CN108162215B - 一种金刚线切割晶体硅生产线及其用水系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种金刚线切割晶体硅生产线的用水方法，所述金刚线切割晶体硅生产线携带至少一台线切机，所述线切机使用金刚石线锯将硅棒切割为硅片，在金刚石线锯切割过程中来自线切机储水罐的循环水冲洗切割部件；冲洗切割部件后的废水被收集，将废水处理得到生产用水；所述生产用水经过调配得到循环水，循环水供给给线切机使用。本发明通过将金刚线切割晶体硅生产线产生的废水，进行处理得到生产用水，补充纯净水，调配组成后作为循环水继续进入金刚线切割晶体硅生产线用作冷却水和/或冲洗水，一方面能够大量节省用水和减少废水排放，另一方面能够降低用水量和排水量的峰值，降低设备的额定容量。
Description
技术领域
本发明属于金刚线切割晶体硅技术领域，具体涉及一种金刚线切割晶体硅生产线的用水方法及用水系统。
背景技术
金刚石线锯切割(金刚线切割)相比砂线切割具有显著的成本优势，主要表现在切割产能高、环境污染小、锯缝硅料损失少等方面。
金刚石线锯切割过程中使用纯水冷却锯缝，清洁、分散切割下来的硅粉。在纯水中添加含分散剂、渗透剂等的冷却液增强清洁分散效果；相比砂线(使用聚乙二醇分散碳化硅刃料进行切割)，金刚石线锯对切割过程的环境湿度无要求，但是因切割线速高，钢线对异物的容忍度低，线网、导轮、导线轮、循环水及其管道等部位的硅粉沉积、异物沾染会在切割过程中带来严重的钢线扰动，损伤硅片表面，拉低切割良率。所以，下棒后每刀都需要用大量的纯水清洁设备，金刚石线锯切割的用水工艺和设备清洁方法与切割的良品率直接相关。
现有技术中，金刚石线锯切割的用水方法之一包括如下步骤：
(1)切割结束后，放空冷却液循环缸，通过外接软管，冲洗加工室、线网、导轮、导线轮等部位，设备清洗干净后，将冷却液循环缸拆下，拉至清洗区冲洗干净；
(2)装载冷却液缸，关闭排水阀，放水，打开线切机管道的内外循环，通过放水-循环过水-换水-循环过滤的方法反复清洁线切机热交换器和设备管道，每次循环需要3～5min，一般重复1～2次；
(3)设备清洁后，重新放水，加药剂，热机，开切；
(4)上述添加有药剂的切割用水和清洁用水混合排至回收系统，通过压滤、或者压滤-陶瓷膜过滤的方法回收，循环使用。
所述用水方法之一具有如下问题：
(1)切割后废水集中排放，集中用水，排水和用水峰值过大，回收水的制造能力和存储能力需满足峰值制程要求；峰值与闲时排放的废水中，硅粉和药剂浓度差异大，供水质量波动，存在使用隐患；
(2)切割加工中后期，循环水的硅粉含量高，易沉积，造成设备清洁困难大，耗时长，用水量大。
本领域需要开发一种能够循环使用工艺废水的方法，废水处理后连续使用，用作金刚石线锯切割的用水。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种金刚线切割晶体硅生产线的用水方法，所述金刚线切割晶体硅生产线携带至少一台线切机，所述线切机使用金刚石线锯将硅棒切割为硅片，在金刚石线锯切割过程中用来自线切机储水罐的循环水冲洗切割部件；冲洗切割部件后的废水被收集，将废水处理得到生产用水；所述生产用水经过调配得到循环水，循环水供给给线切机使用。
循环液冲洗切割部件后其中含有大量的硅粉、金刚砂、树脂板粉等物质，变成废水，废水经过处理，如过滤等，检测合格后可以重复作为循环水的稀释水使用。这种联动方式减少了纯水利用量，同时不会出现大的用水峰值。
优选地，所述循环水供给给线切机的方式为溢流方式。
优选地，溢流量为100L/h以上，例如100L/h、150L/h、200L/h、300L/h、400L/h、600L/h等，优选100～400L/h。
选用溢流方式将循环水输送至储水罐，能够保证线切机切割过程中废水产生、废水处理、生产用水产出循环联动，解决现有技术线切机一切一停的问题。保证溢流量在100L/h以上能够使得废水经过废水处理后满足生产用水的条件，若溢流量过小，废水经过废水处理后仍然不满足生产用水的条件，无法实现系统用水的循环。
优选地，所述废水处理的过程包括依次进行的压滤和陶瓷膜过滤。
优选地，所述生产用水的的COD≤1800mg/L，pH值为5.5～7.5，电导率指标为≤30μs/cm，浊度≤100NTU。
