CN108015096A - 光伏组件的试剂辅助分解回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了光伏组件的试剂辅助分解回收方法，上述试剂辅助分解回收方法先通过对光伏组件进行破碎处理，增大了各组分材料与试剂之间的接触面积，降低了反应的难度和耗时，提高了回收效率，节省了回收成本；再通过溶解光伏组件中用于连接各层结构的EVA材料或光伏组件中的其他组分材料，彻底地实现了光伏组件各组分材料的相互分离，克服了常规回收方法中回收产物纯度较低的缺点；而且上述光伏组件的试剂辅助分解回收方法还有着回收率高和操作可行性强的优点。
Description
技术领域
本发明涉及光伏太阳能技术领域，尤其是光伏组件的试剂辅助分解回收方法。
背景技术
随着全球光伏电站的装机量不断增加，使用寿命耗尽的光伏组件退役后的回收成为了重要问题。光伏组件由依次叠层设置的玻璃板、EVA层、太阳能电池片、EVA层和背板层压形成，其中，玻璃板、电池片和背板中的硅、铝、银、玻璃等资源，大部分都能够通过回收实现循环再利用。而EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)层的粘结力是连接光伏组件各层结构的主要作用力，如何破坏该作用力实现光伏组件各层结构的分离是回收光伏组件的核心问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供光伏组件的试剂辅助分解回收方法，来解决上述问题。
为了实现上述的目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种光伏组件的试剂辅助分解回收方法，包括步骤：S1、拆除所述光伏组件的封装边框；S2、对所述光伏组件进行破碎处理，获得光伏组件的颗粒；S3、将所述光伏组件的颗粒置入酸液内进行反应，溶解所述光伏组件的颗粒中的金属，获得光伏组件的非金属颗粒和包含有金属离子的反应液；S4、向包含有金属离子的反应液中加入碱液进行反应，过滤并回收反应生成的沉淀物；S5、将所述光伏组件的非金属颗粒置入碱液内进行反应，溶解所述光伏组件的非金属颗粒中的硅，获得包含有硅酸盐的反应液；S6、过滤并回收所述光伏组件的非金属颗粒在包含有硅酸盐的反应液中未被溶解的玻璃和有机物。
优选地，所述光伏组件的分解回收方法还包括步骤：S7、向步骤S5中获得的所述包含有硅酸盐的反应液中加入酸液，获得硅酸；S8、对所述硅酸进行加热，获得二氧化硅；S9、将所述二氧化硅与还原剂进行反应，获得硅单质，回收所述硅单质。
优选地，所述光伏组件的颗粒的粒度小于10mm。
优选地，所述步骤S6中，过滤所述包含有硅酸盐的反应液中未被溶解的玻璃和有机物后，先对所述玻璃和有机物进行筛分，然后分别回收所述玻璃和有机物。
优选地，所述步骤S6中，对所述玻璃和有机物进行筛分后，分别对所述玻璃和有机物进行提纯处理，然后分别回收所述玻璃和有机物。
本发明还提供了另一种光伏组件的试剂辅助分解回收方法，包括步骤：S1、拆除所述光伏组件的封装边框；S2、对所述光伏组件进行破碎处理，获得光伏组件的颗粒；S3、将所述光伏组件的颗粒置入用于溶解所述光伏组件中的有机物的溶解液内进行反应；S4、过滤并回收所述溶解液中未被溶解的硅、金属和玻璃；S5、从所述溶解液中提纯并回收所述光伏组件中的有机物。
优选地，所述溶解液为甲苯或三氯乙烯。
优选地，所述步骤S5中，通过对所述溶解液进行加热，使所述溶解液中的有机溶剂挥发，以提纯所述光伏组件中的有机物。
优选地，所述步骤S4中，过滤所述溶解液中未被溶解的硅、金属和玻璃后，先分别对所述硅、金属和玻璃进行筛分，然后分别回收所述硅、金属和玻璃。
