CN108046269A - 一种太阳能硅片切割废粉料分离回收的工艺 - Google Patents

一种太阳能硅片切割废粉料分离回收的工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN108046269A
CN108046269A CN201810040723.2A CN201810040723A CN108046269A CN 108046269 A CN108046269 A CN 108046269A CN 201810040723 A CN201810040723 A CN 201810040723A CN 108046269 A CN108046269 A CN 108046269A
Authority
CN
China
Prior art keywords
separation
silicon
recovery
useless powder
eddy flow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810040723.2A
Other languages
English (en)
Inventor
袁惠新
华炜杰
付双成
方勇
董擎天
吴敏浩
石斌磊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changzhou University
Original Assignee
Changzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changzhou University filed Critical Changzhou University
Priority to CN201810040723.2A priority Critical patent/CN108046269A/zh
Publication of CN108046269A publication Critical patent/CN108046269A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02—Silicon
    • C01B33/037—Purification

Abstract

本发明提供了一种用于太阳能硅片切割废粉料分离回收的工艺，其特征在于由旋流洗涤器、搅拌料桶、泵、固液分离器I、固液分离器II、干燥器I、干燥器II组成。太阳能硅片切割废粉料在搅拌料桶中用洗涤介质进行充分分散，制成主要成分为硅和碳化硅的均匀悬浮液，由泵切向打入旋流洗涤器进行多级逆流洗涤，首级旋流洗涤器溢流管排出硅悬浮液，末级旋流洗涤器底流管排出碳化硅悬浮液，悬浮液经过固液分离和干燥得到硅粉和碳化硅粉。本发明不但可以分离提取硅片切割废粉料以使资源循环利用，实现硅和碳化硅的连续、高精度分离，而且可避免切割废料排放造成的环境污染，具有耗水量低、环保、成品纯度高等优点，降低了生产成本和劳动强度。