本发明提供的金刚线切割晶体硅生产线的用水方法是一种循环用水的方法，所述循环用水的过程中指标合格的生产用水能够更好的保证循环水是否适应于循环水配方组成，以及能够起到冲洗、冷却、消泡等效果；而为了能够达到所述合格指标，合适的压滤和陶瓷膜过滤步骤更能够保证所述生产用水指标合格。
优选地，所述循环水按重量份数包括300～400重量份稀释水、1重量份药剂A冷却液、0.1重量份药剂B消泡剂。
本发明所述冷却液为任何一种本领域技术任意能够获得的用于金刚线切割晶体硅用冷却液，可以通过商购获得。
本发明所述消泡剂为任何一种本领域技术任意能够获得的用于金刚线切割晶体硅用消泡剂，可以通过商购获得。
优选地，所述稀释水包括纯水和/或生产用水，优选为纯水和生产用水的混合水，其中纯水的添加量为废水处理过程中的水损失量。
优选地，所述生产用水经过调配得到循环水的过程为：
将所述生产用水分配到每台线切机，并在所述线切机的储水罐中按照循环水组成比例进行循环水调配。
将循环水的调配步骤设置在线切机的工艺单元，能够实时根据切割过程的现象调整循环水的组成，比如当泡沫多时，可以增加消泡剂的加入量等；还可以控制循环水的组成，比如当切割过程配制成循环水，而当冲洗切割部件时，只用生产用水即可；这种操作可以降低废水处理的压力，并减少某些不能够被废水处理除去的成分的富集。
本发明的目的之二是提供一种金刚线切割晶体硅生产线，所述生产线包括：
金刚线切割晶体硅单元，包括至少一台线切机，所述线切机具有一个储存循环水的储水罐；
废水收集系统，用于收集金刚线切割晶体硅生产线产生的废水；
废水处理系统，用于将废水收集系统收集的废水处理成生产用水；
供水系统，与废水处理系统的出口连接，用于将生产用水提供给金刚线切割晶体硅单元的线切机，所述生产用水由供水系统输送至线切机的储水罐；
调节系统，用于将生产用水调节组成得到循环水。
本发明提供的金刚线切割晶体硅生产线设置了水循环使用的部件，能够实现废水和可用水的联动运转，避免了用水峰值，且减少了用水量和废水排出量。
优选地，所述废水处理系统包括依次连通的第一废液储存罐、压滤装置、第二废液储存罐、陶瓷膜过滤装置、第三液体储存罐；所述第三液体储存罐设置检测装置；
所述第三液体储存罐通过切换阀门与供水系统的生产用水储存罐、第一废液储存罐和工业废水罐连接，切换阀门构造为使得第三液体储存罐与生产用水储存罐、第一废液储存罐和工业废水罐选择性联通。
在废水处理系统中，废水经过压滤、陶瓷膜过滤后，得到处理液，处理液检测合格则作为生产用水进入供水系统，检测不合格，则返回第一废水储存罐继续进行压滤、陶瓷膜过滤，或者直接排入工业废水罐。
优选地，所述调节系统，包括纯水补充部件，用于补充废水处理系统损失的水；试剂补充部件，用于调配循环水中的药剂A冷却液和药剂B消泡剂。
优选地，沿水流方向，所述试剂补充部件设置于线切机的储水罐上游，包括管路混合器、第一药剂罐、第二药剂罐，所述管路混合器具有3个进口，分别连接第一药剂罐、第二药剂罐和供水系统，以及1个出口连接生产用水储存罐。
优选地，所述纯水补充部件设置于废水处理系统与金刚线切割晶体硅单元之间的管路上。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明通过将金刚线切割晶体硅生产线产生的废水，进行处理得到生产用水，补充纯净水，调配组成后作为循环水继续进入金刚线切割晶体硅生产线用作冷却水和/或冲洗水，一方面能够大量节省用水和减少废水排放，另一方面能够降低用水量和排水量的峰值，降低设备的额定容量。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的金刚线切割晶体硅生产线的结构示意图；
图2是本发明实施例1提供的金刚线切割晶体硅生产线的废水处理系统20的示意结构；
图3是本发明实施例2提供的金刚线切割晶体硅生产线的结构示意图。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
一种金刚线切割晶体硅生产线，示意结构如图1，具体包括：
(i)金刚线切割晶体硅单元40，其包括至少一台切割机，所述切割机具有切割单元用于切割晶体硅，还包括一个储水罐用于储存循环水；在切割单元切割晶体硅过程中，循环水冲洗切割线缝；在切割晶体硅一刀结束，循环水继续进行冲洗，清洁切割单元；
