CN104002390B - 一种用于非磁性材料切割在线分离回收废砂浆的简易系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种用于非磁性材料切割在线分离回收废砂浆的简易系统，切割使用的砂浆由磁性颗粒和聚乙二醇组成，包括废砂浆收集池、磁性颗粒分离装置、洁净聚乙二醇收集池、第一固液分离器、第二固液分离器、非磁性材料屑收集箱、磁性颗粒回收箱和清水池；其中，所述废砂浆收集池位于非磁性材料切割装置的切割工位下方，在所述废砂浆收集池中设有搅拌器；在废砂浆收集池的出口通过第一连通管与磁性颗粒分离装置的第一入口连通，所述第一连通管上安装第一高压泵。以及提供了一种用于非磁性材料切割在线分离回收废砂浆的方法。本发明简化工艺、降低回收成本、提升环保性能、有利于循环使用。

Description

一种用于非磁性材料切割在线分离回收废砂浆的简易系统及方法

技术领域

本发明涉及非磁性材料切割技术领域中，尤其是一种用于非磁性材料切割在线分离回收废砂浆的简易系统及方法。

背景技术

目前非磁性材料（例如硅晶体）切割主要为游离磨料线锯切割，如申请号：201310432552.5，发明名称为磁性磨料线锯切割方法中国发明专利公开说明书，把切削液中的碳化硅磨料替换为一种磁性磨料，通过外磁场，将更多的磨粒带入到切割区域内，增加区域内磨粒的数量，在保证切割质量的前提下，提高切削效率。

上述加工方法所使用的砂浆的主要成分是聚乙二醇和磁性磨料，因此经硅片切割后，产生的切削废砂浆中的主要成分是聚乙二醇、磁性磨料和切削硅锭时产生的硅粉。由于，在切割加工生产硅片的过程中会产生大量的切割加工的废砂浆，若处理不当，直接排放，会造成巨大且不可逆转的环境污染。若采用适当的方法，将废砂浆中的聚乙二醇、硅粉和磁性磨料分离出来，重新利用，这样就能避免大量的浪费和严重的环境污染，同时降低了硅片的制造成本，实现对废砂浆的资源化利用。

关于分离回收硅片切割废砂浆中聚乙二醇、硅粉和磁性磨料的方法有很多，有的方法工艺过于复杂、回收成本较高，更多的方法是在回收的过程中额外添加一定量的化学品，如稳定剂、助滤剂、脱色剂等。虽在最后工序中进行了蒸馏移除稀释剂，但上述化学品会留在切削液体系中。这样会造成在后续循环使用中化学品的不断富集，对切削液的应用性能产生不利影响。

发明内容

为了克服已有非磁性材料切割技术中废砂浆回收成本较高、回收工艺复杂、环保性较差、不利于循环使用的不足，本发明提供一种简化工艺、降低回收成本、提升环保性能、有利于循环使用的用于非磁性材料切割在线分离回收废砂浆的简易系统及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于非磁性材料切割在线分离回收废砂浆的简易系统，切割时使用的砂浆由磁性颗粒和聚乙二醇组成，所述系统包括废砂浆收集池、磁性颗粒分离装置、洁净聚乙二醇收集池、第一固液分离器、第二固液分离器、非磁性材料屑收集箱、磁性颗粒回收箱和清水池；其中，

所述废砂浆收集池位于非磁性材料切割装置的切割工位下方，在所述废砂浆收集池中设有搅拌器；在废砂浆收集池的出口通过第一连通管与磁性颗粒分离装置的第一入口连通，所述第一连通管上安装第一高压泵；