优选地，所述步骤S4中，对所述硅、金属和玻璃进行筛分后，分别对所述硅、金属和玻璃进行提纯处理，然后分别回收所述硅、金属和玻璃。
本发明提供的光伏组件的试剂辅助分解回收方法，上述试剂辅助分解回收方法先通过对光伏组件进行破碎处理，增大了各组分材料与试剂的接触面积，降低了反应的难度和耗时，提高了回收效率，节省了回收成本；再通过溶解光伏组件中用于连接各层结构的EVA材料或光伏组件中的其他组分材料，能彻底地实现光伏组件各组分材料相互分离，克服了常规物理回收方法中回收产物纯度较低的缺点；而且上述光伏组件的试剂辅助分解回收方法还有着回收率高和操作可行性强的优点。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的一种光伏组件的试剂辅助分解回收方法的流程框图；
图2是本发明实施例1提供的试剂辅助分解回收方法的另一种实施方式的流程框图；
图3是本发明实施例2提供的一种光伏组件的试剂辅助分解回收方法的流程框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本发明的实施方式仅仅是示例性的，并且本发明并不限于这些实施方式。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了关系不大的其他细节。
实施例1
参阅图1和图2所示，本实施例提供了一种光伏组件的试剂辅助分解回收方法，包括步骤：
S1、拆除所述光伏组件的封装边框；
由于光伏组件常设有铝制封装边框和各类封装材料，在所述步骤S1中，首先需要拆除所述封装边框和封装材料，以分离出所述光伏组件中由玻璃、EVA层、太阳能电池片、EVA层以及背板依次叠层设置而成的结构。其中，可采用人工手动的方式拆除所述封装边框和封装材料，也可以采用自动设备或半自动设备拆除所述封装边框和封装材料，拆卸下所述金属封装和封装材料后，需要对其进行回收，以便再利用。利用拆框机一类设备拆除所述封装边框时，只需调整拆框机处理组件的宽度即可。
S2、对所述光伏组件进行破碎处理，获得光伏组件的颗粒；
所述光伏组件的分解回收方法通过将光伏组件破碎为颗粒，增大了光伏组件内各组分材料与外界的接触面积，在后续步骤中，起到了加快溶解液与部分组分材料之间的反应速率的作用，因此，在不影响回收的前提下，通过破碎形成所述光伏组件的颗粒的粒度应尽可能地小。具体地，在本实施例中，所述光伏组件的颗粒的粒度小于10mm。
S3、将所述光伏组件的颗粒置入酸液内进行反应，溶解所述光伏组件的颗粒中的金属，获得光伏组件的非金属颗粒和包含有金属离子的反应液；
在本实施例中，将所述光伏组件的颗粒置入硝酸内进行反应，所述光伏组件的颗粒中，金属的主要成分为银，银与所述硝酸反应生成包含有银离子的硝酸银溶液。
S4、向包含有金属离子的反应液中加入碱液进行反应，过滤并回收反应生成的沉淀物；
具体地，先通过过滤将所述光伏组件的非金属颗粒从所述包含有金属离子的反应液中取出，再向包含有金属离子的反应液中加入碱液进行反应。
在本实施例中，上述硝酸银溶液与碱液反应生成氢氧化银沉淀物，由于氢氧化银沉淀物的不稳定性，氢氧化银沉淀物将在反应液中迅速分解为氧化银沉淀物，此时可过滤所述氧化银沉淀物，完成所述光伏组件中银的回收。
示例性地，所述碱液可采用氢氧化钠溶液。
进一步地，本实施例以氧化银沉淀物的形式回收所述光伏组件中银后，先对其进行清洗和干燥处理，再将所述氧化银沉淀物与还原剂反应，获得银单质，再回收所述银单质。示例性地，可采用甲醛或氢气作为还原剂与所述氧化银沉淀反应。
S5、将所述光伏组件的非金属颗粒置入碱液内进行反应，溶解所述光伏组件的非金属颗粒中的硅，获得包含有硅酸盐的反应液；
具体地，先将所述光伏组件的非金属颗粒从所述包含有金属离子的反应液中取出，对其进行清洗和干燥处理，再将所述光伏组件的非金属颗粒置入碱液内进行反应。
