弃物送入重力式固液分离机(Solid Separator)110进行初步之固液分离；同时，由于废弃物中比重最大的碳化硅(SiC金钢砂)以及大多数的硅粉(Si)会落入重力式固液分离机110底部，而废油、水、少量硅粉、杂质、以及聚乙二醇的混合物则悬浮至重力式固液分离机表层，再经由末端之堰板流入重力式固液分离机暂存槽中，于暂存槽内之液位达到高液位时，泵浦522启动，将浆状废弃物送至旋流式固液分离机120，此时，残留于浆状废弃物中比重较重的硅粉以及部份杂质会由旋流式固液分离机120下方的出口排出，落入下方预先设置之暂存槽等待进一步处理；而比重较轻的废水、聚乙二醇、废油、杂质、以及少量的硅粉等混合物则被送入后端的调合槽150进行调合，且于调合槽150液位抵达预设之高液位时，泵浦510启动，将残存的废弃物送入碟盘式离心分离机130进行最后阶段的机械式固液分离步骤；进入碟盘式离心分离机130的废弃物则被分成两股，比重稍重的残余固体废弃物由碟盘式离心分离机130下方出口排入预设之储槽中，准备委外处理，而比重较轻的废水、聚乙二醇、以及废油等混合物则由上方出口排出，再进入次一阶段(第一薄膜蒸发单元200)之液体废弃物处理步骤单元。

参照图2与图4，该第一薄膜蒸发单元200包含一原料槽210、一调合槽220、一预热器230、一薄膜蒸发器240、一冷凝器250、二只物料暂存槽260与261、一废水储槽270、一导热油炉280、一导热油膨胀槽290及六组泵浦513、514、515、516、517、518。

参照图2与图5，该第二薄膜蒸发单元300包含一预热器310、一薄膜蒸发器320、一冷凝器330、二只物料暂存槽340与350、一聚乙二醇储槽360、一导热油炉370、一导热油膨胀槽380、一组真空泵519、以及三组泵浦520、521、522。

参照图2与图7，该冷却单元600，用以对各单元作热交换处理。而该冷却单元600包含一冷却水循环单元610及一冰水机组620。该冷却水循环单元610则包含一冷却水塔611与三组冷却水循环泵612、613、614。

作业时，先启动冷却单元610，让冷却水进入第一薄膜蒸发单元200中需使用冷却水之冷凝器250，第二薄膜蒸发单元300中需使用冷却水之冷凝器330，以及分子蒸馏单元400中需使用冷却水之分子蒸馏器420之内置冷凝器，还有冰水机组620之冷却回路再回流至冷却水塔611。

于冰水机组620方面，则先依65％之比例于清水中加入聚乙二醇调配成冷冻冰水之原水，再以冰水机组内建之循环泵将冷冻冰水之原水泵入冰水机组中，再送入分子蒸馏单元400中需用冰水之冷井430进流管，以及分子蒸馏器420之轴封冷却水进流管，再回到冰水机组620中形成循环流。之后，再启动冰水机组620之冷冻机组，让循环之冰水温度逐渐下降至摄氏-10℃以下为止。

于冷却单元600启动完成之后，再启动泵浦518，开始将导热油经由导热油进料管送入导热油管线中，先经由导热油炉280，再经由其中之一的出流管线进入薄膜蒸发器240之外壳夹层以及预热器230之换热管路再回到泵浦518之入口，同时导热油也经由出流管之其它分流管进入导热油膨胀槽290，再回流至泵浦518之入口，导热油之循环开始之后，则开始启动导热油炉280，让循环流动之导热油逐渐升温至摄氏140℃以上，并设定好导热油炉280让其对导热油之加热保持稳定。

启动冷却水及导热油之循环完成之后，再启动配置于第二薄膜蒸发单元300属于方法共用之真空泵浦519(图5)，开始抽取第一薄膜蒸发单元200中相连管路中之空气，让进料管路、预热器230、薄膜蒸发器240、物料暂存槽260及261中的气体压力下降至100mbar(0.1bar)以下，形成真空蒸馏之环境。