在磁性颗粒分离装置的第一出口通过第二连通管与第一固液分离器的入口连通，所述第二连通管上安装第二高压泵；在磁性颗粒分离装置的第二出口通过第三连通管与第二固液分离器的入口连通，所述第三连通管上安装第三高压泵；所述第一固液分离器的液体出口与洁净聚乙二醇收集池连通，所述第一固液分离器的固体出口与非磁性材料屑收集箱连接；所述第二固液分离器的液体出口与清水池的入口连通，所述清水池的出口通过第四连通管与磁性颗粒分离装置的第二入口连通，所述第四连通管上安装第四高压泵，所述第二固液分离器的固体出口与磁性颗粒回收箱连接。

进一步，所述磁性颗粒分离装置包括两块通电平板和一个处理箱，所述处理箱的内腔上下平行交错叠放聚磁介质层，两块通电平板分别位于处理箱的对侧，所述两块通电平板之间会产生匀强磁场。

更进一步，所述聚磁介质层的截面为八角星形。当然，也可以为其他形状。

所述简易系统还包括流量计，所述磁性颗粒回收箱、洁净聚乙二醇收集池均通过原料管与切削液喷管连通，所述原料管上安装流量计。

所述磁性颗粒分离装置的第一出口处安装第一闸阀，所述磁性颗粒分离装置的第二出口处安装第二闸阀。

一种用于非磁性材料切割在线分离回收废砂浆的方法，所述方法包括以下步骤：

（1）利用废砂浆收集池将非磁性材料切割后的废砂浆进行收集，切割时使用的砂浆由磁性颗粒和聚乙二醇组成，废砂浆收集池内的搅拌器不停地搅拌；

（2）磁性颗粒分离装置包括聚磁介质层，内部产生匀强磁场，磁化后的聚磁介质层的形成高梯度磁场；

混有磁性颗粒的废砂浆从磁性颗粒分离装置的第一入口进入，流经聚磁介质层，磁性颗粒会被吸附；

（3）与此同时，磁性颗粒分离装置的第一出口打开，处理后的废砂浆会进入第一固液分离器中，非磁性材料屑通过第一固液分离器的固体出口排入到非磁性材料屑收集箱中，完成非磁性材料屑的回收；

同时，聚乙二醇通过第一固液分离器的液体出口，流入到洁净聚乙二醇收集池中，实现聚乙二醇的回收；

（4）首先磁性颗粒分离装置的第一入口关闭，使废砂浆不会继续注入至磁性颗粒分离装置中；待磁性颗粒分离装置中的废砂浆通过第一出口流尽，关闭第一出口；

（5）控制磁性颗粒分离装置不再产生匀强磁场，同时打开磁性颗粒分离装置的第二出口，聚磁介质层在没有匀强磁场的环境下，自身的高梯度磁场消失，即对磁性颗粒不会再产生吸附作用，此时原先吸附于聚磁介质层上的磁性颗粒会落下；

（6）将大量清水通过磁性颗粒分离装置的第二入口注入到磁性颗粒分离装置中，对聚磁介质层进行冲洗，磁性颗粒会随着水的流动，通过磁性颗粒分离装置的第二出口流出，混有磁性颗粒的水，流入第二固液分离器的入口；

（7）在第二固液分离器中分离成固相和液相，磁性颗粒通过第二固液分离器的固体出口排入到磁性颗粒回收箱中，完成磁性颗粒的回收；同时，清水通过第二固液分离器的液体出口，流回到清水池中。

进一步，所述方法还包括以下步骤：（8）对于回收到的洁净的聚乙二醇和磁性颗粒，通过流量计的控制，以设定的比例混合，通过切削液喷管喷洒，重新投入到非磁性材料切割加工中去。

本发明的有益效果主要表现在：全过程并没有涉及到额外化学品的添加，环保性较好；且完全避免了后续循环使用中，化学品的富集对切削液产生的不利影响；此系统是一个闭合回路，设备简单，工艺不复杂，投资少但回收的聚乙二醇和磁性颗粒的纯度高，这些回收到的资源可以通过流量计的控制，以一定的比例混合，直接投入到非磁性材料的切割中去，能够很好的降低非磁性材料切割的成本，达到很高的经济效益。同时，对于回收到的非磁性材料屑可重新用于原材料的生产中，实现资源化的利用。另外，系统中用到的清水，采用循环利用的方式，符合节能的理念。整个过程，也可通过PLC对阀、泵、流量计和电源的开启、闭合进行控制，降低人工作业强度，实现自动化。