S6、过滤并回收所述光伏组件的非金属颗粒在包含有硅酸盐的反应液中未被溶解的玻璃和有机物，也即是回收所述光伏组件内的玻璃和EVA材料。
进一步地，所述步骤S6中，过滤所述包含有硅酸盐的反应液中未被溶解的玻璃和有机物后，先对所述玻璃和有机物进行筛分，然后分别回收所述玻璃和有机物。
其中，过滤获得的所述溶解液中未被溶解的玻璃和有机物，需要依次进行清洗和干燥，然后再进入筛分流程。
示例性地，所述步骤S6中，可通过筛分装置采用静电分离法、风力分选法、振动筛选法和液体浮选法等筛分方法对所述玻璃和有机物进行筛分。其中，静电分离法是一种利用高压静电场将导体与非导体物质进行筛分的方法；风力分选法是一种以空气为分选介质，在气流作用下使颗粒按密度和粒度的差异相互分离的筛分方法；振动筛选法是一种通过振动将有着不同密度的固体颗粒相互振离的工艺；而液体浮选法利用固体自身表面的疏水特性或经浮选药剂作用后获得的疏水(亲气或亲油)特性，使得固体颗粒可在液-气或水-油界面发生聚集，也即是所述固体颗粒可浮于液体的表面，由此可将所述固体颗粒从混合物中分离。本实施例可根据呈固态的组分材料之间在特性和结构等方面上的差异，利用上述筛分方法实现呈固态的组分材料的相互分离。
在本实施例中，优选采用液体浮选法筛分所述玻璃和有机物。
更进一步地，为分别提高所述玻璃和有机物的纯度，所述步骤S6中，对所述玻璃和有机物进行筛分后，分别对所述玻璃和有机物进行提纯处理，然后分别回收所述玻璃和有机物。
参阅图2所示，作为本实施例的另一种实施方式，进一步地，所述光伏组件的试剂辅助分解回收方法还包括步骤：
S7、向步骤S5中获得的所述包含有硅酸盐的反应液中加入酸液，获得硅酸；
S8、对所述硅酸进行加热，获得氧化硅；
S9、将所述二氧化硅与还原剂进行反应，获得硅单质，回收所述硅单质。
示例性地，可采用碳作为还原剂与二氧化硅在加热条件下进行反应，获得硅单质。
本实施例中，可将所述光伏组件中的硅以硅酸盐的形式进行回收，也可以如上述本实施例的另一种实施方式所示，将所述光伏组件中的硅以单质形式进行回收。
本实施例提供的光伏组件的试剂辅助分解回收方法，先通过破碎所述光伏组件，获得所述光伏组件的颗粒，再溶解光伏组件的颗粒中部分组分材料，将该部分组分材料与通过EVA材料相互连接的剩余的某组分材料相互分离，实现了分解光伏组件并分别回收其各组分材料的目的。
实施例2
参阅图3所示，本实施例提供了另一种光伏组件的试剂辅助分解回收方法，包括步骤：
S1、拆除所述光伏组件的封装边框；
S2、对所述光伏组件进行破碎处理，获得光伏组件的颗粒；
具体地，同实施例1，所述光伏组件的颗粒的粒度小于10mm。
S3、将所述光伏组件的颗粒置入用于溶解所述光伏组件中的有机物的溶解液内进行反应；
具体地，在本实施例中，所述溶解液为甲苯或三氯乙烯。
S4、过滤并回收所述溶解液中未被溶解的硅、金属和玻璃；
进一步地，所述步骤S4中，过滤所述溶解液中未被溶解的硅、金属和玻璃后，先分别对所述硅、金属和玻璃进行筛分，然后分别回收所述硅、金属和玻璃。
其中，同理地，过滤获得的所述溶解液中未被溶解的硅、金属和玻璃，需要依次进行清洗和干燥，然后再进入筛分流程。
同理地，所述步骤S4中，可通过筛分装置采用静电分离法、风力分选法、振动筛选法和液体浮选法等筛分方法对所述硅、金属和玻璃进行筛分。
更进一步地，为分别提高所述硅、金属和玻璃的纯度，所述步骤S4中，对所述硅、金属和玻璃进行筛分后，分别对所述硅、金属和玻璃进行提纯处理，然后分别回收所述硅、金属和玻璃。
S5、从所述溶解液中提纯并回收所述光伏组件中的有机物。
具体地，所述步骤S5中，通过对所述溶解液进行加热，使所述溶解液中的有机溶剂挥发，以提纯所述光伏组件中的有机物即EVA材料。