此时，开始启动泵浦513，将液体废弃物持续注入调合槽220，同时启动搅拌器先进行搅拌，于调合槽220内之液体废弃物到达预设之高液位时，泵浦514自动启动，将液体废弃物泵入流程中，先经过预热器230让液体废弃物之温度升高至摄氏95℃以上，然后再进入薄膜蒸发器240内层之缸壁内，此时，薄膜蒸发器240内建之刮笼不断的旋转，进入薄膜蒸发器240内层缸壁内之液体废弃物则不断的被涂抹在缸壁上形成一层厚度约4～5μm(4-5/1000mm)之薄膜，而由于薄膜蒸发器240外壳之夹层有温度高达摄氏140℃之导热油通过，因此，液体废弃物于薄膜蒸发器240内层之缸壁内所形成之薄膜其温度可以持续维持在摄氏95℃以上；而此时，由于薄膜蒸发器240内层之缸壁内之气压只有100mBar(0.1bar)，因此，虽然液体废弃物所形成之薄膜中水份之温度尚不及摄氏100℃，但于此摄氏95℃时则已全部蒸发，水蒸汽循着出口管线进入冷凝器250之物料管线内而与进入冷凝器250冷凝管路中之冷凝水进行热交换，水蒸汽被冷凝下来成为废水，再落入物料暂存槽261中暂时储存。

上述过程持续进行，而累积于物料暂存槽261之废水则在液位到达预设之高液位时，流程之自动控制设备则自动启动泵浦516，将废水送入废水储槽270直到物料暂存槽261之液位到达低液位时泵浦516才停止运转。而废水储槽270之液位到达高液位时，流程之自动控制设备则自动启动泵浦517，将废水送入预设之废水处理厂进行处理直至废水储槽270之液位到达低液位时为止。

液体废弃物中蒸馏温度高于摄氏95℃者包括聚乙二醇以及切削油，由于此一阶段之蒸馏温度无法将其分馏出来，因此，此一聚乙二醇以及废切削油的混合废液则循管线落入物料暂存槽260之中累积，等待进入次一阶段的步骤(第二薄膜蒸发单元300之聚乙二醇回收步骤)进行处理。

实际作业时，先确认前一步骤200已完成启动且持续运转。之后，再启动泵浦522，开始将导热油经由导热油进料管送入导热油管线中先经由导热油炉370，再经由其中之一的出流管线进入薄膜蒸发器320之外壳夹层以及预热器310之换热管路再回到泵浦522之入口，同时导热油也经由出流管之其它分流管进入导热油膨胀槽380，再回流至泵浦522之入口，导热油之循环开始之后，则开始启动导热油炉370，让循环流动之导热油逐渐升温至摄氏200℃以上，一方面，设定好导热油炉370让其对导热油之加热温度保持稳定。

启动导热油之循环完成后，确认方法中共用之真空泵浦519已启动并已开始抽取第二薄膜蒸发单元300中相连管路之空气，让进料管路、预热器310、薄膜蒸发器320、物料暂存槽340及350中的气体压力下降至100mbar(0.1bar)以下，形成真空蒸馏之环境。

配置于第一薄膜蒸发单元200之泵浦515将聚乙二醇及废切削油混合之液体废弃物持续泵入第二薄膜蒸发方法单元，先经过预热器310让液体废弃物之温度升高至摄氏160℃以上，然后进入薄膜蒸发器320内层之缸壁内，此时，薄膜蒸发器320内建之刮笼不断的旋转，将进入薄膜蒸发器320内层缸壁内之聚乙二醇及废切削油混合物不断的涂抹在缸壁上形成一层厚度约4～5μm(4-5/1000mm)之薄膜，而由于薄膜蒸发器320外壳之夹层有温度高达摄氏200℃之导热油通过，因此，聚乙二醇及废切削油混合物于薄膜蒸发器内层之缸壁内所形成之薄膜其温度可以维持在摄氏160℃以上，而此时，由于薄膜蒸发器240内层之缸壁内之气压只有100mBar(0.1bar)，因此，虽然液体废弃物所形成之薄膜中的聚乙二醇之温度尚未达到其沸点摄氏195～198℃，但在100mBar气压下，于摄氏160℃时则已全部蒸发，聚乙二醇蒸汽则循着出口管线进入冷凝器330之物料管线内而与进入冷凝器330冷凝管路中之冷凝水进行热交换，聚乙二醇蒸汽被冷凝下来成为液体之聚乙二醇再落入物料暂存槽350之中暂存。

