CN105482152B - 硅片切割废砂浆水洗回收系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种硅片切割废砂浆水洗回收系统，包括依次连接的第一级切割废砂浆水洗系统、第二级活性炭水洗系统和液体线蒸馏系统，第一级切割废砂浆水洗系统包括切割废砂浆压滤子系统和第一水洗管路，第一水洗管路分别与切割废砂浆压滤子系统和液体线蒸馏系统连接，第二级活性炭水洗系统包括活性炭压滤子系统和第二水洗管路，第二水洗管路分别与活性炭压滤子系统和液体线蒸馏系统连接。本发明还提供相应的硅片切割废砂浆水洗回收方法。本发明能够最大限度的降低碳化硅滤饼和活性炭滤饼上的PEG液残留，大大提高了PEG液的回收率，保证提取的PEG液纯度，且能够有效节约资源，避免环境污染，利于环保。
Description
技术领域
本发明涉及硅片切割废砂浆处理技术领域，特别是涉及一种硅片切割废砂浆水洗回收提取系统及方法。
背景技术
硅片切割废砂浆的主要成分包括碳化硅粉末和PEG(polyethylene glycol，聚乙二醇)切割液，PEG切割液对环境有污染，不能随意排放，并且，PEG回收后还可再利用，因此，必须对PEG进行提取回收。传统硅片切割废砂浆的处理工艺是对硅片切割废砂浆进行两级压滤机压滤，提取回收PEG液。首先，第一级压滤机对切割废砂浆进行压榨，料浆在进料泵的推动下进入压滤机滤室，碳化硅固体留在滤室形成滤饼，PEG滤液由出液阀排出。排出的PEG滤液与切割粉末活性炭加温搅拌后进人第二级压滤机，活性炭能够将PEG滤液中的小颗粒捕捉到活性炭的孔隙内，还能把滤液中的异味去除，经过第二级压滤机压榨后得到活性炭滤饼和纯净的PEG滤液。
采用上述传统硅片切割废砂浆处理工艺得到的碳化硅滤饼和活性炭滤饼中会含有较多的PEG残留。由于碳化硅滤饼是由小颗粒组成，在颗粒与颗粒的孔隙和表面会残留PEG液。而活性炭滤饼不仅在孔隙和表面残留PEG液，其孔隙在吸附杂质的同时还会吸附PEG液到孔隙内，体积迅速膨胀。综上所述，颗粒空隙和表面残留以及活性炭吸附残留均会造成PEG液的流失，使得提取的PEG液纯度低，导致PEG液回收率低，造成资源浪费。并且，碳化硅滤饼和活性炭滤饼中残留的PEG液很容易造成环境污染，存在环境安全隐患。因此，传统硅片切割废砂浆处理工艺提取的PEG液纯度低，存在PEG液残留量大，PEG液回收率低、资源浪费严重且环境安全隐患大的技术问题。
发明内容
基于此，有必要针对现有硅片切割废砂浆处理工艺存在的PEG液回收率低的技术问题，提供一种硅片切割废砂浆水洗回收系统及方法。
根据本发明的一个方面，提供一种硅片切割废砂浆水洗回收系统，包括依次连接的第一级切割废砂浆水洗系统、第二级活性炭水洗系统和液体线蒸馏系统，第一级切割废砂浆水洗系统包括切割废砂浆压滤子系统和第一水洗管路，第一水洗管路分别与切割废砂浆压滤子系统和液体线蒸馏系统连接，第二级活性炭水洗系统包括活性炭压滤子系统和第二水洗管路，第二水洗管路分别与活性炭压滤子系统和液体线蒸馏系统连接。
在其中一个实施例中，切割废砂浆压滤子系统包括第一级压滤机、砂浆缸、砂浆泵、第一进料管和第一进料阀，第一水洗管路包括第一水管和第一进水阀，砂浆泵与砂浆缸连接，第一进料管的一端与砂浆泵连接，第一进料管的另一端与第一进料阀连接，第一进料阀与第一级压滤机连接，第一水管的一端连接至液体线蒸馏系统，第一水管的另一端与第一进水阀连接，第一进水阀与第一级压滤机连接。
在其中一个实施例中，活性炭压滤子系统包括第二级压滤机、活性炭搅拌缸、多级泵、第二进料管和第二进料阀，第二水洗管路包括第二水管和第二进水阀，多级泵与活性炭搅拌缸连接，第二进料管的一端与多级泵连接，第二进料管的另一端与第二进料阀连接，第二进料阀与第二级压滤机连接，第二水管的一端连接至液体线蒸馏系统，第二水管的另一端与第二进水阀连接，第二进水阀与第二级压滤机连接。
