CN110571306A - 一种光伏组件的回收方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光伏组件的回收方法及系统。所述方法包括以下步骤：拆除所述光伏组件上的边框、接线盒和玻璃面板，得到初分料；剪切所述初分料，得到初分料碎片；将所述初分料碎片置于设置有旋转击打机构的剥离装置中进行剥离，得到EVA膜碎片、背板碎片、汇流条碎片、焊带碎片及硅粉的混合物；通过分选装置分选出硅粉、EVA膜碎片、背板碎片、汇流条碎片和焊带碎片。本发明拆解回收背板、EVA、电池片和完整玻璃的方法，具有拆解回收效率高，能耗低，无环境污染等优点，大大减少了资源浪费和废弃物的排放量，降低了回收成本，是一种环境友好的资源回收方法。
Description
技术领域
本发明涉及光伏组件回收技术领域，尤其涉及一种光伏组件的回收方法及系统。
背景技术
近年来，光伏产业作为一种清洁、可再生能源得到迅速发展，我国的光伏产业规模和市场应用均达到了全球首位。光伏组件是由玻璃、封装材料、电池片、背板、铝边框、接线盒、硅胶等主材，按照一定的生产工艺进行封装，在一定的光照条件下达到一定输出功率和输出电压的光伏器件。光伏组件的寿命周期大都为25-30年，而产品的升级换代会使光伏组件的实际使用寿命大大短于其设计使用寿命，大量的光伏组件会因性能失效或产品升级换代而被淘汰，如果对淘汰后的光伏组件进行简单的粉碎掩埋或者焚烧处理，不仅污染环境，也是一种资源浪费。因此，对寿命期后的光伏组件材料进行回收利用，不仅可以在一定程度上缓解光伏器件原材料短缺的问题，并且可以避免对环境造成污染。
现有的方法一般通过高温焚烧法和化学处理法对光伏组件进行分解回收。高温焚烧法能耗较高，并且产生的气体需要再次处理，进一步增加了回收成本；采用化学处理法，一般采用无机或有机酸溶液溶解封装材料，此方法的周期过长导致效率低。无论是高温焚烧法还是化学处理法都存在回收成本高、对环境不友好，且无法回收光伏组件中有机材料(如EVA和背板)的缺陷。因此，寻找一种能将EVA、电池片和背板进行分离从而回收利用的方法，对于光伏产业的发展具有十分重要的意义。
发明内容
针对现有光伏组件的回收方法存在回收成本高、对环境不友好，且无法回收光伏组件中有机材料的问题，本发明提供一种光伏组件的回收方法及系统。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
一种光伏组件的回收方法，包括以下步骤：
步骤a，拆除所述光伏组件上的边框、接线盒和玻璃面板，得到初分料；
步骤b，剪切所述初分料，得到初分料碎片；
步骤c，将所述初分料碎片置于设置有旋转击打机构的剥离装置中进行剥离，得到EVA膜碎片、背板碎片、汇流条碎片、焊带碎片及硅粉的混合物；
步骤d，通过分选装置分选出硅粉、EVA膜碎片、背板碎片、汇流条碎片和焊带碎片。
与现有技术中采用热处理和化学处理对光伏组件进行分解回收的方法相比，本发明提供的光伏组件的回收方法，采用破碎、旋转击打等物理方法对光伏组件进行拆解回收，处理过程中不使用热处理和化学试剂，不会产生有害气体，无需二次处理，也不会对环境产生二次污染，因此能耗更低，更加环保。更重要的是，通过简单的物理拆解方法，实现了EVA膜和背板有机材料的回收利用，减少了失效光伏组件产生的固体废弃物，最大限度地实现了资源的回收利用。
本发明中所述设置有旋转击打机构的剥离装置，可为本领域常规的设备，如狼牙棒式脱粒机，如5TY-230型脱粒机，需要将其稍微改进，在其进出口设置可移动挡板形成密闭结构。工作时，将初分料碎片由进料口喂入，所述初分料碎片在高速旋转的狼牙棒式转子与滚筒之间受到撞击，使电池片粉碎从EVA膜上剥离下来，初始分离下来的硅粉可进一步起到磨砂的作用，加速电池片和焊带、汇流条从EVA膜上剥离，随着不断地撞击磨砂作用，全部电池片和焊带、汇流条从EVA膜上剥离下来，背板和EVA膜也随即分离开来。
本发明通过简单的具有旋转击打机构的剥离装置将EVA膜、背板、电池片和焊带、汇流条进行有效拆解，为后续进行分选提供了基础。本发明拆解回收背板、EVA、电池片和完整玻璃的方法，具有拆解回收效率高，能耗低，无环境污染等优点，大大减少了资源浪费和废弃物的排放量，降低了回收成本，是一种环境友好的资源回收方法。