本实施例提供的光伏组件的试剂辅助分解回收方法，先通过破碎所述光伏组件，获得所述光伏组件的颗粒，再通过溶解光伏组件的颗粒中的EVA材料，实现了光伏组件中的各组分材料的相互分离。
综上所述，本发明提供的光伏组件的试剂辅助分解回收方法，先通过破碎所述光伏组件，获得所述光伏组件的颗粒，再通过溶解光伏组件的颗粒中用于连接各层结构的EVA材料或光伏组件的其他组分材料，实现了光伏组件各组分材料相互分离，克服了常规物理回收方法中回收产物纯度较低的缺点；上述试剂辅助分解回收方法对光伏组件进行的破碎处理，增大了各组分材料与试剂之间的接触面积，降低了反应的难度和耗时，提高了回收效率，节省了回收成本；而且上述光伏组件的试剂辅助分解回收方法还有着回收率高和操作可行性强的优点。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种光伏组件的试剂辅助分解回收方法，其特征在于，包括步骤：
S1、拆除所述光伏组件的封装边框；
S2、对所述光伏组件进行破碎处理，获得光伏组件的颗粒；
S3、将所述光伏组件的颗粒置入酸液内进行反应，溶解所述光伏组件的颗粒中的金属，获得光伏组件的非金属颗粒和包含有金属离子的反应液；
S4、向包含有金属离子的反应液中加入碱液进行反应，过滤并回收反应生成的沉淀物；
S5、将所述光伏组件的非金属颗粒置入碱液内进行反应，溶解所述光伏组件的非金属颗粒中的硅，获得包含有硅酸盐的反应液；
S6、过滤并回收所述光伏组件的非金属颗粒在包含有硅酸盐的反应液中未被溶解的玻璃和有机物。
2.根据权利要求1所述的光伏组件的试剂辅助分解回收方法，其特征在于，所述光伏组件的分解回收方法还包括步骤：
S7、向步骤S5中获得的所述包含有硅酸盐的反应液中加入酸液，获得硅酸；
S8、对所述硅酸进行加热，获得二氧化硅；
S9、将所述二氧化硅与还原剂进行反应，获得硅单质，回收所述硅单质。
3.根据权利要求1所述的光伏组件的试剂辅助分解回收方法，其特征在于，所述光伏组件的颗粒的粒度小于10mm。
4.根据权利要求1所述的光伏组件的试剂辅助分解回收方法，其特征在于，所述步骤S6中，过滤所述包含有硅酸盐的反应液中未被溶解的玻璃和有机物后，先对所述玻璃和有机物进行筛分，然后分别回收所述玻璃和有机物。
5.根据权利要求4所述的光伏组件的试剂辅助分解回收方法，其特征在于，所述步骤S6中，对所述玻璃和有机物进行筛分后，分别对所述玻璃和有机物进行提纯处理，然后分别回收所述玻璃和有机物。
6.一种光伏组件的试剂辅助分解回收方法，其特征在于，包括步骤：
S1、拆除所述光伏组件的封装边框；
S2、对所述光伏组件进行破碎处理，获得光伏组件的颗粒；
S3、将所述光伏组件的颗粒置入用于溶解所述光伏组件中的有机物的溶解液内进行反应；
S4、过滤并回收所述溶解液中未被溶解的硅、金属和玻璃；
S5、从所述溶解液中提纯并回收所述光伏组件中的有机物。
7.根据权利要求6所述的光伏组件的试剂辅助分解回收方法，其特征在于，所述溶解液为甲苯或三氯乙烯。
8.根据权利要求6或7所述的光伏组件的试剂辅助分解回收方法，其特征在于，所述步骤S5中，通过对所述溶解液进行加热，使所述溶解液中的有机溶剂挥发，以提纯所述光伏组件中的有机物。
9.根据权利要求6所述的光伏组件的试剂辅助分解回收方法，其特征在于，所述步骤S4中，过滤所述溶解液中未被溶解的硅、金属和玻璃后，先分别对所述硅、金属和玻璃进行筛分，然后分别回收所述硅、金属和玻璃。
10.根据权利要求9所述的光伏组件的试剂辅助分解回收方法，其特征在于，所述步骤S4中，对所述硅、金属和玻璃进行筛分后，分别对所述硅、金属和玻璃进行提纯处理，然后分别回收所述硅、金属和玻璃。
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