(ii)废水收集系统10，所述废水收集系统具有至少一个进水口，与金刚线切割晶体硅单元40的线切机废水出口连接，线切机产生的废水被收集进入废水收集系统；
(iii)废水处理系统20，包括依次连通的第一废液储存罐201、压滤装置202、第二废液储存罐203、陶瓷膜过滤装置204、第三液体储存罐205；所述第三液体储存罐205设置检测装置206；
所述第三液体储存罐205通过切换阀门与供水系统30的生产用水储存罐、第一废液储存罐201和工业废水罐80连接，切换阀门构造为使得第三液体储存罐205与供水系统30的生产用水储存罐301、第一废液储存罐201和工业废水罐80选择性联通；所述废水处理系统20的示意结构如图2所示；
(iv)供水系统30，与废水处理系统20的出口连接，用于将生产用水提供给金刚线切割晶体硅单元40的线切机，所述生产用水由供水系统输送至线切机的储水罐；
所述供水系统30通过一个第一循环液调节部件调配加入试剂A冷却液和试剂B消泡剂，得到循环水，循环水被分成80路与80台线切机连接，提供循环液；
(v)调节系统，用于将生产用水调节组成得到循环水。
所述金刚线切割晶体硅生产线的工作方法，具体包括如下步骤：
(1)向线切机的储水罐中注满循环水，并以溢流方式继续注水，储水罐出口出水，冲洗金刚线切割晶体硅单元40的线切机，所述线切机开启进行切割，切割过程用循环水持续注入储水罐，且持续冲洗所述切割线锯和切割缝隙，冲洗过金刚线切割晶体硅单元的循环水被废水收集系统10回收至第一废液储存罐201中，经过压滤装置202压滤后进入陶瓷膜过滤装置204，之后经过陶瓷膜过滤进入第三液体储存罐205；所述废水经过压滤装置202和陶瓷膜过滤装置204后损失20wt％；
(2)通过检测装置206检测第三液体储存罐205的液体，并进行如下判断：
①若pH值为5.5-7.5，电导率≤30μs/cm，浊度＜50NTU，则为生产用水，进入供水系统30的生产用水储存罐；
②若pH值不在5.5-7.5范围，电导率＞30μs/cm，则进入工业废水罐80；
③若浊度为50～100NTU，则进入第一废液储存罐201；
(3)进入供水系统30后的生产用水经过调节系统50的纯水罐503、第一试剂罐501和第二试剂罐502的阀门调配得到循环水，并将循环水分流分别进入每台线切机的储水罐供给线切机切割时循环使用和切割完毕清洗线切机；
(4)线切机使用过的废水被废水收集系统10回收至第一废液储存罐201中，重复步骤(1)。
实施例1提供的金刚线切割晶体硅生产线的用水系统，不同的压滤装置202和陶瓷膜过滤装置204会导致水损失变化，可以是25％、30％、15％等，相应的调节系统50通过纯水罐503补入的纯水和水损失相同。
实施例2
一种金刚线切割晶体硅生产线，示意结构如图3，具体包括：
由至少1台线切机组成的金刚线切割单元40，所述线切机具有切割硅片的切割单元，位于所述切割单元上部的储水罐，以及废水回收腔用于回收切割后产生的废水；所述废水回收腔通过管路与废水收集系统10的进水口连接，废水收集系统10的出水口与废水处理系统20(废水处理系统20的结构示意图与图2相同)的第一废液储存罐201连接，之后依次连接压滤装置202、第二废液储存罐203、陶瓷膜过滤装置204、第三液体储存罐205；所述第三液体储存罐205设置检测装置206；所述第三液体储存罐205通过切换阀门与供水系统30的生产用水储存罐、第一废液储存罐201和工业废水罐80连接，切换阀门构造为使得第三液体储存罐205与供水系统30的生产用水储存罐、第一废液储存罐201和工业废水罐80选择性联通。供水系统30的生产用水储存罐301与调节系统50连接，调节系统50包括与生产用水罐301通过开关阀门连接的的第一试剂罐501、第二试剂罐502和纯水罐503；生产用水罐301与金刚线切割晶体硅单元40的线切机的储水罐连接。
所述金刚线切割晶体硅生产线的工作方法，具体包括如下步骤：
(1)向线切机的储水罐中注满循环水，并以溢流方式继续注水，储水罐出口出水，冲洗金刚线切割晶体硅单元40的线切机，所述线切机开启进行切割，切割过程用循环水持续注入储水罐，且持续冲洗所述切割线锯和切割缝隙，冲洗过金刚线切割晶体硅单元的循环水被废水收集系统10回收至第一废液储存罐201中，经过压滤装置202压滤后进入陶瓷膜过滤装置204，之后经过陶瓷膜过滤进入第三液体储存罐205；所述废水经过压滤装置202和陶瓷膜过滤装置204后损失20wt％；