在其中一个实施例中，第一水管的管径为DN(50—75)。
在其中一个实施例中，第二水管的管径为DN(25—50)。
根据本发明的又一个方面，提供一种硅片切割废砂浆水洗回收方法，包括以下步骤：
第一级压滤机对切割废砂浆进行压滤处理，当第一级压滤机内形成碳化硅滤饼，关闭第一进料阀，开启第一进水阀，对碳化硅滤饼进行清洗，清洗后的滤液与压滤液混合一同进入活性炭搅拌缸；
压滤液与活性炭粉末加温搅拌后进入第二级压滤机进行压滤处理，当第二级压滤机内形成活性炭滤饼，关闭第二进料阀，开启第二进水阀，对活性炭滤饼进行清洗，得到PEG滤液；
对得到的PEG滤液进行离子交换处理，降低金属离子电导；以及，
将低电导PEG滤液送入液体线蒸馏系统，进行蒸馏提纯，得到高纯度PEG液。
在其中一个实施例中，第一级压滤机对切割废砂浆进行压滤处理，当第一级压滤机内形成碳化硅滤饼，关闭第一进料阀，开启第一进水阀，对碳化硅滤饼进行清洗，清洗后的滤液与压滤液混合一同进入活性炭搅拌缸的步骤中，清洗水源为液体线蒸馏系统中的产物水，清洗管路水管的管径为DN(50—75)，水温为65℃—75℃，进水量为1m3—6m3，清洗时间为5分钟—10分钟。
在其中一个实施例中，滤液和压滤液与活性炭粉末加温搅拌后进入第二级压滤机进行压滤处理，当第二级压滤机内形成活性炭滤饼，关闭第二进料阀，开启第二进水阀，对活性炭滤饼进行清洗，得到PEG滤液的步骤中，清洗水源为液体线蒸馏系统中的产物水，清洗管路水管的管径为DN(25—50)，水温为65℃—75℃，进水量为1m3—6m3，清洗时间为5分钟—10分钟。
在其中一个实施例中，对得到的PEG滤液进行离子交换处理，降低金属离子电导的步骤中，采用阴阳树脂吸附除盐方法降低金属离子电导至2.4um/cm2。
在其中一个实施例中，将低电导PEG滤液送入液体线蒸馏系统，进行蒸馏提纯，得到高纯度PEG液的步骤中，液体线蒸馏系统包括三级蒸馏塔和循环负压蒸馏系统，PEG滤液先经过三级蒸馏塔采用三效蒸馏法去除部分水分，再经过循环负压蒸馏系统采用循环负压蒸馏法去除水分，得到高纯度PEG液。
上述的硅片切割废砂浆水洗回收系统及方法，通过设置水洗系统对碳化硅滤饼和活性炭滤饼进行清洗，大大提升了PEG液的回收率，PEG液的回收率可达到40％以上，提取的PEG液纯度高，使得经进一步提纯得到的PEG成品率大幅提升。本发明能够最大限度的降低碳化硅滤饼和活性炭滤饼上的PEG液残留，大大提高了PEG液的回收率，保证提取的PEG液纯度，且能够有效节约资源，避免环境污染，利于环保。
附图说明
图1为一实施例中硅片切割废砂浆水洗回收系统的结构示意图；
图2为图1所示硅片切割废砂浆水洗回收系统的第一级切割废砂浆水洗系统的结构示意图；
图3为图1所示硅片切割废砂浆水洗回收系统的第二级活性炭水洗系统的结构示意图；
图4为一实施例中硅片切割废砂浆水洗回收方法的流程原理图；
图5为一实施例的硅片切割废砂浆水洗回收方法的生产工艺流程图。
具体实施方式
请同时参阅图1至图3，一种硅片切割废砂浆水洗回收系统，包括依次连接的第一级切割废砂浆水洗系统1、第二级活性炭水洗系统2和液体线蒸馏系统3，第一级切割废砂浆水洗系统1包括切割废砂浆压滤子系统10和第一水洗管路11，第一水洗管路11分别与切割废砂浆压滤子系统10和液体线蒸馏系统3连接，第二级活性炭水洗系统2包括活性炭压滤子系统20和第二水洗管路21，第二水洗管路21分别与活性炭压滤子系统20和液体线蒸馏系统3连接。