上述过程持续进行，而累积于物料暂存槽350之液体聚乙二醇则是在物料暂存槽350中之液位到达预设之高液位时，方法之自动控制设备则自动启动泵浦520，将液体聚乙二醇送入聚乙二醇储槽360中等待包装及出售。

于聚乙二醇被蒸馏分离之后，残余之废液则为废切削油以及少量的废油渣的混合液，此一未蒸发之废液则循管线落入物料暂存槽340之中累积，等待进入次一阶段的步骤(分子蒸馏单元400之废油回收步骤)进行处理。

参照图2与图6，该分子蒸馏单元400包含一预热器410、一刮板式分子蒸馏器(Wiper Type Molecular Still Evaporator)420、一冷井430、二只物料暂存槽440与450、一真空缓冲槽460、一气液分离器470、一导热油炉480、一导热油膨胀槽490、一回收油槽491、一废油渣储槽492及五组泵浦523、524、526、527，以及一组真空泵525。作业前，先确定冷却水塔611及三组冷却水循环泵612、613、614已正常启动；并已将冷却水送入分子蒸馏器420内建之冷凝器再回到冷却水塔611中完成循环；且冰水机组620也已启动并将冰水送至冷井430之冷凝回路以及分子蒸馏器420之机械轴封形成冰水之冷却回路，再回到冰水机组之冰水槽中形成循环回路。

作业时，开始启动泵浦527，让导热油流经膨胀槽490后进入需要间接加热之预热器410以及分子蒸馏器420之夹层，然后再回到导热加油炉480，完成自体循环；然后，设定导热油工作温度至摄氏240℃，再启动导热油加热炉480，让导热油逐渐加热并升温至摄氏240℃。

启动真空泵浦525，让真空泵浦525经由管线对系统之进料管路进行抽气，让整个进料管路、分子蒸馏器420内部、物料暂存槽440及450、以及真空缓冲槽460等进出料回路之管线压力降至40Pa以下。抽除真空过程之气体则经由气液分离器470进入真空泵浦525，再经由真空泵浦525排气口排入大气中。

缘经由系统之自动控制，前一步骤(第二薄膜蒸发单元300)之物料暂存槽340到达高液位时，泵浦521开始启动，并将槽内的物料送入预热器410之后先升高温度至摄氏195℃以上，再进入分子蒸馏器420之缸体内壁(Cylinder wall)，同时内建于分子蒸馏器420的刮板(Wiper)则持续的旋转，将物料均匀地涂抹沾附在分子蒸馏器420之缸体内壁形成厚度约4～5/1000mm(4～5μm)的薄膜；由于在分子蒸馏器420之缸体内壁及外壳之间的夹层有温度约摄氏240℃的导热油通过，因此在形成油膜过程中沾附在分子蒸馏器420缸体内壁之油膜温度仍能保持在摄氏195℃以上；同时，由于进料及出料管线内的工作压力是在40Pa以下的负压环境，使得物料油膜内之废油在工作温度达到摄氏195℃时即开始蒸发，油分子则开始飞行而在触及分子蒸馏器420的内置冷凝器时即被冷凝下来而沿管线进入物料暂存槽450，而在物料暂存槽450之液位达到预设之高液位时，泵浦523则自动启动将回收油送入回收油槽491中准备出售。未能于此一步骤中蒸发之废油渣则由于其比重较重，分子自由程较短无法触及分子蒸馏器之内建冷凝器，因此在飞行至半途中即坠落至分子蒸馏器内之下方，经收料板集中后被导至下方之物料暂存槽440中，等槽中液位到达高液位时，泵浦524自行启动，将废油渣泵入废油渣储槽492，而于槽中液位达高液位时，再以泵浦526将废油渣拨出，送至厂外进行焚化。

另外，于送入分子蒸馏步骤之废切削油含有极少部份分子质量极轻之分子，其分子自由程很大，在分子蒸馏方法中无法完全被分子蒸馏器420内建冷凝器冷凝下来而逸出分子蒸馏器一直飞入冷井430的内部遮罩内，由于这些薄雾状的油分子其温度高达摄氏195℃以上，因此必须使用极低温之冰水与内建于冷井430内的冷凝器进行热交换，才能将这些分子量很轻的油分子冷凝下来，落进入真空缓冲槽460中。因此，冰水机组620必须持续的泵送冰水进入冷井430中的冷凝器管路中与这些未能于分子蒸馏器中被冷凝下来的质量很轻的油分子进行热交换，以便将这些逸出分子蒸馏器的油分子冷凝下来。

