CN102259863A

CN102259863A - 使用后切割砂浆的处理方法

Info

Publication number: CN102259863A
Application number: CN2010101870738A
Authority: CN
Inventors: 潘高峰; 张晓晗; 鲁光富; 于凡
Original assignee: Liyang Handa Electronic Material Co Ltd
Current assignee: Liyang Handa Electronic Material Co Ltd
Priority date: 2010-05-31
Filing date: 2010-05-31
Publication date: 2011-11-30

Abstract

本发明公开了一种使用后切割砂浆的处理方法，包括以下步骤：(1)将使用后切割砂浆加水稀释以降低其粘度，得到稀释切割砂浆；(2)将稀释切割砂浆均匀分布于滤布上，而滤布被送入真空过滤装置中从而在由真空泵所形成的真空室中进行固液分离，得到初级滤饼和母液；(3)对所述初级滤饼通过淋洗方式进行洗涤，得到滤液和二级滤饼；(4)回收所述滤液用于步骤(1)中对使用后切割砂浆进行稀释，将所述二级滤饼进行拖干，得到终极滤饼和拖干滤出液；和(5)回收所述拖干滤出液用于步骤(1)中对使用后切割砂浆进行稀释。本发明的切割砂浆处理方法具有自动化程度高、回收率高、无排放、无污染、能耗低、人工少、回收砂中有机含量低等优点。

Description

使用后切割砂浆的处理方法

技术领域

本发明涉及硅片太阳能电池制备的技术领域，特别涉及一种使用后切割砂浆的处理领域。

背景技术

随着硅片太阳能电池产业的迅速发展，单晶硅、多晶硅的线切割量在迅速扩大。在晶体硅的线切割中切割液是硅片加工过程中必不可少的一种材料。从应用的角度出发，对太阳能硅片表面的平整度、洁净度、导电性等性能指标有着极其严格的要求，故在太阳能硅片的切割过程中，需要使用硬度高、粒度小且粒径分布集中的碳化硅微粉作为主要切削介质。为使碳化硅微粉在切削过程中分散均匀，同时及时带走切削过程中产生的巨大的摩擦热，通常需先将碳化硅微粉按照一定比例加入到切割液中形成切割砂浆。通常所使用的切割液是以一定分子量聚乙二醇为主要原料，根据需要添加各种添加剂而形成的无色透明液体。将碳化硅微粉充分分散于太阳能硅片切割液中从而配置成均匀稳定的切割砂浆后再用于硅片切割。

在太阳能行业的晶体硅光伏产业链中，切割砂浆作为硅片加工过程中必须使用的一种辅料耗材，近几年其用量随着太阳能行业以及中国的硅片加工行业的壮大而不断扩大。切割砂浆在使用过程中重要性能包括：悬浮性、润滑性、冷却性、分散性、安全、环保等。而切割砂浆的组成对各种性能有着决定性的影响。近年来，硅片线切割厂家开始考虑使用后切割砂浆的回收再利用问题，以降低成本及解决环保问题，因此如何回收处理使用后的使用后切割砂浆成为人们关注的一个主题。

使用后砂浆的处理，目前主要依靠过滤和沉降两种物理回收技术来回收其中的切割液和碳化硅微粉。为了保证回收后的液体为在组成上保持原有的切割液化学成分而不增加任何可溶性杂质，且与原有的切割液具有相似的表面活性、悬浮力和携带力，回收过程主要利用物理作用将其中的固体微粒去除。

现有的使用后切割砂浆回收技术有：西安大学的杨建峰等的专利《一种从切割废砂浆中回收硅粉和碳化硅粉的方法》(授权号CN100528488C)重点在砂饼中碳化硅和硅的回收，固液分离采用离心分离，然后用有机溶剂(丙酮)去除砂饼中的有机成分，该处理方法有机废液量大，在工业生产中污染严重。江西赛维LDK太阳能高科技有限公司的陈骏等的专利《一种线切割工艺中砂浆的化学回收方法》(发明公开号CN101623898)重点在使用各种化学品实现废砂浆回收，对砂浆的固液分离没有描述。

现有技术中对使用后切割砂浆回收主要使用的分离设备是沉降设备、离心分离器和板框压滤机。沉降设备利用固液密度差和重力作用进行固液分离；离心分离器利用高速离心力将废砂浆分离为滤饼和滤液；而板框压滤机利用机械泵产生的压力将滤液压过滤布，获得滤饼。它们在使用上分别存在下述缺点：沉降设备的分离速度慢、产能低、固相含水量高；离心分离器耗费大量人力、设备磨损大，处理量小，且由于离心后滤饼致密，不能很好地被洗涤；板框压滤机操作繁琐，处理慢，由于不能洗涤，产品质量更低。而且，上述方法中，由于分离出的滤渣中含有部分切割液，导致切割液回收不完全，回收率低，滤饼中有机含量高，这进一步造成了排放污染。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是解决由于分离速度慢、分离出的滤渣中含有部分切割液而存在的切割液回收不完全的问题。