切割废砂浆压滤子系统10包括第一级压滤机101、砂浆缸102、砂浆泵103、第一进料管104和第一进料阀105，第一水洗管路11包括第一水管111和第一进水阀112，砂浆泵103与砂浆缸102连接，第一进料管104的一端与砂浆泵103连接，第一进料管104的另一端与第一进料阀105连接，第一进料阀105与第一级压滤机101连接，第一水管111的一端连接至液体线蒸馏系统3，第一水管111的另一端与第一进水阀112连接，第一进水阀112与第一级压滤机101连接。
如图2所示，切割废砂浆压滤子系统10还包括气路4和泄压管路5，气路4与砂浆泵103连接，泄压管路5分别与第一级压滤机101和砂浆缸102连接，当系统的压力超过设定压力值时，打开泄压管路5的泄压阀，余料通过泄压管路5回到砂浆缸102，平衡系统压力。
活性炭压滤子系统20包括第二级压滤机201、活性炭搅拌缸202、多级泵203、第二进料管204和第二进料阀205，第二水洗管路21包括第二水管211和第二进水阀212，多级泵203与活性炭搅拌缸202连接，第二进料管204的一端与多级泵203连接，第二进料管204的另一端与第二进料阀205连接，第二进料阀205与第二级压滤机201连接，第二水管211的一端连接至液体线蒸馏系统3，第二水管211的另一端与第二进水阀212连接，第二进水阀212与第二级压滤机201连接。
如图3所示，活性炭压滤子系统20还包括气路4和泄压管路5，气路4与多级泵203连接，泄压管路5分别与第二级压滤机201和活性炭搅拌缸202连接，当系统的压力超过设定压力值时，打开泄压管路5的泄压阀，余料通过泄压管路5回到活性炭搅拌缸202，平衡系统压力。
具体地，本实施例的第一级压滤机采用06MDF100/1000-UB厢式压滤机，第二级压滤机采用XMDF60/800-UB厢式压滤机，第一水管的管径为DN(50—75)，第二水管的管径为DN(25—50)。在一个优选实施例中，第一水管的管径为DN50，第二水管的管径为DN25。
进一步地，液体线蒸馏系统3包括三级蒸馏塔和循环负压蒸馏系统，根据Peg与水沸点不同，通过三效负压蒸馏法与循环负压蒸馏去除水份，提取PEG。该硅片切割废砂浆水洗回收系统的清洗水源为液体线蒸馏系统中的产物水，第一水洗管路和第二水洗管路均与液体线蒸馏系统3连接，水系统为闭环系统，蒸馏水重复使用，系统只会略微补充生产中挥发的水量，实现清洗水源循环使用，节约水资源，满足环保要求。
请参阅图4，基于上述的硅片切割废砂浆水洗回收系统，本发明还提供一种硅片切割废砂浆水洗回收方法，包括以下步骤：
S11：第一级压滤机对切割废砂浆进行压滤处理，当第一级压滤机内形成碳化硅滤饼，关闭第一进料阀，开启第一进水阀，对碳化硅滤饼进行清洗，清洗后的滤液与压滤液混合一同进入活性炭搅拌缸。
S12：压滤液与活性炭粉末加温搅拌后进入第二级压滤机进行压滤处理，当第二级压滤机内形成活性炭滤饼，关闭第二进料阀，开启第二进水阀，对活性炭滤饼进行清洗，得到PEG滤液。
S13：对得到的PEG滤液进行离子交换处理，降低金属离子电导。
S14：将低电导PEG滤液送入液体线蒸馏系统，进行蒸馏提纯，得到高纯度PEG液。
进一步地，步骤S11中，清洗水源为液体线蒸馏系统中的产物水，清洗管路第一水管的管径为DN(50—75)，水温为65℃—75℃，进水量为1m3—6m3，清洗时间为5分钟—10分钟。
进一步地，步骤S12中，清洗水源为液体线蒸馏系统中的产物水，清洗管路第二水管的管径为DN(25—50)，水温为65℃—75℃，进水量为1m3—6m3，清洗时间为5分钟—10分钟。
进一步地，步骤S13中，采用阴阳树脂吸附除盐方法降低金属离子电导至2.4um/cm2。
