CN109734276A

CN109734276A - 一种金刚线切割废硅泥的成型干燥方法

Info

Publication number: CN109734276A
Application number: CN201910159972.8A
Authority: CN
Inventors: 钱军; 吴明山; 邢鹏飞
Original assignee: Jiangsu High New Energy Developments Ltd
Current assignee: Jiangsu High New Energy Developments Ltd
Priority date: 2019-03-04
Filing date: 2019-03-04
Publication date: 2019-05-10

Abstract

本发明公开了一种金刚线切割废硅泥的成型干燥方法，回收利用处理后的废硅泥符合循环经济和可持续发展的要求，具有较高的资源利用价值。本发明先对废硅泥进行压滤脱水，然后将滤饼自然存放脱水，后利用粉碎机进行破碎处理，再经喷雾加水造粒成球，最终在有高温热源的烘房内静态干燥来制得回收利用的半成品，可用于后续的回收利用。本发明涉及的破碎再造粒工艺使成型的硅球粒内部疏松多孔，有利于提高干燥效率，降低处理成本。采用静态干燥工艺，能最大程度地保证干燥后的硅球粒保持成形，减少成型干燥过程中的扬尘现象，并有利于后期回收利用过程中的投料、熔炼及粉尘控制。因此，本发明在减少光伏废弃物对环境污染的同时又具有较高的经济价值。

Description

一种金刚线切割废硅泥的成型干燥方法

技术领域

本发明涉及太阳能光伏产业中废料的干燥成型方法，属于粘性物料干燥成型技术领域。

背景技术

在太阳能光伏行业的硅片生产环节，由于金刚线切割工艺相比原有的砂浆切割工艺在切割效率、出片率、硅料损失、综合成本等方面的巨大优势，越来越多的硅片生产厂家开始采用金刚线切割工艺(采用以工业纯水为主的混合冷却液)。尽管金刚线切割的切缝口有所变窄，硅料损失有所减少，但仍有约为35～40％的晶体硅被切割成高纯硅粉(粒径小于2.5微米)进入了金刚线切割废硅泥。经板框压滤，形成块状的金刚线切割废硅泥，其含水率在40～45％，固形物中含有大量的高纯硅粉、二氧化硅及少量杂质，主要是碳、铁、镍、铝。由于金刚线切割废硅泥中的高纯硅粉含量较大且其原料(多晶硅锭、单晶硅棒)的价值较高(市场价格在8～10万/吨)，因此对这一废弃物的回收利用具有较高的经济价值。

通常情况下，对于工业环境下含水量或含液量非常大的混合物料(诸如膏糊状、滤饼状材料、污泥浆状材料、与液体混合的粉末材料、或含水量大的煤粉或泥浆)，由于它们含有大量的水分或液体，这些废物料的输送或存放是十分困难的。传统方法是将粘性物料置于空地自然干燥，但这种方法既费时又费力，干燥效果也不理想。并且，混合物干燥过程产生的浸出液会引起环境污染。相比传统切割工艺，金刚线切割产生的切割液是水溶性的且切割废渣较纯较环保，但其干燥后易形成粒径小于2.5微米的硅粉尘，暴露在空中会危害人体健康，造成严重的环境危害。所以，对于金刚线切割废硅泥的回收利用，首先要对这一废弃物进行预处理。采取合适的工艺降低废硅泥的含水量，同时避免其形成粉料，以利于后期的运输及回收利用。

目前针对废硅泥常用的干燥工艺主要有以下几种：

1、粉末干燥法，虽干燥速度快，但容易造成废硅泥的氧化，造成物料变质；同时不利于投料操作，降低收率。

2、压块干燥法，得到的物料致密紧实，干燥效率低，耗能高，不经济。

3、挤出成型法，需加入粘合剂，这会给物料带来杂质，影响硅颗粒的再利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金刚线切割废硅泥的干燥成型方法，以解决现有技术中存在的对该物料干燥不彻底问题、收集运输问题、经济耗能问题甚至物料的成分和品质改变问题。

本发明具体采用如下技术方案：

一种金刚线切割废硅泥的成型干燥方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：利用板框压滤机对仍有95～97％含水率的废硅泥进行压滤脱水，得到含水率为40～45％的滤饼，以方便废硅泥的运输；

步骤二：对步骤一得到的滤饼进行自然存放脱水，得到含水率为25～30％的滤饼，可节约能耗，并增加其强度以利于后续造粒；

步骤三：用60～120目粉碎机将步骤二得到的滤饼进行破碎处理。粉体的粒径过小会增加造粒成本并易形成粉尘，粒径过大则会增加后续造粒成型的难度；

步骤四：对破碎后的物料用造粒机造粒成型；

步骤五：将造粒成型的硅颗粒摆放在料盘中，分层放入料架，送入烘房干燥。

优选地，造粒成型粒径为d＝3～5cm，成球率在85％以上。粒径过小会导致颗粒间黏连，粒径过大则会导致干燥时间过长，增加干燥成本。

优选地，造粒成型的硅颗粒在料盘中双层交错式叠放，堆积密度为0.7～0.8g/cm³。在保证硅颗粒具有一定干燥表面积的同时更均匀的干燥。

优选地，料盘在料架上放置间距为8～12cm。以利于空气流通，提高换热效率。

优选地，所述烘房热源温度为80～130℃，干燥时间为12～18h，干燥期间每3～6分钟间歇式排湿。该工艺参数能减少干燥完成后出现硅颗粒内外水分不一致的概率，以防止成型的硅颗粒发生表面粉末化或破碎的情况。

本发明首先将金刚线切割产生的废硅泥通过板框压滤机进行压滤初脱水；再将固液分离后的滤饼在通风或日照的情况下自然干燥至一定的含水量，在节约能耗的同时使废硅泥满足破碎再造粒前的水分要求，以利于后续操作。本发明采用破碎再造粒技术将满足含水量要求的物料进行物理破碎，再通过喷雾加水的方式，在造粒机里进行湿法造球。制得的硅球粒内部疏松多孔，这样更利于水分蒸发，提高干燥效率。废硅泥造球后有序放入料盘中，料盘分层放入料架推入烘房，进行静态干燥。经造粒成型和干燥后的物料便于运输及回收利用，更重要是可减少对环境的污染。因此，本发明采用的破碎再造粒与静态干燥相结合的技术具有较高的实用价值和经济价值。

附图说明

图1为本发明制备的工艺流程图；

图2为本发明设备布置图；

图3为本发明制得的硅球成品图。

具体实施方式

以下通过具体实施例对本发明进行进一步详细的说明。

实施例1

如图1、2所示，一种金刚线切割废硅泥的成型干燥方法，包括如下步骤：

步骤1：板框压滤

先利用板框压滤机对含水率为95～97％的废硅泥进行压滤脱水处理，生成含水率为40～45％的滤饼。

步骤2：存放脱水

压滤脱水后的滤饼在通风或日照条件下储存使其自然干燥脱水，含水量降至25～30％，在节约能耗的同时进行初步干燥。

步骤3：粉碎处理

从物料干燥成型系统的送料口将上述待干燥成型的颗粒状硅废料通过进料仓的传送装置输送至60目粉碎机中进行破碎至中细度粉体，以便进行后续处理。其中粉碎机为对辊式粉碎机。

步骤4：造粒

对粉粹细化后的硅粉体用圆盘造粒机或转筒造粒机对其造粒成型，硅废料造粒后粒径为d＝3～5cm，成球率高于85％。

步骤5：烘房干燥

经造粒处理后的硅球粒向下撒落装至料盘，单层叠放满后继续向下撒落至料盘，料盘尺寸为100*100*10cm，人工辅助将硅球粒双层叠放，堆积密度为0.7～0.8g/cm³。将盛有物料的料盘放入料架，料盘放置间距为12cm。将料架推入有热源循环的高温烘房内，热源为热蒸汽。高温烘焙房的高温热风流温度在80℃，干燥时间为18h，干燥期间每6分钟间歇式排湿。因在干燥硅球粒时有少量粉尘产生，可通过配置水幕除尘装置对排湿气体进行收集处理，使尾气达标排放。

实施例2

一种金刚线切割废硅泥的成型干燥方法，包括如下步骤：

步骤1：板框压滤

先利用板框压滤机对含水量较大的废硅泥进行压滤脱水处理，生成含水率为40～45％的滤饼。

步骤2：存放脱水

步骤3：粉碎处理

从物料干燥成型系统的送料口将上述待干燥成型的颗粒状硅废料通过进料仓的传送装置输送至80目粉碎机中进行破碎至中细度粉体，以便进行后续处理。其中粉碎机为对刀片式粉碎机。

步骤4：造粒

对粉粹细化后的硅粉体用圆盘造粒机或转筒造粒机对其造粒成型，硅废料造粒后粒径为d＝3～5cm，成球率高于85％。造粒过程中可根据粉料的含水率适当喷雾加水以增加粉料之间的粘结性，提高成球率。

步骤5：烘房干燥

经造粒处理后的硅球粒向下撒落装至料盘，单层叠放满后继续向下撒落至料盘，料盘尺寸为100*100*10cm，人工辅助将硅球粒双层叠放，堆积密度为0.7～0.8g/cm³。将盛有物料的料盘放入料架，料盘放置间距为8cm。将料架推入有热源循环的高温烘房内，热源为热蒸汽。高温烘焙房的高温热风流温度在130℃，干燥时间为12h，干燥期间每4分钟间歇式排湿，通过配置水幕除尘装置对排湿气体进行收集处理，使尾气达标排放。

实施例3

一种金刚线切割废硅泥的成型干燥方法，包括如下步骤：

步骤1：板框压滤

步骤2：存放脱水

步骤3：粉碎处理

从物料干燥成型系统的送料口将上述待干燥成型的颗粒状硅废料通过进料仓的传送装置输送至120目粉碎机中进行破碎至中细度粉体，以便进行后续处理。其中粉碎机为对锤片式粉碎机。

步骤4：造粒

步骤5：烘房干燥

经造粒处理后的硅球粒向下撒落装至料盘，单层叠放满后继续向下撒落至料盘，料盘尺寸为100*100*10cm，人工辅助将硅球粒双层叠放，堆积密度为0.7～0.8g/cm³。将盛有物料的料盘放入料架，料盘放置间距为10cm。将料架推入有热源循环的高温烘房内，热源为热蒸汽。高温烘焙房的高温热风流温度在100℃，干燥时间为15h，干燥期间每5分钟间歇式排湿，通过配置水幕除尘装置对排湿气体进行收集处理，使尾气达标排放。

对比例1

一种金刚线切割废硅泥的成型干燥方法，包括如下步骤：

步骤1：板框压滤

步骤2：破碎混料

压滤脱水后的滤饼先投入对辊式破碎机进行简单破碎，形成直径小于2cm的破碎物料，破碎后的物料落入圆盘式混料机中与水玻璃粘结剂进行混合，利用水玻璃的粘结效应，将物料重新混合成团块状物料。

步骤3：挤出成型

将混有5～10％(重量比)水玻璃粘结剂的团块状物料通过料斗输送至螺杆挤出机的进料口，经螺杆挤出，形成直径0.8～1cm，长度8～15cm的条状成型物料，挤出效率为0.5T/台。

步骤4：烘房干燥

经挤出成型后的物料向下撒落装至料盘，条状成型物料在料盘中堆放至沿口齐平，料盘尺寸为100*100*10cm，堆积密度为0.9～1.2g/cm³。将盛有物料的料盘放入料架，料盘放置间距为10cm。将料架推入有热源循环的高温烘房内，热源为热蒸汽。高温烘焙房的高温热风流温度在120℃，干燥时间为24h，干燥期间每15分钟间歇式排湿，通过配置水幕除尘装置对排湿气体进行收集处理，使尾气达标排放。

本实施例中，由于只进行了压滤脱水，未进行自然脱水步骤，物料含水率高，需要采用粘结剂使物料成型，增加了成本和后期烘干能耗，且带入了杂质，会对成品物料的再利用产生不良影响。

本实施例中，破碎粉体颗粒小，成型物料为条状，堆积密度比较大，不利于热流通，导致干燥耗时长，大大增加了成本和能耗。

Claims

1.一种金刚线切割废硅泥的成型干燥方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：利用板框压滤机对废硅泥进行压滤脱水，得到含水率为40~45%的滤饼；

步骤二：对步骤一得到的滤饼进行自然存放脱水，得到含水率为25~30%的滤饼；

步骤三：用60~120目粉碎机将步骤二得到的滤饼进行破碎处理；

步骤四：对破碎后的物料用造粒机造粒成型；

2.如权利要求1所述的金刚线切割废硅泥的成型干燥方法，其特征在于所述粉碎机为对辊式粉碎机、锤片式粉碎机或者刀片式粉碎机。

3.如权利要求1所述的金刚线切割废硅泥的成型干燥方法，其特征在于所述造粒机为圆盘造粒机或转筒造粒机。

4. 如权利要求1所述的金刚线切割废硅泥的成型干燥方法，其特征在于造粒成型粒径为d = 3~5 cm，成球率在85%以上。

5. 如权利要求1所述的金刚线切割废硅泥的成型干燥方法，其特征在于造粒成型的硅颗粒在料盘中双层交错式叠放，堆积密度为0.7~0.8 g/cm³。

6. 如权利要求1所述的金刚线切割废硅泥的成型干燥方法，其特征在于料盘在料架上放置间距为8~12 cm。

7. 如权利要求1所述的金刚线切割废硅泥的成型干燥方法，其特征在于所述烘房热源温度为80~130℃，干燥时间为12~18 h，干燥期间每3~6分钟间歇式排湿。

8.如权利要求7所述的金刚线切割废硅泥的成型干燥方法，其特征在于配置水幕除尘装置对排湿气体进行收集处理，使尾气达标排放。

9.如权利要求1所述的金刚线切割废硅泥的成型干燥方法，其特征在于烘房热源为电、热蒸汽或天然气热风炉。

10.如权利要求1所述的金刚线切割废硅泥的成型干燥方法，其特征在于造粒过程中根据粉料的含水率喷雾加水以增加粉料之间的粘结性，提高成球率。