Description

一种太阳能硅片切割废粉料分离回收的工艺
技术领域
本发明涉及太阳能材料和分离回收的技术领域，具体地说是一种用于太阳能硅片切割废粉料分离回收的工艺。
背景技术
近年来，随着全球石油、煤炭等能源日益紧张，太阳能逐渐成为本世纪最重要的新能源，全球的太阳能产业进入了高速发展期，我国成为全球太阳能电池第一大生产国。制备太阳能电池时，需要将高纯硅铸成多晶硅锭，然后切割成硅片。硅片(包括单晶硅和多晶硅)切割是太阳能电池制造的关键步骤之一，用于处理单晶硅或晶体硅的固体硅锭，其加工效率和加工品质直接关系到整个电池的性能。然而在切割过程中，从理论上计算会有44％的晶体硅被切磨为高纯硅粉进入到了切割料浆中，而实际加工过程中会有高达50％-52％的晶体硅以硅粉的形式损失掉了。硅片切割过程中产生了大量的切割液废砂浆且不可避免，目前对废砂浆中的碳化硅及聚乙二醇的回收利用比较成功，并开始用于工业回收生产。但因硅粉粒度非常细(小于15μm)，与碳化硅颗粒有部分相同的粒度范围，且硅和碳化硅的理化性质都非常接近，如硅(2.33g/cm3)和碳化硅(3.2-3.25g/cm3)的密度均大于水且均不溶于水和盐酸等，因此难以将硅粉和碳化硅粉二者彻底分离。如果能将切割废料浆中的高纯硅得以有效地回收并再用于制造太阳能电池，对缓解我国太阳能多晶硅的紧缺、减少多晶硅的进口量是很有意义的，这将会产生可观的经济效益。
目前国内外对于切割废砂浆中碳化硅和硅粉混合物的回收处理主要有两种，一是用化学方法处理掉硅粉从而回收碳化硅，因为碳化硅化学性质更加稳定，但是这样造成了硅粉的大量浪费。二是用一系列物理分离方法，主要表现为装置流程过长、设备粗笨大、结构设计不合理、操作环境有潜在风险，造成分离后的硅粉和碳化硅粉纯度低。总的来说目前市场上对于硅粉和碳化硅粉的分离回收技术还有待改善。
专利ZL201110292597.8公开了用旋流器组分离得到碳化硅粉液的一种装置，该装置至少由三组旋流器组串联组成，每组至少由两个并联的旋流分离器组成。但是该装置并未涉及旋流洗涤后硅和碳化硅悬浮液的后处理，洗涤介质，以及旋流分离器的结构尺寸。
专利ZL201520105749.2公开了一种晶硅线切割废砂浆中碳化硅及硅粉浆料旋流洗涤系统，洗涤后得到的浆料中碳化硅含量在96％以上。但是该旋流洗涤系统并未设计回收硅粉的工艺，仅仅对碳化硅进行了回收，造成了硅粉的浪费。
本发明不但可以分离提取硅片切割废料中的硅和碳化硅以使资源循环利用，而且可避免切割废料排放造成的环境污染，大大简化了传统的硅和碳化硅分离回收工艺，既提高了分离效率，又降低了分离的成本和时间。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种用于太阳能硅片切割废粉料处理的分离工艺。一种分离太阳能硅片切割废粉料的工艺，包括搅拌料桶、泵、旋流洗涤器、固液分离器I、固液分离器II、干燥器I、干燥器II，其特征在于至少由三级旋流洗涤器组成。原料为太阳能硅片切割废粉料，利用硅与碳化硅的密度差，用洗涤介质将硅粉与碳化硅粉的混合物进行充分分散以及混合均匀，然后利用微型旋流器的超重力和剪切分散作用将硅粉与碳化硅粉的混合物进行多级旋流洗涤，并及时给旋流洗涤系统补充洗涤介质。首级旋流洗涤器溢流管排出硅悬浮液，末级旋流洗涤器底流管排出碳化硅悬浮液。硅和碳化硅悬浮液经过固液分离和干燥得到硅粉和碳化硅粉，固液分离后的洗涤介质通过管道进入一级搅拌料桶进行回用，硅粉用于太阳能电池制造，碳化硅粉用于硅片切割液的制作。本发明不但可以分离提取太阳能硅片切割废料以使资源循环利用，实现硅和碳化硅的连续、高精度分离，而且可避免切割废料排放造成的环境污染。
为了实现上述目的，本发明的工艺流程为：
在一级搅拌料桶中用洗涤介质将太阳能硅片切割废粉料进行充分分散，将含有硅和碳化硅的混合均匀悬浮液由泵通过管道切向输入旋流洗涤器进行多级逆流洗涤，并及时给旋流洗涤系统补充洗涤介质。混合浆液在旋流腔内高速旋转产生离心力场。在离心力的作用下，密度、粒度大的碳化硅颗粒发生离心沉降，迁移到四周，从而沿着壁面向下旋动，从底流口排出；密度、粒度小的硅颗粒则向中间迁移，并沿着轴线向上旋动，从溢流口排出。这样就完成具有密度差的硅和碳化硅颗粒的分离。首级旋流洗涤器溢流管排出硅悬浮液，末级旋流洗涤器底流管排出碳化硅悬浮液。硅和碳化硅悬浮液经过固液分离和干燥制成硅粉和碳化硅粉，固液分离后的洗涤介质循环使用。
本发明的优点在于：(1)设计多级旋流分离洗涤，利用洗涤介质使硅-碳化硅混合物充分分散混合均匀，提升分离效率。(2)固液分离后的液体(洗涤介质)循环使用，降低耗水量。(3)回收旋流洗涤后的硅悬浮液，避免硅粉的浪费。(4)根据硅和碳化硅粒度大小的特点，固液分离和干燥分别采用不同的设备来提高纯度。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图
图中：1-一级搅拌料桶，2-泵，3-二级搅拌料桶，4-泵，5-三级搅拌料桶，6-泵，7-干燥器II，8-固液分离器II，9-三级旋流洗涤器III，10-二级旋流洗涤器II，11-一级旋流洗涤器I，12-固液分离器I，13-干燥器I。
具体实施方式
下面结合图1对本发明进一步说明。
一种太阳能硅片切割废粉料分离回收的工艺，包括：一级搅拌料桶(1)，一级搅拌料桶(1)出料管通过泵(2)与一级旋流洗涤器I(11)进料管相连接；一级旋流洗涤器I(11)，一级旋流洗涤器I(11)底流管与二级搅拌料桶(3)进料管相连接，一级旋流洗涤器I(11)溢流管与固液分离器I(12)进料管相连接；二级搅拌料桶(3)，二级搅拌料桶(3)出料管通过泵(4)与二级旋流洗涤器II(10)进料管相连接；二级旋流洗涤器II(10)，二级旋流洗涤器II(10)底流管与三级搅拌料桶(5)进料管相连接，二级旋流洗涤器II(10)溢流管与一级搅拌料桶(1)进料管相连接；三级搅拌料桶(5)，三级搅拌料桶(5)出料管通过泵(6)与三级旋流洗涤器III(9)进料管相连接；三级旋流洗涤器III(9)，三级旋流洗涤器III(9)底流管与固液分离器II(8)进料管相连接，三级旋流洗涤器III(9)溢流管与二级搅拌料桶(3)进料管相连接。
本发明的工艺步骤为：在一级搅拌料桶(1)中加入太阳能硅片切割废粉料，用洗涤介质将混合粉料进行充分分散，制成主要成分为硅和碳化硅的均匀悬浮液，通过泵(2)切向输入多个串联的旋流洗涤器进行多级逆流洗涤，并且及时给旋流洗涤系统补充洗涤介质，密度、粒度大的碳化硅颗粒受到的离心力较大，甩向壁面并且从底流口流出进入搅拌料桶，搅拌料桶通过泵与下一级旋流洗涤器进料管相连接，以进行再分离。密度、粒度小的硅颗粒受到的离心力较小，沿着中心轴线向上旋动并且从溢流管流出进入上上级旋流洗涤器的搅拌料桶，搅拌料桶通过泵与下一级旋流洗涤器进料管相连接，以进行再分离。末级旋流洗涤器的底流管排出半成品碳化硅悬浮液，首级旋流洗涤器的溢流管排出半成品硅悬浮液。硅悬浮液和碳化硅悬浮液经过固液分离和干燥制成硅粉和碳化硅粉，固液分离后的洗涤介质通往一级搅拌料桶(1)循环使用。
本发明旋流洗涤至少由三级旋流洗涤器组成，如图1所示，太阳能硅片切割废粉料在一级搅拌料桶(1)中用洗涤介质进行充分分散，制成主要成分为硅和碳化硅的均匀悬浮液，通过泵(2)输入一级旋流洗涤器I(11)进行洗涤分离，硅富集的溢流经过固液分离和干燥得到硅粉，碳化硅富集的底流和来自三级旋流洗涤器III(9)的溢流进入二级搅拌料桶(3)，通过泵(4)输入二级旋流洗涤器II(10)进行洗涤分离，硅富集的溢流到一级搅拌料桶(1)进行硅的再回收，碳化硅富集的底流和新鲜洗涤剂进入三级搅拌料桶(5)，通过泵(6)输入三级旋流洗涤器III(9)进行洗涤分离，硅富集的溢流进入二级搅拌料桶(3)，碳化硅富集的底流经过固液分离和干燥得到碳化硅粉，从而完成了硅粉与碳化硅粉的旋流分离洗涤。