进一步地，步骤S14中，PEG滤液先经过三级蒸馏塔采用三效蒸馏法去除部分水分，再经过循环负压蒸馏系统采用循环负压蒸馏法去除水分，得到高纯度PEG液。
以下结合附图及具体实施例对本发明的硅片切割废砂浆水洗回收方法进行详细说明。请参阅图5，其为一实施例的硅片切割废砂浆水洗回收方法的生产工艺流程图。一种硅片切割废砂浆水洗回收方法，包括以下步骤：
S11：第一级压滤机对切割废砂浆进行压滤处理，当第一级压滤机内形成碳化硅滤饼，关闭第一进料阀，开启第一进水阀，对碳化硅滤饼进行清洗，清洗后的滤液与压滤液混合一同进入活性炭搅拌缸。
本实施例中，第一水管的管径为DN50，水温为70℃，进水量约1.6m3。当压滤机板框内形成碳化硅滤饼后，关闭料浆的进料管路，开启第一进水阀，水从第一级压滤机进料中心孔进入第一级压滤机滤室，对碳化硅滤饼颗粒孔隙和表面进行清洗，清洗时间为5分钟，滤饼颗粒表面和孔隙间的PEG被不断洗出来，清洗后的滤液与压滤液混合透过滤布从出液阀排出。进入后道活性碳脱色工序。
如图5所示，通过步骤S11进行固液分离后，滤液从出液阀排除进入后道活性碳脱色工序，固体滤饼经搅拌离心处理后进入精分线，经精分线精分处理后分别得到精粉砂和压滤砂。其中，固体精分系统即采用现有精分线系统，在此不予赘述。
S12：压滤液与活性炭粉末加温搅拌后进入第二级压滤机进行压滤处理，当第二级压滤机内形成活性炭滤饼，关闭第二进料阀，开启第二进水阀，对活性炭滤饼进行清洗，得到PEG滤液。
本实施例中，第二水管的管径为DN25，水温为70℃，进水量约1.6m3。当压滤机板框内形成活性炭滤饼后，关闭活性碳水液的进料管路，开启第二进水阀，水从第二级压滤机进料中心孔进入第二级压滤机滤室，对活性炭滤饼颗粒孔隙和表面进行清洗，清洗时间为5分钟，活性碳颗粒表面和孔隙间的PEG被不断洗出来，清洗后的滤液与压滤液混合，透过滤布从出液阀排出，进入后道离子交换工序。
本发明通过设置水洗系统对碳化硅滤饼和活性炭滤饼进行清洗，进一步提纯PEG，提升了PEG的回收率，使得到的成品率大幅提升。同时，压滤机进温水清洗时降低了PEG的粘度，使滤布更容易透水，清洗颗粒表面和孔隙内的PEG更快捷，清洗时PEG液不断从排液阀排出，清洗更彻底，清洗后由于滤饼没有粘度，滤饼更容易吹干，有效降低了滤饼的含水率。
S13：对得到的PEG滤液进行离子交换处理，降低金属离子电导。
本发明采用阴阳树脂吸附除盐方法降低金属离子电导，滤液经阴、阳树脂吸附除盐，降低金属离子电导至2.4um/cm2。
S14：将低电导PEG滤液送入液体线蒸馏系统，进行蒸馏提纯，得到高纯度PEG液。
最后，根据Peg与水沸点不同，通过三效负压蒸馏法与循环负压蒸馏去除水份。先将低电导的滤液通过三级蒸馏塔，采用三效蒸馏法，通过负压蒸汽加热去除水液中70％的水分，再经过循环负压蒸馏系统采用循环负压蒸馏法将含水率降低至0.3％—0.4％，得到高纯度PEG液。
本发明通过优化PEG液的制程工艺，对PEG回收方式进行工艺改进，清洗出来的含PEG的水进行合理的回收利用，通过负压蒸馏法提纯，避免PEG液的流失，有效提升液的回收率。并且，清洗水源为液体线蒸馏系统中的产物水，水系统为闭环系统，蒸馏水重复使用，不会造成水资源浪费，实现环保要求。