于常压中，切削油的蒸馏温度约为摄氏200℃～250℃，但由于在分子蒸馏器420中的工作压力在40Pa以下，因此在工作温度到达摄氏195℃时，废切削油即已开始蒸发。这样的设计其目的是要尽量使用高真空进行低温蒸馏的特性，避免回收的切削油曝露在高温环境下而影响其品质。

惟以上所述者，仅为本发明之一种较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施之范围；换言之，大凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作之简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖之范围内。

Claims (11)

1.一种处理硅晶板切割废弃物的方法，包含：

A：固液分离步骤，将废弃物中的固体与液体进行分离，以分离出固体废弃物与液体废弃物；

B：废水分离步骤，接续A，以薄膜蒸发方式将液体废弃物的中之废水分离出来；

C：聚乙二醇回收步骤，接续前述B，将分离出废水的液体废弃物，再以薄膜蒸发方式分离出聚乙二醇；以及

D：废油回收步骤，接续前述C，将分离出聚乙二醇的液体废弃物，以分子蒸馏方式析出废油加以回收，残余之废油渣则排出流程，等待焚化。

2.如权利要求1所述之处理硅晶板切割废弃物的方法，在前述A中，分离出的固体废弃物进入一固体废弃物处理步骤，通过干燥、浮选、及选别技术，将所有固体废弃物包含碳化硅、硅粉、杂质物质进行完整的分离，以便再进行加工再利用，或以固形化技术进行固化。

3.如权利要求1所述之处理硅晶板切割废弃物的方法，在前述D中，所回收的废油回收再出售，残余的废油渣再加以焚化。

4.如权利要求1所述之处理硅晶板切割废弃物的方法，在前述A中，此固液分离步骤包含重力式与旋流式固液分离，以及碟盘式离心分离。

5.一种处理硅晶板切割废弃物的装置，包含：

一固液分离单元，将废弃物中的液体废弃物与固体废弃物进行分离；

一个第一薄膜蒸发单元，将固液分离单元中所分离出的液体废弃物，经过薄膜蒸发器将废水分离出来；

一个第二薄膜蒸发单元，将由第一薄膜蒸发单元中已分离出废水的液体废弃物，经过薄膜蒸发器分离出聚乙二醇；以及

一分子蒸馏单元，将由第二薄膜蒸发单元中已分离出聚乙二醇的液体废弃物，经过分子蒸馏器析出废油。

6.如权利要求5所述之处理硅晶板切割废弃物的装置，其中该固液分离单元包含一重力式固液分离机、一旋流式固液分离机、一碟盘式离心分离机、二只调合槽及数个泵浦。

7.如权利要求5所述之处理硅晶板切割废弃物的装置，其中该第一薄膜蒸发单元包含一原料槽、一调合槽、一预热器、一薄膜蒸发器、一冷凝器、二只物料暂存槽、一废水储槽、一导热油炉、一导热油膨胀槽及数个泵浦。

8.如权利要求5所述之处理硅晶板切割废弃物的装置，其中该第二薄膜蒸发单元包含一预热器、一薄膜蒸发器、一冷凝器、二只物料暂存槽、一聚乙二醇储槽、一导热油炉、一导热油膨胀槽、一组真空泵及数个泵浦。

9.如权利要求5所述之处理硅晶板切割废弃物的装置，其中该分子蒸馏单元包含一预热器、一刮板式分子蒸馏器、一冷井、二只物料暂存槽、一真空缓冲槽、一气液分离器、一导热油炉、一导热油膨胀槽、一回收油槽、一废油渣储槽、一组真空泵及数个泵浦。

10.如权利要求5所述之处理硅晶板切割废弃物的装置，更包含一冷却单元，该冷却单元包含一冷却水循环单元与一冰水机组，用以对各个不同之步骤单元提供冷却循环水以及冰水，以便从步骤中冷凝及回收物料进行热交换。

11.如权利要求10所述之处理硅晶板切割废弃物的装置，其中该冷却水循环单元包含一冷却水塔与数个冷却水循环泵。

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