为达到上述目的，本发明一方面提出一种使用后切割砂浆的回收处理方法，其包括以下步骤：(1)将使用后切割砂浆加水稀释以降低其粘度，得到稀释切割砂浆；(2)通过布料装置将稀释切割砂浆均匀分布于滤布上，而滤布被传送装置送入真空过滤装置中从而在由真空泵所形成的真空室中进行固液分离，得到初级滤饼和母液；(3)对所述初级滤饼通过淋洗方式进行洗涤，得到滤液和二级滤饼；(4)回收所述滤液用于步骤(1)中对使用后切割砂浆进行稀释，将所述二级滤饼进行拖干，得到终极滤饼和拖干滤出液；和(5)回收所述拖干滤出液用于步骤(1)中对使用后切割砂浆进行稀释。

根据本发明的使用后切割砂浆的回收处理方法，通过使用真空抽滤机对使用后切割砂浆进行固液分离，并对分离出的固相进行洗涤，克服了传统分离设备沉降器、离心机、板框过滤机等的缺点，能够提高回收率、消除COD排放，减轻劳动强度、降低能耗并提高产品质量。

本发明的使用后切割砂浆的回收处理方法还可以包括以下附加技术特征：

根据本发明的一个实施例的使用后切割砂浆的处理方法，其中，所述真空过滤装置为水平带式真空过滤装置或固定盘式真空过滤装置。

根据本发明的一个实施例的使用后切割砂浆的处理方法，其中，所述真空泵选自包括水力喷射器、水环泵、水喷泵、往复式真空泵、旋片式真空泵、滑阀式真空泵、罗茨真空泵、气体喷射泵等，优选水环泵的组的任一种。

根据本发明的一个实施例的使用后切割砂浆的处理方法，其中，所述滤布选自包括涤纶、丙纶、维纶、锦纶的组的任一种。

根据本发明的一个实施例的使用后切割砂浆的处理方法，其中，在步骤(3)中，对所述初级滤饼利用纯水通过原位淋洗的方式进行套洗2～4次。

根据本发明的一个实施例的使用后切割砂浆的处理方法，其中，以0.1～2吨水/吨使用后切割砂浆的比例加入所述纯水。

根据本发明的一个实施例的使用后切割砂浆的处理方法，其中，在步骤(3)和步骤(4)中，分别通过真空集液罐回收所述滤液、拖干滤出液，并将其返回到步骤(1)中用于稀释使用后切割砂浆。

根据本发明的一个实施例的使用后切割砂浆的处理方法，其中，所述稀释切割砂浆的固体含量为15wt％～45wt％。

根据本发明的一个实施例的使用后切割砂浆的处理方法，还进一步包括：(6)回收所述母液，经净化处理后得到切割液，该切割液用于配置切割砂浆。

根据本发明的一个实施例的使用后切割砂浆的处理方法，还进一步包括：(7)回收所述终极滤饼中的硅粉和碳化硅微粉，所述碳化硅微粉用于配制切割砂浆。

相比于以往的切割砂浆的分离工序如沉降、离心、板框压滤等，本发明的实施例具有自动化程度高、处理量大、回收率高、无排放、无污染、能耗低、人工少、滤饼中有机含量低等优点，可以通过对分离工序和洗涤工序参数控制来控制砂浆及滤饼的质量，并且能实现连续化、系统化作业，并且洗涤后滤液及拖干滤出液的循环使用不仅能提高产出率，而且也避免了常规分离工序导致的废液污染。本发明有利于生产较高质量的切割液和切割砂浆，有利于提高分离效率、实现自动化作业，有利于解决工业化过程中的环境问题，在大规模硅片切割砂浆的回收生产中效益显著。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例中的使用后切割砂浆的处理系统的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例。

本发明主要在于通过真空抽滤装置对使用后切割砂浆进行回收处理，并对分离出的固相进行洗涤，从而实现提高回收率、降低有机排放，减轻劳动强度、降低能耗并提高产品质量的效果。

具体而言，本发明主要在于提出一种使用后切割砂浆的处理方法，包括以下步骤：首先将使用后切割砂浆加水稀释以降低其粘度，从而得到稀释切割砂浆；接下来通过布料装置将稀释切割砂浆均匀分布于滤布上，而滤布被传送装置送入真空过滤装置中从而在由真空泵所形成的真空室中进行固液分离，从而得到初级滤饼和母液；其次对所述初级滤饼通过淋洗方式进行洗涤，从而得到滤液和二级滤饼；并回收所述滤液用于对使用后切割砂浆进行稀释，将所述二级滤饼进行拖干，从而得到终极滤饼和拖干滤出液；最后回收所述拖干滤出液用于对使用后切割砂浆进行稀释。