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种硅片切割废砂浆水洗回收系统，其特征在于，包括依次连接的第一级切割废砂浆水洗系统、第二级活性炭水洗系统和液体线蒸馏系统，所述第一级切割废砂浆水洗系统包括切割废砂浆压滤子系统和第一水洗管路，所述第一水洗管路分别与所述切割废砂浆压滤子系统和液体线蒸馏系统连接，所述第二级活性炭水洗系统包括活性炭压滤子系统和第二水洗管路，所述第二水洗管路分别与所述活性炭压滤子系统和液体线蒸馏系统连接，所述活性炭压滤子系统包括第二级压滤机、活性炭搅拌缸、多级泵、第二进料管和第二进料阀，所述第二水洗管路包括第二水管和第二进水阀，所述多级泵与所述活性炭搅拌缸连接，所述第二进料管的一端与所述多级泵连接，所述第二进料管的另一端与所述第二进料阀连接，所述第二进料阀与所述第二级压滤机连接，所述第二水管的一端连接至所述液体线蒸馏系统，所述第二水管的另一端与所述第二进水阀连接，所述第二进水阀与所述第二级压滤机连接，所述液体线蒸馏系统包括三级蒸馏塔和循环负压蒸馏系统。
2.根据权利要求1所述的硅片切割废砂浆水洗回收系统，其特征在于，所述切割废砂浆压滤子系统包括第一级压滤机、砂浆缸、砂浆泵、第一进料管和第一进料阀，所述第一水洗管路包括第一水管和第一进水阀，所述砂浆泵与所述砂浆缸连接，所述第一进料管的一端与所述砂浆泵连接，所述第一进料管的另一端与所述第一进料阀连接，所述第一进料阀与所述第一级压滤机连接，所述第一水管的一端连接至所述液体线蒸馏系统，所述第一水管的另一端与所述第一进水阀连接，所述第一进水阀与所述第一级压滤机连接。
3.根据权利要求2所述的硅片切割废砂浆水洗回收系统，其特征在于，所述第一水管的管径为DN(50-75)。
4.根据权利要求1所述的硅片切割废砂浆水洗回收系统，其特征在于，所述第二水管的管径为DN(25-50)。
5.一种硅片切割废砂浆水洗回收方法，其采用权利要求1所述的硅片切割废砂浆水洗回收系统，其特征在于，包括以下步骤：
第一级压滤机对切割废砂浆进行压滤处理，当第一级压滤机内形成碳化硅滤饼，关闭第一进料阀，开启第一进水阀，对碳化硅滤饼进行清洗，清洗后的滤液与压滤液混合一同进入活性炭搅拌缸；
压滤液与活性炭粉末加温搅拌后进入第二级压滤机进行压滤处理，当第二级压滤机内形成活性炭滤饼，关闭第二进料阀，开启第二进水阀，对活性炭滤饼进行清洗，得到PEG滤液；
对得到的PEG滤液进行离子交换处理，降低金属离子电导；以及
将低电导PEG滤液送入液体线蒸馏系统，进行蒸馏提纯，得到高纯度PEG液，所述液体线蒸馏系统包括三级蒸馏塔和循环负压蒸馏系统，所述PEG滤液先经过三级蒸馏塔采用三效蒸馏法去除部分水分，再经过循环负压蒸馏系统采用循环负压蒸馏法去除水分，得到高纯度PEG液；
对碳化硅滤饼和活性炭滤饼进行清洗的水源为所述液体线蒸馏系统中的产物水。
6.根据权利要求5所述的硅片切割废砂浆水洗回收方法，其特征在于，所述的第一级压滤机对切割废砂浆进行压滤处理，当第一级压滤机内形成碳化硅滤饼，关闭第一进料阀，开启第一进水阀，对碳化硅滤饼进行清洗，清洗后的滤液与压滤液混合一同进入活性炭搅拌缸的步骤中，清洗管路水管的管径为DN(50-75)，水温为65℃-75℃，进水量为1m3-6m3，清洗时间为5分钟-10分钟。
7.根据权利要求5所述的硅片切割废砂浆水洗回收方法，其特征在于，所述的滤液和压滤液与活性炭粉末加温搅拌后进入第二级压滤机进行压滤处理，当第二级压滤机内形成活性炭滤饼，关闭第二进料阀，开启第二进水阀，对活性炭滤饼进行清洗，得到PEG滤液的步骤中，清洗管路水管的管径为DN(25-50)，水温为65℃-75℃，进水量为1m3-6m3，清洗时间为5分钟-10分钟。
8.根据权利要求5所述的硅片切割废砂浆水洗回收方法，其特征在于，所述的对得到的PEG滤液进行离子交换处理，降低金属离子电导的步骤中，采用阴阳离子交换树脂吸附除盐方法降低金属离子电导至2.4μm/cm2。
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