(2)通过检测装置206检测第三液体储存罐205的液体，并进行如下判断：
①若pH值为5.5-7.5，电导率≤30μs/cm，浊度＜50NTU，则为生产用水，进入供水系统30的生产用水储存罐；
②若pH值不在5.5-7.5范围，电导率＞30μs/cm，则进入工业废水罐80；
③若浊度为50～100NTU，则进入第一废液储存罐201；
(3)进入供水系统30后的生产用水通过接通纯水罐503、第一试剂罐501和第二试剂罐502补充损失水、药剂A冷却液和药剂B消泡剂后，得到循环水，循环水通过溢流方式持续循环再次注入线切机储水罐中。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (8)
1.一种金刚线切割晶体硅生产线的用水方法，其特征在于，所述金刚线切割晶体硅生产线携带至少一台线切机，所述线切机使用金刚石线锯将硅棒切割为硅片，在金刚石线锯切割过程中来自线切机储水罐的循环水冲洗切割部件；冲洗切割部件后的废水被收集，将废水处理得到生产用水；所述生产用水经过调配得到循环水，循环水供给给线切机使用；
所述循环水供给给线切机的方式为溢流方式，溢流量为100L/h以上；
废水处理的过程包括依次进行的压滤和陶瓷膜过滤；
所述生产用水的COD≤1800mg/L，pH值为5.5～7.5，电导率指标为≤30μs/cm，浊度≤100NTU；
所述用水方法采用的金刚线切割晶体硅生产线包括废水收集系统和废水处理系统；所述废水处理系统包括依次连通的第一废液储存罐、压滤装置、第二废液储存罐、陶瓷膜过滤装置、第三液体储存罐；所述第三液体储存罐设置检测装置；所述第三液体储存罐通过切换阀门与第一废液储存罐、工业废水罐和供水系统的生产用水储存罐连接，切换阀门构造为使得第三液体储存罐与生产用水储存罐、第一废液储存罐和工业废水罐选择性联通；
废水处理过程包括如下三种可选的工艺流程：
①若废水处理后的pH值为5.5-7.5，电导率≤30μs/cm，浊度＜50NTU，则作为生产用水进行配制得到循环水；
②若废水处理后的pH值不在5.5-7.5范围，电导率＞30μs/cm，则得到的废水为工业废水；
③若废水处理后的浊度为50～100NTU，进入第一废液储存罐重复处理直至得到符合水质要求的生产用水；
循环水按重量份数包括300～400重量份稀释水、1重量份药剂A冷却液、0.1重量份药剂B消泡剂。
2.如权利要求1所述的用水方法，其特征在于，所述稀释水包括纯水和/或生产用水。
3.如权利要求2所述的用水方法，其特征在于，所述稀释水为纯水和生产用水的混合水，其中纯水的添加量为废水处理过程中的水损失量。
4.如权利要求1所述的用水方法，其特征在于，所述生产用水经过调配得到循环水的过程为：
将所述生产用水分配到每台线切机，并在所述线切机的储水罐中按照循环水组成比例进行循环水调配。
5.如权利要求1所述的用水方法，其特征在于，所述用水方法采用的金刚线切割晶体硅生产线包括：
金刚线切割晶体硅单元，包括至少一台线切机，所述线切机具有一个储存循环水的储水罐；
废水收集系统，用于收集金刚线切割晶体硅生产线产生的废水；
废水处理系统，用于将废水收集系统收集的废水处理成生产用水；
供水系统，与废水处理系统的出口连接，用于将生产用水提供给金刚线切割晶体硅单元的线切机，所述生产用水由供水系统输送至生产用水储存罐；
调节系统，用于将生产用水调节组成得到循环水。
6.如权利要求5所述的用水方法，其特征在于，所述调节系统，包括纯水补充部件，用于补充废水处理系统损失的水；
试剂补充部件，用于调配循环水中的药剂A冷却液和药剂B消泡剂。
7.如权利要求6所述的用水方法，其特征在于，沿水流方向，所述试剂补充部件设置于线切机的储水罐上游，包括管路混合器、第一药剂罐、第二药剂罐，所述管路混合器具有3个进口，分别连接第一药剂罐、第二药剂罐和供水系统，以及1个出口连接生产用水储存罐。
8.如权利要求6所述的用水方法，其特征在于，所述纯水补充部件设置于废水处理系统与金刚线切割晶体硅单元之间的管路上。
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