Claims (10)

1.一种太阳能硅片切割废粉料分离回收的工艺，其特征在于由旋流洗涤器、搅拌料桶、泵、固液分离器I(12)、固液分离器II(8)、干燥器I(13)、干燥器II(7)组成。工艺流程为：太阳能硅片切割废粉料在一级搅拌料桶(1)中用洗涤介质进行充分分散，制成主要成分为硅和碳化硅的均匀悬浮液，通过泵(2)输入一级旋流洗涤器I(11)进行洗涤分离，硅富集的溢流经过固液分离和干燥得到硅粉，碳化硅富集的底流和来自三级旋流洗涤器III(9)的溢流进入二级搅拌料桶(3)，通过泵(4)输入二级旋流洗涤器II(10)进行洗涤分离，硅富集的溢流到一级搅拌料桶(1)进行硅的再回收，碳化硅富集的底流和新鲜洗涤剂进入三级搅拌料桶(5)，通过泵(6)输入三级旋流洗涤器III(9)进行洗涤分离，硅富集的溢流进入二级搅拌料桶(3)，碳化硅富集的底流经过固液分离和干燥得到碳化硅粉。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能硅片切割废粉料分离回收的工艺，其特征在于：旋流洗涤级数为三级或三级以上。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能硅片切割废粉料分离回收的工艺，其特征在于：洗涤介质可以是水，也可以是重介质。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能硅片切割废粉料分离回收的工艺，其特征在于：固液分离器I(12)可以但并不限于用旋流分离器、过滤机或碟片式离心机进行浓缩脱水。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能硅片切割废粉料分离回收的工艺，其特征在于：固液分离器II(8)可以但并不限于用卧式螺旋卸料离心机或过滤机进行脱水。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能硅片切割废粉料分离回收的工艺，其特征在于：干燥器I(13)可以但并不限于用喷雾干燥器。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能硅片切割废粉料分离回收的工艺，其特征在于：干燥器II(7)可以但并不限于用气流或流化床干燥器。
8.根据权利要求1所述的一种太阳能硅片切割废粉料分离回收的工艺，其特征在于：旋流洗涤器的主体直径为10-30mm。
9.根据权利要求1所述的一种太阳能硅片切割废粉料分离回收的工艺，其特征在于：旋流洗涤器的锥角为6°-20°。
10.根据权利要求1所述的一种太阳能硅片切割废粉料分离回收的工艺，其特征在于：旋流洗涤器的入口长度与旋流洗涤器主体直径之比为0.75-1.25。
CN201810040723.2A 2018-01-16 2018-01-16 一种太阳能硅片切割废粉料分离回收的工艺 Pending CN108046269A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810040723.2A CN108046269A (zh) 2018-01-16 2018-01-16 一种太阳能硅片切割废粉料分离回收的工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810040723.2A CN108046269A (zh) 2018-01-16 2018-01-16 一种太阳能硅片切割废粉料分离回收的工艺