附图说明

图1是本发明的整体系统示意图。

图2是本发明的磁性颗粒分离装置中聚磁介质示意图。

图3是本发明的磁性颗粒分离装置中聚磁介质截面示意图。

附图标识说明：

1、废砂浆收集池2、搅拌器

61、第一固液分离器62、第二固液分离器

31、第一高压泵32、第二高压泵

33、第三高压泵34、第四高压泵

4、磁性颗粒分离装置51、第一闸阀

52、第二闸阀7、非磁性材料屑收集箱

8、洁净聚乙二醇收集池9、流量计

10、切削液喷管11、非磁性材料切割装置

12、清水池13、磁性颗粒回收箱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

实施例1

参照图1～图3，一种用于非磁性材料切割在线分离回收废砂浆的简易系统，切割时使用的砂浆由磁性颗粒和聚乙二醇组成，所述系统包括废砂浆收集池1、磁性颗粒分离装置4、洁净聚乙二醇收集池8、第一固液分离器61、第二固液分离器62、非磁性材料屑收集箱7、磁性颗粒回收箱13和清水池12；其中，

所述废砂浆收集池1位于非磁性材料切割装置11的切割工位下方，在所述废砂浆收集池1中设有搅拌器2；在废砂浆收集池1的出口通过第一连通管与磁性颗粒分离装置4的第一入口连通，所述第一连通管上安装第一高压泵31；

在磁性颗粒分离装置4的第一出口通过第二连通管与第一固液分离器61的入口连通，所述第二连通管上安装第二高压泵32；在磁性颗粒分离装置4的第二出口通过第三连通管与第二固液分离器62的入口连通，所述第三连通管上安装第三高压泵33；所述第一固液分离器61的液体出口与洁净聚乙二醇收集池8连通，所述第一固液分离器61的固体出口与非磁性材料屑收集箱7连接；所述第二固液分离器62的液体出口与清水池12的入口连通，所述清水池12的出口通过第四连通管与磁性颗粒分离装置4的第二入口连通，所述第四连通管上安装第四高压泵24，所述第二固液分离器62的固体出口与磁性颗粒回收箱13连接。

进一步，所述磁性颗粒分离装置4包括两块通电平板和一个处理箱，所述处理箱的内腔上下平行交错叠放聚磁介质层，两块通电平板分别位于处理箱的对侧，所述两块通电平板之间会产生匀强磁场。

更进一步，所述聚磁介质层的截面为八角星形。当然，也可以为其他形状。

所述简易系统还包括流量计9，所述磁性颗粒回收箱13、洁净聚乙二醇收集池8均通过原料管与切削液喷管10连通，所述原料管上安装流量9计。

所述磁性颗粒分离装置4的第一出口处安装第一闸阀51，所述磁性颗粒分离装置4的第二出口处安装第二闸阀51。

本实施例的非磁性材料为硅晶体，当然也可以为其他非磁性材料。

实施例2

参照图1～图3，一种用于非磁性材料切割在线分离回收废砂浆的方法，包括以下步骤：

（1）利用废砂浆收集池将非磁性材料切割后的废砂浆进行收集，切割时使用的砂浆由磁性颗粒和聚乙二醇组成，收集池内的搅拌器不停地搅拌，防止固体颗粒沉降于收集池内。

（2）废砂浆收集池与磁性颗粒分离装置之间设置第一高压泵，用于把废砂浆抽入至磁性颗粒分离装置中。

磁性颗粒分离装置由两块通电平板和一个处理箱组成。处理箱中上下平行交错叠放着截面为八角星形形状的聚磁介质层。两块通电平板之间会产生匀强磁场，聚磁介质会在这种背景磁场中磁化，磁化后，聚磁介质层的附近会形成高梯度磁场。混有磁性颗粒的废砂浆经泵的抽取，由磁性颗粒分离装置的第一输入口进入，流经聚磁介质附近，磁性颗粒会被吸附，达到分离磁性磨粒的目的。