水平带式真空过滤装置或固定盘式真空过滤装置(以下简称抽滤机)是一种自动化程度高的新型过滤设备，利用整体的环型橡胶带作为真空室，滤布与橡胶带同时运动，固液物料水平分布于过滤介质上，充分利用料浆重力和真空吸力实现固滤分离。物料从布料、真空脱水、滤饼洗涤、脱渣到滤布清洗在不间断地同步进行，固液脱水能力大，过滤效果好。本发明实施例通过使用水平带式真空过滤装置对使用后切割砂浆进行处理，淋洗后终极滤饼中切割液含量非常低(～0.1‰)，因此其回收率和排放控制明显优于现有的离心处理方法等。

根据本发明的一个实施例的使用后切割砂浆的回收处理方法，其中，所述真空泵选自包括水力喷射器、水环泵、水喷泵、往复式真空泵、旋片式真空泵、滑阀式真空泵、罗茨真空泵、气体喷射泵等，优选水环泵的组的任一种。

根据本发明的一个实施例的使用后切割砂浆的处理方法，其中，在步骤(2)中，利用纯水通过原位淋洗方式对所述初级滤饼进行套洗2～4次。所谓套洗，即如图1所示，用纯水对经过初步洗涤的切割砂浆进行进一步洗涤，收集纯水洗涤产生的洗涤滤液，并将其返回用于初步洗涤。对所述滤饼进行通过套洗2～4次，能够进一步减少滤饼中有机物的含量，同时降低有机排放。

根据本发明的一个实施例的使用后切割砂浆的处理方法，其中，以0.1～2吨水/吨使用后切割砂浆的比例加入所述纯水。而在根据本发明的另一个实施例中，在步骤(3)和步骤(4)中，分别通过真空集液罐回收所述滤液、拖干滤出液，并将其返回到步骤(1)中用于稀释使用后切割砂浆。据此，将使用的纯水量控制在这个范围内，能进一步优化处理效率，同时通过将清洗后的滤液进行循环套用，实现了零排放，不会对环境造成进一步污染。

根据本发明的一个实施例的使用后切割砂浆的处理方法，其中，所述稀释切割砂浆的固体含量为15wt％～45wt％。固体含量过高，粘度过大，不利于清洗回收切割砂浆，而固体含量过低，则处理效率太低，能耗过大。因此，根据本发明的一个实施例的使用后切割砂浆的回收处理方法，其中，所述硅片切割液砂浆的固体含量为15wt％～45wt％，优选固体含量为25wt％～35wt％。

根据本发明的一个实施例的使用后切割砂浆的处理方法，还进一步包括：(6)回收所述母液，经净化处理后得到切割液，该切割液用于配置切割砂浆。而在根据本发明的另一个实施例的使用后切割砂浆的处理方法，还进一步包括：(7)回收所述终极滤饼中的硅粉和碳化硅微粉，所述碳化硅微粉用于配制切割砂浆。由此，实现了对切割砂浆的完全回收处理。

为了便于理解本发明的上述思想，以下将基于附图对使用后切割砂浆的回收处理方法进行描述，但是需要说明的是，该回收处理方法仅是本发明的优选实施方式，本领域技术人员可对该实施方式进行变更或者替换，以达到同样的技术效果，这些等同的变更或者替换均应包含在本发明的保护范围之内。

图1为本发明实施例中的使用后切割砂浆的回收处理系统的示意图。如图所示，整个处理系统分为分离区、洗涤区和拖干区。首先，将用纯水进行降低粘度处理后的切割砂浆A通过布料装置均匀分布于环形滤布I上，环形滤布I由环形橡胶带H进行传动进入真空室K，随着环形滤布I的不断移动，物料中所含有的水被逐渐抽走，从而得到母液以及初级滤饼，其中，所述母液被回收至真空积液罐E1。接着，所述滤饼被送入洗涤区由洗涤水B进行洗涤，洗涤后液体收集于真空积液罐E3，并用于进行套洗，共套洗二次，得到滤液和二级滤饼；将所述滤液回收于真空积液罐E2，此后用于稀释切割砂浆，将所述二级滤饼送入拖干区(图中未示出)进行拖干，得到终极滤饼和拖干滤出液；所述终极滤饼被送入回收装置(图中未示出)回收其中的硅粉和碳化硅微粉，所述拖干滤出液被回收入真空集液罐，用于稀释切割砂浆。

滤布通过水洗即可再生从而循环使用。经生产实践，滤布每使用一个月仅需用碱清洗一次，即可保持良好的过滤能力。

以下将通过具体示例对本发明的实施例进行描述。

示例1：

将用纯水稀释后的硅片切割砂浆悬浊液，温度55℃，固相含量31wt％，按每小时2立方(约2.6吨)的流速送入真空过滤机的布料装置，使物料均匀分布在滤布上。随着滤布的移动，物料中含水逐渐被抽走，母液每小时出1.4立方米(约1.5吨)，被转送到切割液回收工序；滤饼进入洗涤区，用0.5吨/小时纯水淋洗，并经套用共循环洗涤三次。洗涤滤饼进入拖干区，进一步降低含水。洗涤、拖干工序出水每小时0.6吨，去废砂浆配料工序，拖干区所得终级滤饼含水17wt％，湿滤饼产量0.9吨/小时。

根据本示例，处理切割砂浆1.5吨/小时，滤饼中有机物含量0.07‰。

示例2：

将用纯水降粘后的切割废砂浆悬浊液，在温度65℃，固相含量30wt％，的情况下，按每小时3.3立方的流速送入真空抽滤机的布料装置，使物料均匀分布在滤布上。随着滤布(或固定盘)的移动，物料中含水逐渐被抽走，母液每小时出2立方，被转送到切割液回收工序；滤饼进入洗涤区，用1吨/小时纯水淋洗，并经套用共洗涤两次。洗涤滤液每小时出1.2立方，去废砂浆稀释工序，洗涤滤饼进入拖干区，进一步降低含水。拖干区所得终级滤饼含水18wt％，湿滤饼产量1.2吨/小时。

根据本示例，处理切割砂浆2吨/小时，滤饼中有机物含量0.1‰。

用于对比，表1给出了示例2以及常规条件下使用离心机以及板框过滤机的处理结果。

表1

	单位	示例2	离心机SS800	板框过滤机XAY30/800
					能耗	度电/吨废砂浆	50	220	110
产能	吨/小时单台设备	2	0.1	0.1
					人工	小时人工/吨产品	0.2	2	2
洗涤水用量	吨/吨产品	1	7	无法洗涤
					滤饼COD	毫克/升	＜100	～2000	＞2000
滤饼含湿	％	18	20	23

由上表可知，相比于现有技术，根据本发明实施例，达到了提高回收率、降低有机排放，减轻劳动强度、降低能耗并提高产品质量的效果。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims

1.一种使用后切割砂浆的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将使用后切割砂浆加水稀释以降低其粘度，得到稀释切割砂浆；

(2)通过布料装置将稀释切割砂浆均匀分布于滤布上，而滤布被传送装置送入真空过滤装置中从而在由真空泵所形成的真空室中进行固液分离，得到初级滤饼和母液；

(3)对所述初级滤饼通过淋洗方式进行洗涤，得到滤液和二级滤饼；

(4)回收所述滤液用于步骤(1)中对使用后切割砂浆进行稀释，将所述二级滤饼进行拖干，得到终极滤饼和拖干滤出液；和

(5)回收所述拖干滤出液用于步骤(1)中对使用后切割砂浆进行稀释。

2.根据权利要求1所述的使用后切割砂浆的处理方法，其特征在于，其中，所述真空过滤装置为水平带式真空过滤装置或固定盘式真空过滤装置。

3.根据权利要求1所述的使用后切割砂浆的处理方法，其特征在于，其中，所述真空泵选自包括水力喷射器、水环泵、水喷泵、往复式真空泵、旋片式真空泵、滑阀式真空泵、罗茨真空泵、气体喷射泵等，优选水环泵的组的任一种。

4.根据权利要求1所述的使用后切割砂浆的处理方法，其特征在于，其中，所述滤布选自包括涤纶、丙纶、维纶、锦纶的组的任一种。

5.根据权利要求1所述的使用后切割砂浆的处理方法，其特征在于，其中，在步骤(3)中，对所述初级滤饼利用纯水通过原位淋洗的方式进行套洗2～4次。

6.根据权利要求5所述的使用后切割砂浆的回收处理方法，其特征在于，其中，以0.1～2吨水/吨使用后切割砂浆的比例加入所述纯水。

7.根据权利要求1所述的使用后切割砂浆的回收处理方法，其特征在于，其中，在步骤(3)和步骤(4)中，分别通过真空集液罐回收所述滤液、拖干滤出液，并将其返回到步骤(1)中用于稀释使用后切割砂浆。

8.根据权利要求1所述的使用后切割砂浆的回收处理方法，其特征在于，其中，所述稀释切割砂浆的固体含量为15wt％～45wt％。

9.根据权利要求1所述的使用后切割砂浆的回收处理方法，其特征在于，进一步包括：(6)回收所述母液，经净化处理后得到切割液，该切割液用于配置切割砂浆。

10.根据权利要求1所述的使用后切割砂浆的回收处理方法，其特征在于，进一步包括：(7)回收所述终极滤饼中的硅粉和碳化硅微粉，所述碳化硅微粉用于配制切割砂浆。