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108046269A true CN108046269A (zh) 2018-05-18

Family

ID=62127020

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810040723.2A Pending CN108046269A (zh) 2018-01-16 2018-01-16 一种太阳能硅片切割废粉料分离回收的工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108046269A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109319795A (zh) * 2018-10-18 2019-02-12 江西星火狮达科技有限公司 从有机硅渣中回收提纯硅粉生产硅溶胶的方法
CN110370442A (zh) * 2019-08-08 2019-10-25 张志磊 一种均匀出料且具有回收再利用功能的碳化硅投料装置

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS616114A (ja) * 1984-06-20 1986-01-11 Kawasaki Steel Corp 金属珪素の製造方法ならびにその装置
CN101244823A (zh) * 2008-02-20 2008-08-20 江南大学 从硅片切割加工副产物中回收碳化硅的方法
CN101691224A (zh) * 2009-09-22 2010-04-07 王勇 从硅片切削砂浆中提取硅、碳化硅及聚乙二醇的方法
CN101792142A (zh) * 2009-12-31 2010-08-04 唐康宁 从切割废砂浆中回收多晶硅锭、碳化硅粉和聚乙二醇的方法
CN101875492A (zh) * 2010-03-26 2010-11-03 连云港佳宇电子材料科技有限公司 从硅片切割加工砂浆中回收碳化硅的简便化工业方法
CN102399618A (zh) * 2011-10-08 2012-04-04 江苏佳宇资源利用股份有限公司 一种从晶硅切割废砂浆中资源化回收碳化硅组份的方法
CN102502643A (zh) * 2011-10-08 2012-06-20 江苏佳宇资源利用股份有限公司 一种从晶硅切割废砂浆中资源化回收硅粉组份的方法
CN102502636A (zh) * 2011-09-30 2012-06-20 威海市海王旋流器有限公司 一种分离碳化硅废砂浆的装置及工艺
CN102557031A (zh) * 2011-12-27 2012-07-11 双流新源圣光科技有限公司 一种硅片切割废砂浆中的碳化硅回收利用的方法
CN103172066A (zh) * 2013-02-18 2013-06-26 江苏双净净化科技有限公司 碳化硅微粉旋流提纯工艺
CN103601199A (zh) * 2013-10-14 2014-02-26 浙江晶盛硅晶材料有限公司 一种利用切割硅片的废砂浆制备硅溶胶的方法
CN103922342A (zh) * 2014-03-19 2014-07-16 河南新大新材料股份有限公司 碳化硅微粉旋流提纯方法
CN204454606U (zh) * 2015-02-13 2015-07-08 徐州吉兴新材料有限公司 一种晶硅线切割废砂浆中碳化硅及硅粉浆料旋流洗涤系统
CN106583031A (zh) * 2016-12-06 2017-04-26 新郑市宝德高技术有限公司 一种碳化硅回收砂提纯硅粉工艺