（3）与此同时，磁性颗粒分离装置的第一出口的闸阀打开，经第二高压泵的抽取，处理后的废砂浆会进入第一固液分离器中。第一固液分离器是常用装置，其工作原理这里不再赘述。通过第一固液分离器的分离作用，有效地将固相和液相分离开来。固相即非磁性材料屑通过第一固液分离器的固体出口排入到非磁性材料屑收集箱中，完成非磁性材料屑的回收。同时，液相即聚乙二醇通过第一固液分离器的液体出口，流入到洁净聚乙二醇收集池中，实现聚乙二醇的回收。

（4）对于磁性颗粒的回收，首先需要将废砂浆收集池与磁性颗粒分离装置之间的第一高压泵关闭，使废砂浆不会继续注入至磁性颗粒分离装置中。待磁性颗粒分离装置中的废砂浆通过第一出口流尽，关闭第一闸阀。

（5）切断两通电平板间的电源，即不再产生匀强磁场，同时打开磁性颗粒分离装置的第二闸阀。聚磁介质层在没有背景磁场的环境下，自身的高梯度磁场消失，即对磁性颗粒不会再产生吸附作用，此时原先吸附于聚磁介质层上的磁性颗粒会落下。但由于聚乙二醇具有粘性，会有一定量的磁性颗粒在这种粘性的作用下粘附在聚磁介质层上。这样会对后续的循环处理产生不利影响，同时也不能最大程度的对磁性颗粒进行回收。

（6）为了解决上述问题，在进行第（5）步的同时，开启清水池与磁性颗粒分离装置之间的第四高压泵，将大量清水通过磁性颗粒分离装置4的第二入口注入到磁性颗粒分离装置4中，对聚磁介质层进行冲洗。磁性颗粒会随着水的流动，通过磁性颗粒分离装置4的第二出口流出，再经过第三高压泵的抽取，混有磁性颗粒的水，流入第二固液分离器。

（7）混有磁性颗粒的水进入第二固液分离器，在第二固液分离器中分离成固相和液相，固相即磁性颗粒通过第二固液分离器的固体出口排入到磁性颗粒回收箱13中，完成磁性颗粒的回收。同时，液相即清水通过第二固液分离器的液体出口，流回到清水池12中，这样可以实现清水的循环利用，节约了水资源。

（8）经过上述步骤回收到的洁净的聚乙二醇和磁性颗粒，通过流量计9的控制，以设定的比例混合，通过切削液喷管10喷洒，重新投入到硅片切割加工中去。

通过上述这些步骤的往复循环实现聚乙二醇和磁性颗粒的重复利用，与此同时，此系统将切割出的非磁性材料屑也进行了回收。

本实施例的非磁性材料为硅晶体，当然也可以为其他非磁性材料。

Claims (6)

1.一种用于非磁性材料切割在线分离回收废砂浆的简易系统，切割使用的砂浆由磁性颗粒和聚乙二醇组成，其特征在于：所述系统包括废砂浆收集池、磁性颗粒分离装置、洁净聚乙二醇收集池、第一固液分离器、第二固液分离器、非磁性材料屑收集箱、磁性颗粒回收箱和清水池；其中，

所述废砂浆收集池位于非磁性材料切割装置的切割工位下方，在所述废砂浆收集池中设有搅拌器；在废砂浆收集池的出口通过第一连通管与磁性颗粒分离装置的第一入口连通，所述第一连通管上安装第一高压泵；

在磁性颗粒分离装置的第一出口通过第二连通管与第一固液分离器的入口连通，所述第二连通管上安装第二高压泵；在磁性颗粒分离装置的第二出口通过第三连通管与第二固液分离器的入口连通，所述第三连通管上安装第三高压泵；所述第一固液分离器的液体出口与洁净聚乙二醇收集池连通，所述第一固液分离器的固体出口与非磁性材料屑收集箱连接；所述第二固液分离器的液体出口与清水池的入口连通，所述清水池的出口通过第四连通管与磁性颗粒分离装置的第二入口连通，所述第四连通管上安装第四高压泵，所述第二固液分离器的固体出口与磁性颗粒回收箱连接；所述磁性颗粒分离装置包括两块通电平板和一个处理箱，所述处理箱的内腔上下平行交错叠放聚磁介质层，两块通电平板分别位于处理箱的对侧，所述两块通电平板之间会产生匀强磁场。

2.如权利要求1所述的用于非磁性材料切割在线分离回收废砂浆的简易系统，其特征在于：所述聚磁介质层的截面为八角星形。

3.如权利要求1所述的用于非磁性材料切割在线分离回收废砂浆的简易系统，其特征在于：所述简易系统还包括流量计，所述磁性颗粒回收箱、洁净聚乙二醇收集池均通过原料管与切削液喷管连通，所述原料管上安装流量计。

4.如权利要求1所述的用于非磁性材料切割在线分离回收废砂浆的简易系统，其特征在于：所述磁性颗粒分离装置的第一出口处安装第一闸阀，所述磁性颗粒分离装置的第二出口处安装第二闸阀。

5.一种如权利要求1所述的用于非磁性材料切割在线分离回收废砂浆的简易系统实现的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

（1）利用废砂浆收集池将非磁性材料切割后的废砂浆进行收集，切割使用的砂浆由磁性颗粒和聚乙二醇组成，收集池内的搅拌器不停地搅拌；

（2）磁性颗粒分离装置包括聚磁介质层，内部产生匀强磁场，磁化后的聚磁介质层形成高梯度磁场；

混有磁性颗粒的废砂浆从磁性颗粒分离装置的第一入口进入，流经聚磁介质层，磁性颗粒会被吸附；

（3）与此同时，磁性颗粒分离装置的第一出口打开，处理后的废砂浆会进入第一固液分离器中，非磁性材料屑通过第一固液分离器的固体出口排入到非磁性材料屑收集箱中，完成非磁性材料屑的回收；

同时，聚乙二醇通过第一固液分离器的液体出口，流入到洁净聚乙二醇收集池中，实现聚乙二醇的回收；

（4）首先磁性颗粒分离装置的第一入口关闭，使废砂浆不会继续注入至磁性颗粒分离装置中；待磁性颗粒分离装置中的废砂浆通过第一出口流尽，关闭第一出口；

（5）控制磁性颗粒分离装置不再产生匀强磁场，同时打开磁性颗粒分离装置的第二出口，聚磁介质层在没有匀强磁场的环境下，自身的高梯度磁场消失，即对磁性颗粒不会再产生吸附作用，此时原先吸附于聚磁介质层上的磁性颗粒会落下；

（6）将大量清水通过磁性颗粒分离装置的第二入口注入到磁性颗粒分离装置中，对聚磁介质层进行冲洗，磁性颗粒会随着水的流动，通过磁性颗粒分离装置的第二出口流出，混有磁性颗粒的水，流入第二固液分离器的入口；

（7）在第二固液分离器中分离成固相和液相，磁性颗粒通过第二固液分离器的固体出口排入到磁性颗粒回收箱中，完成磁性颗粒的回收；同时，清水通过第二固液分离器的液体出口，流回到清水池中。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述方法还包括以下步骤：（8）对于回收到的洁净的聚乙二醇和磁性颗粒，通过流量计的控制，以设定的比例混合，通过切削液喷管喷洒，重新投入到非磁性材料切割加工中去。