优选的，步骤b中，所述初分料碎片的长度为5-20mm，宽度为5-20mm。
将初分料碎片的长宽控制为5-20mm，有利于后续利用旋转击打装置将EVA膜、背板、电池片和焊带、汇流条进行有效拆解，且有利于后续对各种物质进行分选。
优选的，步骤c中，所述剥离装置中旋转击打机构的转速为1000-2000rpm，剥离时间为1-5min。
优选的转速和处理时间，可使EVA膜、背板、电池片和焊带、汇流条充分分离开来，且使EVA膜、背板和电池片和焊带、汇流条形状保持良好，电池片变成微米级粉末，为后续进行各物质的分选提供了基础。
优选的，步骤d中，所述分选装置通过电磁、风力和振动方式实现硅粉、EVA膜碎片、背板碎片、汇流条碎片和焊带碎片的分选。
更优选的，步骤d中具体包括：将步骤c中所述混合物置于金属捕集器中，分选出焊带碎片和汇流条碎片，将分选之后的混合物通过振荡筛分选出硅粉，然后将含有EVA膜碎片和背板碎片的混合物通过旋风分离器分选，分别得到背板碎片和EVA膜碎片。
分选出的焊带和汇流条为铜锡合金或铜锡银合金，若想进一步分离得到铜、锡、银等金属单质，可采用本领域常规的真空蒸馏法进行进一步的分离。首先，将焊带和汇流条放入真空密闭的容器中进行加热，加热至1750℃，使银在气相中富集，锡、铜在液相中富集，气液分离以后，将液相加热至2270℃，使锡在气相中富集，铜在液相中富集，气液分离，得到锡单质和铜单质。
分选出的硅粉若想进一步纯化，可采用本领域常规的化学方法进一步处理。
优选的，所述金属捕集器的电磁发射频率为100-500KHz。
优选的，所述振荡筛的孔径为200-1000μm。
优选的，所述旋风分离器的风速为5-30m/s，风量为1000-3000立方/小时。
优选的分选过程的参数控制，可使各物质进行有效分离，分离的各物质的纯度达到90％以上。
本发明还提供一种用于实现上述回收方法的光伏组件的回收系统，该装置包括依次连接的破碎装置、剥离装置、金属分离装置、筛分装置和旋风分离装置。
破碎机，用于将拆除边框、接线盒和玻璃面板后的光伏电池进行碎片化处理，得到初分料碎片；剥离机，用于剥离所述初分料碎片上的硅电池片，使EVA膜、背板、焊带、汇流条及硅电池片分离，得到硅粉与包括EVA膜、背板、汇流条、焊带混合碎片的混合物；金属分离器，用于从上述混合物中分选出汇流条和焊带，得到硅粉与EVA膜碎片、背板碎片的混合物；筛分机，用于从混合物中分选出硅粉，得到EVA膜碎片、背板碎片的混合物；旋风分离装置，用于将EVA膜和背板分离开来。
本发明中所述破碎装置可为本领域常规的剪切机，剥离装置为本领域常规的狼牙棒式脱粒机，金属分离装置为本领域常规的金属捕集器，筛分装置为本领域常规的振荡筛，优选为防静电振荡筛，防静电振动筛中采用防静电材料制成的筛网，可以防止筛分过程中所产生的静电吸附以及塑料带电给后续工艺带来不便，旋风分离装置为旋风分离器。
进一步为了保证各物质的回收率，要求脱粒机和振荡筛为密闭的，可将脱粒机和振荡筛的进出口设置一可移动的挡板，形成完全密闭的结构。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例采用的光伏组件的回收装置，包括依次连通的剪切机、狼牙棒式脱粒机、金属捕集器、防静电振荡筛和旋风分离器。
剪切机，用于将拆除边框、接线盒和玻璃面板后的光伏电池进行碎片化处理，得到初分料碎片；脱粒机，用于剥离所述初分料碎片上的硅电池片，使EVA膜、背板、焊带、汇流条及硅电池片分离，得到硅粉与EVA膜碎片、背板碎片、汇流条碎片、焊带碎片的混合物；金属捕集器，用于从上述混合物中分选出汇流条和焊带，得到硅粉与EVA膜碎片、背板碎片的混合物；防静电振荡筛，用于从混合物中分选出硅粉，得到EVA膜碎片、背板碎片的混合物；旋风分离器，用于将EVA膜和背板分离开来。
具体地，采用上述系统，进行光伏组件的回收，包括以下步骤：
步骤a，用热刀拆除所述光伏组件上的边框、接线盒和玻璃面板，得到初分料；
步骤b，用剪切机将所述初分料剪切为长度为5-20mm，宽度为5-20mm的碎片，得到初分料碎片；
步骤c，将所述初分料碎片置于密闭的5TY-230型脱粒机中，设置转速为1000-2000rpm，剥离时间为1-5min，得到EVA膜碎片、背板碎片、汇流条碎片、焊带碎片及硅粉的第一混合物；
步骤d，将所述第一混合物置于金属捕集器中，设置电磁发射器频率为100-500KHz，分选出焊带和汇流条，得到EVA膜碎片、背板碎片及硅粉的第二混合物；
步骤e，将所述第二混合物置于孔径为200-1000μm的防静电振荡筛中，分选出硅粉，得到含有EVA膜碎片和背板碎片的第三混合物；
步骤f，通过旋风分离器对所述第三混合物进行分选，分别得到背板碎片和EVA膜碎片，旋风分离器的风速为10-30m/s，风量为1000-3000立方/小时。
进一步为了保证各物质的回收率，要求脱粒机和振荡筛为密闭的，可将脱粒机和振荡筛的进出口设置一可移动的挡板，形成完全密闭的结构。
步骤d中分选出的焊带和汇流条若想进一步分离得到铜、锡、银等金属单质，可采用本领域常规的真空蒸馏法进行进一步的分离。首先，将焊带和汇流条放入真空密闭的容器中进行加热，加热至1750℃，使银在气相中富集，锡、铜在液相中富集，气液分离以后，将液相加热至2270℃，使锡在气相中富集，铜在液相中富集，气液分离，得到锡单质和铜单质。
分选出的硅粉若想进一步纯化，可采用本领域常规的化学方法进一步处理。将硅粉清洗后放入浓度为45％，温度为80℃的氢氧化钾溶液中将铝背电极去除，去除时间为10min；然后将去除铝背电极后的硅粉用去离子水清洗后，放入质量浓度为90％的磷酸和质量浓度为0.5％的NH4F的混合液(混合液的温度为230℃)中，将氮化硅去除；最后将去氮化硅的硅粉用80℃的去离子水清洗后，放入浓度为0.05％的氢氧化钾溶液中将发射极结去除，得到纯净的硅粉。
通过上述方法分离得到的各物质的纯度和回收率均在90％以上，达到使用要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种光伏组件的回收方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤a，拆除所述光伏组件上的边框、接线盒和玻璃面板，得到初分料；
步骤b，剪切所述初分料，得到初分料碎片；
步骤c，将所述初分料碎片置于设置有旋转击打机构的剥离装置中进行剥离，得到EVA膜碎片、背板碎片、汇流条碎片、焊带碎片及硅粉的混合物；
步骤d，通过分选装置分选出硅粉、EVA膜碎片、背板碎片、汇流条碎片和焊带碎片。
2.如权利要求1所述的光伏组件的回收方法，其特征在于，步骤b中，所述初分料碎片的长度为5-20mm，宽度为5-20mm。
3.如权利要求1所述的光伏组件的回收方法，其特征在于，步骤c中，所述剥离装置中旋转击打机构的转速为1000-2000rpm，剥离时间为1-5min。
4.如权利要求1所述的光伏组件的回收方法，其特征在于，步骤d中，所述分选装置通过电磁、风力和振动方式实现硅粉、EVA膜碎片、背板碎片、汇流条碎片和焊带碎片的分选。
5.如权利要求4所述的光伏组件的回收方法，其特征在于，步骤d中具体包括：将步骤c中所述混合物置于金属捕集器中，分选出焊带碎片和汇流条碎片，将分选之后的混合物通过振荡筛分选出硅粉，然后将含有EVA膜碎片和背板碎片的混合物通过旋风分离器分选，分别得到背板碎片和EVA膜碎片。
6.如权利要求5所述的光伏组件的回收方法，其特征在于，所述金属捕集器的电磁发射频率为100-500KHz。
7.如权利要求5所述的光伏组件的回收方法，其特征在于，所述振荡筛的孔径为200-1000μm。
8.如权利要求5所述的光伏组件的回收方法，其特征在于，所述旋风分离器的风速为10-30m/s，风量为1000-3000立方/小时。
9.一种用于实现权利要求1-8任一项所述方法的光伏组件的回收系统，其特征在于，该系统包括依次连接的破碎装置、剥离装置、金属分离装置、筛分装置和旋风分离装置。
10.如权利要求9所述的光伏组件的回收系统，其特征在于，所述破碎装置为剪切机，所述剥离装置为脱粒机，所述金属分离装置为金属捕集器，所述筛分装置为振荡筛，所述旋风分离装置为旋风分离器。
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