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS616114A (ja) * 1984-06-20 1986-01-11 Kawasaki Steel Corp 金属珪素の製造方法ならびにその装置
CN101244823A (zh) * 2008-02-20 2008-08-20 江南大学 从硅片切割加工副产物中回收碳化硅的方法
CN101691224A (zh) * 2009-09-22 2010-04-07 王勇 从硅片切削砂浆中提取硅、碳化硅及聚乙二醇的方法
CN101792142A (zh) * 2009-12-31 2010-08-04 唐康宁 从切割废砂浆中回收多晶硅锭、碳化硅粉和聚乙二醇的方法
CN101875492A (zh) * 2010-03-26 2010-11-03 连云港佳宇电子材料科技有限公司 从硅片切割加工砂浆中回收碳化硅的简便化工业方法
CN102502636A (zh) * 2011-09-30 2012-06-20 威海市海王旋流器有限公司 一种分离碳化硅废砂浆的装置及工艺
CN102502643A (zh) * 2011-10-08 2012-06-20 江苏佳宇资源利用股份有限公司 一种从晶硅切割废砂浆中资源化回收硅粉组份的方法
CN102399618A (zh) * 2011-10-08 2012-04-04 江苏佳宇资源利用股份有限公司 一种从晶硅切割废砂浆中资源化回收碳化硅组份的方法
CN102557031A (zh) * 2011-12-27 2012-07-11 双流新源圣光科技有限公司 一种硅片切割废砂浆中的碳化硅回收利用的方法
CN103172066A (zh) * 2013-02-18 2013-06-26 江苏双净净化科技有限公司 碳化硅微粉旋流提纯工艺
CN103601199A (zh) * 2013-10-14 2014-02-26 浙江晶盛硅晶材料有限公司 一种利用切割硅片的废砂浆制备硅溶胶的方法
CN103922342A (zh) * 2014-03-19 2014-07-16 河南新大新材料股份有限公司 碳化硅微粉旋流提纯方法
CN204454606U (zh) * 2015-02-13 2015-07-08 徐州吉兴新材料有限公司 一种晶硅线切割废砂浆中碳化硅及硅粉浆料旋流洗涤系统
CN106583031A (zh) * 2016-12-06 2017-04-26 新郑市宝德高技术有限公司 一种碳化硅回收砂提纯硅粉工艺

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109319795A (zh) * 2018-10-18 2019-02-12 江西星火狮达科技有限公司 从有机硅渣中回收提纯硅粉生产硅溶胶的方法
CN109319795B (zh) * 2018-10-18 2020-07-31 江西星火狮达科技有限公司 从有机硅渣中回收提纯硅粉生产硅溶胶的方法
CN110370442A (zh) * 2019-08-08 2019-10-25 张志磊 一种均匀出料且具有回收再利用功能的碳化硅投料装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bo et al. Effect of inlet configuration on hydrocyclone performance
CN102730696B (zh) 物理法回收硅片切割废砂浆中的切割液、晶硅粉和碳化硅微粉的方法
CN101972592A (zh) 湿式氨法烟气脱硫中烟尘去除工艺及装置
CN102502643B (zh) 一种从晶硅切割废砂浆中资源化回收硅粉组份的方法
CN203862376U (zh) 洗砂回收脱水一体机
RU2707740C2 (ru) Мелкодисперсный уголь и система, устройство и способ для его сбора и использования
CN108046269A (zh) 一种太阳能硅片切割废粉料分离回收的工艺
CN102502636B (zh) 一种分离碳化硅废砂浆的装置及工艺
CN102153213B (zh) 二级离心脱泥工艺
Jiang et al. Experimental study of the separation performance of a hydrocyclone with a compound curve cone
CN103801545A (zh) 一种利用硅晶切割废砂饼逆流洗涤回收硅晶切割砂的方法
CN107159443B (zh) 一种粉料静悬浮分级方法
CN210875709U (zh) 一种电石渣除杂处理系统
CN205095931U (zh) 碳化硅颗粒分选装置
CN1171905C (zh) 一种淀粉的制造方法及设备
CN206911561U (zh) 一种细磨细选提高铁品位的系统结构
CN102392054A (zh) 一种木薯制备乙醇生产过程的除砂方法
CN102776062B (zh) 硅片切割废液处理方法
CN108219135A (zh) 一种聚苯硫醚树脂的连续洗涤装置
CN104741214A (zh) 用煤炭洗选尾矿制备粉煤锅炉燃料煤粉的系统及方法
CN205796736U (zh) 球磨尾矿直筛脱水系统
CN205046080U (zh) 一种太阳能硅片切割废砂浆回收处理装置
CN105439195B (zh) 一种硫酸法钛白工艺酸解渣中钛资源的高效回收方法和装置
CN209680777U (zh) 一种建筑渣土水洗生产线
CN207839203U (zh) 自动洗砂旋流除砂器及自动洗砂系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20180518

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication