CN110404944A - 晶硅光伏组件中电池材料分离提纯回收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种晶硅光伏组件中电池材料分离提纯回收装置，包括分离回收系统、传动系统以及工装系统；分离回收系统包括上下料台，上下料台之间按照上料至下料的顺序依次设有鼓泡清洗槽、第一甩干槽、1#分离提纯槽、第一漂洗快排槽、第二甩干槽、2#分离提纯槽、第二漂洗快排槽、第三甩干槽、3#分离提纯槽、第三漂洗快排槽、超声清洗槽、颗粒材料反冲槽、第四甩干槽及烘干槽。本发明针对粉碎后电池颗粒中铝、银、硅等材料进行分离回收，能够有效的分离废旧晶硅太阳能电池中的铝、银、硅等极具回收价值的材料，其中铝、银的回收率能够达到90％以上、硅的回收率能够达到90％以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种晶硅光伏组件中电池材料分离提纯回收装置，属于晶硅光伏组件技术领域。
背景技术
近年来，随着全球经济的不断发展，能源的消耗也越来越多，而传统的化石能源日益枯竭且带来不良的环境污染，因此，太阳能作为一种清洁能源得到了前所未有的重视。我国的太阳能产业虽然起步较晚，但发展较为迅速，目前处于全球领先地位；预计到2020年，全国的光伏累计装机量将达到250GW。光伏组件的设计是为了产生清洁、可再生的能源，不污染环境，寿命长达30年。截至目前，20世纪末的第1代光伏组件已进入报废阶段。根据专业估算，至2020年，废弃的光伏组件将突破1000t；而到2038年，将高达1957099t；如果不能合理、高效地进行回收利用，将导致严重的环境问题和资源浪费。因此，充分回收利用废旧光伏组件中的玻璃、贵金属、硅晶片等具有十分重要的经济和环保意义。
在众多太阳能电池中，晶硅太阳能电池一直占据光伏市场的主导地位。晶硅太阳能组件主要包含硅、铝、银、铜、玻璃及EVA、含氟背板等材料，均有一定的回收价值。
目前，对于废旧晶硅光伏组件太阳能电池中的各类材料的回收处理尚处于理论研究阶段与试验论证阶段，尚未研制开发出能够系统的、有效的分离回收晶体硅太阳能电池中铝、银、硅等材料的装置。
专利【CN208912062U】提出了一种用于废旧光伏电池片的回收装置，用于通过硝酸浸出废旧光伏电池粉末中的银，通过将废旧光伏电池粉末和纯水加入反应釜中，通过搅拌组件搅拌均匀，之后通过进酸管加入硝酸，反应过程中产生的氢气通过氢气分离器排出，避免氢气含量过高产生爆炸；补氧组件用于将硝酸浸出反应过程中产生的废气转化为硝酸，降低酸液消耗；采用加压浸出，提高金属浸出效果；该装置仅能对电池片中的银进行回收，且结构复杂其对银的回收率尚需验证。
专利【CN107746960A】分别提出了采用盐酸、氢氧化钠溶液回收电池片中的铝、采用硝酸、硫化钠分离回收电池片中银的方法。该专利仅提供回收方法，对分离回收装置没有相应介绍。
现有技术常用以下几种方法回收光伏组件：1、物理法：将光伏组件通过物理破碎为颗粒，对颗粒进行筛选分类，再分别进行回收；2、热解法：直接对光伏组件进行500℃以上的加热处理，通过反应去除EVA材料层，实现其他各层结构的分离；3、溶剂法：采用溶剂对EVA材料层进行溶解或溶胀，分离其他各层结构。
上述方法均存在不足，仅限于分离组件中的玻璃、EVA等材料，对于电池中铝、银、硅等材料的分离回收没有提出有效的方法及分离装置。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：解决了如何有效对电池中铝、银、硅等材料进行分离回收的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种晶硅光伏组件中电池材料分离提纯回收装置，其特征在于，包括分离回收系统、传动系统以及用于承载晶体硅太阳能电池的工装系统；分离回收系统包括上下料台，上下料台之间按照上料至下料的顺序依次设有鼓泡清洗槽、第一甩干槽、用于晶硅光伏电池中铝的分离回收的1#分离提纯槽、第一漂洗快排槽、第二甩干槽、用于晶硅光伏电池中银的分离回收的2#分离提纯槽、第二漂洗快排槽、第三甩干槽、用于晶硅光伏电池中氮化硅去除的3#分离提纯槽、第三漂洗快排槽、超声清洗槽、用于喷射反冲气体对粘附在工装系统上的晶体硅太阳能电池进行反冲洗的颗粒材料反冲槽、第四甩干槽及烘干槽；分离回收系统中设有将工装系统从上料位置经过分离回收系统后移动至下料位置的传动系统。
优选地，所述的晶体硅太阳能电池包括经过破碎后的电池颗粒及结构完整的电池片。
优选地，所述的鼓泡清洗槽的底部设有可以喷出鼓泡气体的鼓泡管路，鼓泡清洗槽上设有用于带动工装系统进行旋转的工装转动机构。
优选地，所述的第一甩干槽、第二甩干槽、第三甩干槽、第四甩干槽均为滚筒式甩干槽。
优选地，所述的1#分离提纯槽内承载有碱性溶液，2#分离提纯槽内承载有2#酸性溶液，3#分离提纯槽内承载有3#酸性溶液。
优选地，所述的1#分离提纯槽、2#分离提纯槽、3#分离提纯槽的一侧均设有自动进液阀以及排液管，自动进液阀与排液管之间设有回流管；1#分离提纯槽、2#分离提纯槽、3#分离提纯槽的底部均设有可以喷出鼓泡气体的鼓泡管路，1#分离提纯槽、2#分离提纯槽、3#分离提纯槽上设有用于带动工装系统进行旋转的工装转动机构。
优选地，所述的鼓泡管路所用鼓泡气体为压缩空气，鼓泡气体压力为0.1MPa-5MPa；1#分离提纯槽中的回流管回流比为1.84％-3.34％；2#分离提纯槽中的回流管回流比为3.77％-10.41％。
优选地，所述的碱性溶液为氢氧化钠溶液，浓度为5％-40％；2#酸性溶液为硝酸溶液，浓度为4mol/L-8mol/L；3#酸性溶液为氢氟酸，浓度为10％-40％。
优选地，所述的鼓泡清洗槽、超声漂洗洗槽、第一漂洗快排槽、第二漂洗快排槽、第三漂洗快排槽内所用试剂均为去离子水。
优选地，所述的反冲气体为压缩空气，反冲气体压力为0.1-10MPa。
本发明针对粉碎后电池颗粒中铝、银、硅等材料进行分离回收，能够有效的分离废旧晶硅太阳能电池中的铝、银、硅等极具回收价值的材料，其中铝、银的回收率能够达到90％以上、硅的回收率能够达到90％以上。
附图说明
图1为一种晶硅光伏组件中电池材料分离提纯回收装置的示意图；
图2为鼓泡清洗槽结构的示意图；
图3为碱洗、酸洗槽结构的示意图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
本发明为一种晶硅光伏组件中电池材料分离提纯回收装置，可用于回收晶体硅太阳能电池中的铝、银、硅等材料，如图1所示，其包括工装系统1、分离回收系统2、传动系统3。
工装系统1用于承载晶体硅太阳能电池；晶体硅太阳能电池包括经过破碎后的电池颗粒及结构完整的电池片。
分离回收系统2包括上下料台4、鼓泡清洗槽5、甩干槽(即第一甩干槽、第二甩干槽、第三甩干槽、第四甩干槽)、1#分离提纯槽7、漂洗快排槽8(即第一漂洗快排槽、第二漂洗快排槽、第三漂洗快排槽)、2#分离提纯槽9、3#分离提纯槽10、超声清洗槽11、颗粒材料反冲槽12及烘干槽13；上下料台4之间按照上料至下料的顺序依次设有鼓泡清洗槽5、第一甩干槽、1#分离提纯槽7、第一漂洗快排槽、第二甩干槽、2#分离提纯槽9、第二漂洗快排槽、第三甩干槽、3#分离提纯槽10、第三漂洗快排槽、超声清洗槽11、颗粒材料反冲槽12、第四甩干槽及烘干槽13。分离回收系统上设有将工装系统1从上料位置经过分离回收系统2后移动至下料位置的传动系统3。
传动系统3为机械手，用于抓取工装系统1依次通过所有槽体进行分离提纯及清洗。
如图2所示，鼓泡清洗槽5底部设有鼓泡管路14及工装转动机构15，鼓泡管路14可以喷出一定压力的鼓泡气体，用于防止晶体硅太阳能电池粘连，工装传动机构15用于带动工装系统1进行旋转；
如图3所示，1#分离提纯槽7承载碱性溶液，用于晶硅光伏电池中铝的分离回收，设有自动进液阀16、鼓泡管路14、工装转动机构15、排液管17及回流管18，回流管18以一定回流比回流碱洗液，排液管17排液后对铝离子溶液进行收集回收；
2#分离提纯槽9承载2#酸性溶液，用于晶硅光伏电池中银的分离回收，设有自动进液阀16、鼓泡管路14、工装转动机构15、排液管17及回流管18，回流管18以一定回流比回流碱洗液，排液管17排液后对银离子溶液进行收集回收；
3#分离提纯槽10承载3#酸性溶液，用于晶硅光伏电池中氮化硅减反射膜的去除，设有自动进液阀16、鼓泡管路14、工装转动机构15、排液管17；
1#分离提纯槽7、2#分离提纯槽9、3#分离提纯槽10的一侧均设有自动进液阀16以及排液管17，自动进液阀16与排液管17之间设有回流管18；1#分离提纯槽7、2#分离提纯槽9、3#分离提纯槽10的底部均设有可以喷出鼓泡气体的鼓泡管路14，1#分离提纯槽7、2#分离提纯槽9、3#分离提纯槽10上设有用于带动工装系统1进行旋转的工装转动机构15。
第一甩干槽、第二甩干槽、第三甩干槽、第四甩干槽均为滚筒式甩干槽6；颗粒材料反冲槽12槽体喷射一定压力的反冲气体用于反冲洗粘附在工装系统1上的晶体硅太阳能电池。鼓泡清洗槽5、超声漂洗洗槽11、第一漂洗快排槽、第二漂洗快排槽、第三漂洗快排槽内所用试剂均为去离子水；
用于清洗的电池颗粒粒径大于500um；
根据原料状态及清洗效果的不同需要碱洗、酸洗槽试剂浓度、时长及回流比进行计算，其中碱性溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，浓度为5％-40％，碱洗时长10-60min，1#分离提纯槽7中的回流管18回流比为1.84％-3.34％；2#酸性溶液为硝酸溶液，浓度为4mol/L-8mol/L，酸洗时长50-90min，2#分离提纯槽9中的回流管18回流比为3.77％-10.41％；3#酸洗溶液为氢氟酸，浓度为10％-40％，酸洗时长5-20min；
根据原料状态及清洗效果的不同需要对鼓泡气体压力及反冲气体压力进行计算，其中鼓泡气体压力为0.1MPa-5MPa；反冲气体压力为0.1-10MPa。
实施例1
本实施例中，各个参数设置如表1所示：
表1系统参数设置
采用本发明的分离提纯回收装置，系统参数设置如上表所示，所清洗的电池颗粒粒度为0.5mm，依次经过本发明中鼓泡清洗槽5、第一甩干槽、1#分离提纯槽7、第一漂洗快排槽、第二甩干槽、2#分离提纯槽9、第二漂洗快排槽、第三甩干槽、3#分离提纯槽10、第三漂洗快排槽、超声清洗槽11、颗粒反冲槽12、第四甩干槽、烘干槽13清洗烘干后，铝的回收率为87.5％，银的回收率为86.3％，硅材料回收率为90.1％。
实施例2
本实施例中，各个参数设置如表2所示：
表2系统参数设置
采用本发明的分离提纯回收装置，系统参数设置如上表所示，所清洗的电池颗粒粒度为1mm，依次经过本发明中鼓泡清洗槽5、第一甩干槽、1#分离提纯槽7、第一漂洗快排槽、第二甩干槽、2#分离提纯槽9、第二漂洗快排槽、第三甩干槽、3#分离提纯槽10、第三漂洗快排槽、超声清洗槽11、颗粒反冲槽12、第四甩干槽、烘干槽13清洗烘干后，铝的回收率为85％，银的回收率为88.7％，硅材料回收率为91.3％。
Claims (10)
1.一种晶硅光伏组件中电池材料分离提纯回收装置，其特征在于，包括分离回收系统(2)、传动系统(3)以及用于承载晶体硅太阳能电池的工装系统(1)；分离回收系统(2)包括上下料台(4)，上下料台(4)之间按照上料至下料的顺序依次设有鼓泡清洗槽(5)、第一甩干槽、用于晶硅光伏电池中铝的分离回收的1#分离提纯槽(7)、第一漂洗快排槽、第二甩干槽、用于晶硅光伏电池中银的分离回收的2#分离提纯槽(9)、第二漂洗快排槽、第三甩干槽、用于晶硅光伏电池中氮化硅去除的3#分离提纯槽(10)、第三漂洗快排槽、超声清洗槽(11)、用于喷射反冲气体对粘附在工装系统(1)上的晶体硅太阳能电池进行反冲洗的颗粒材料反冲槽(12)、第四甩干槽及烘干槽(13)；分离回收系统中设有将工装系统(1)从上料位置经过分离回收系统(2)后移动至下料位置的传动系统(3)。
2.如权利要求1所述的一种晶硅光伏组件中电池材料分离提纯回收装置，其特征在于，所述的晶体硅太阳能电池包括经过破碎后的电池颗粒及结构完整的电池片。
3.如权利要求1所述的一种晶硅光伏组件中电池材料分离提纯回收装置，其特征在于，所述的鼓泡清洗槽(5)的底部设有可以喷出鼓泡气体的鼓泡管路(14)，鼓泡清洗槽(5)上设有用于带动工装系统(1)进行旋转的工装转动机构(15)。
4.如权利要求1所述的一种晶硅光伏组件中电池材料分离提纯回收装置，其特征在于，所述的第一甩干槽、第二甩干槽、第三甩干槽、第四甩干槽均为滚筒式甩干槽(6)。
5.如权利要求1所述的一种晶硅光伏组件中电池材料分离提纯回收装置，其特征在于，所述的1#分离提纯槽(7)内承载有碱性溶液，2#分离提纯槽(9)内承载有2#酸性溶液，3#分离提纯槽(10)内承载有3#酸性溶液。
6.如权利要求5所述的一种晶硅光伏组件中电池材料分离提纯回收装置，其特征在于，所述的1#分离提纯槽(7)、2#分离提纯槽(9)、3#分离提纯槽(10)的一侧均设有自动进液阀(16)以及排液管(17)，自动进液阀(16)与排液管(17)之间设有回流管(18)；1#分离提纯槽(7)、2#分离提纯槽(9)、3#分离提纯槽(10)的底部均设有可以喷出鼓泡气体的鼓泡管路(14)，1#分离提纯槽(7)、2#分离提纯槽(9)、3#分离提纯槽(10)上设有用于带动工装系统(1)进行旋转的工装转动机构(15)。
7.如权利要求6所述的一种晶硅光伏组件中电池材料分离提纯回收装置，其特征在于，所述的鼓泡管路(14)所用鼓泡气体为压缩空气，鼓泡气体压力为0.1MPa-5MPa；1#分离提纯槽(7)中的回流管(18)回流比为1.84％-3.34％；2#分离提纯槽(9)中的回流管(18)回流比为3.77％-10.41％。
8.如权利要求5所述的一种晶硅光伏组件中电池材料分离提纯回收装置，其特征在于，所述的碱性溶液为氢氧化钠溶液，浓度为5％-40％；2#酸性溶液为硝酸溶液，浓度为4mol/L-8mol/L；3#酸性溶液为氢氟酸，浓度为10％-40％。
9.如权利要求1所述的一种晶硅光伏组件中电池材料分离提纯回收装置，其特征在于，所述的鼓泡清洗槽(5)、超声漂洗洗槽(11)、第一漂洗快排槽、第二漂洗快排槽、第三漂洗快排槽内所用试剂均为去离子水。
10.如权利要求1所述的一种晶硅光伏组件中电池材料分离提纯回收装置，其特征在于，所述的反冲气体为压缩空气，反冲气体压力为0.1-10MPa。
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