CN110964907A - 一种废旧光伏组件的回收再利用方法 - Google Patents

一种废旧光伏组件的回收再利用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种废旧光伏组件的回收再利用方法，具体按照以下步骤实施：将经预处理的光伏材料进行破碎筛分，得到光伏材料粉末；将稀硝酸加入光伏材料粉末中，过滤后得到硝酸银和硝酸铝混合溶液以及滤渣；将氯盐加入硝酸银和硝酸铝混合溶液中，过滤后得到氯化银沉淀和硝酸铝溶液；通过水合肼对氯化银沉淀进行还原，得到单质银；往硝酸铝溶液中加入氢氧化钠，得到氢氧化铝。本发明往光伏材料粉末中加入稀硝酸，得到硝酸银和硝酸铝混合溶液以及滤渣，通过氯盐对硝酸银和硝酸铝混合溶液进行沉淀，再采用氨浸‑水合肼对沉淀进行还原得到单质银，最后通过氢氧化钠与硝酸铝溶液反应，得到氢氧化铝，整个过程简单易实现，实现了从光伏材料中回收银和铝。

Description

一种废旧光伏组件的回收再利用方法
技术领域
本发明属于废旧光伏材料回收技术领域，具体涉及一种废旧光伏组件的回收再利用方法。
背景技术
作为一种新兴的清洁能源，太阳能光伏产业近年来发展迅猛，太阳能光伏发电在给人类带来清洁能源的同时，废旧光伏组件的回收处理成为不可避免的问题。
至今商业规模生产的太阳电池，主要是单晶硅、多晶硅系列，以单晶硅、多晶硅为基材，以银浆、银铝浆、铝浆为导电材料，将光能、热能转化为电能，太阳能光伏电池片在制作、安装过程中存在一定的边角废料、不合格品，太阳能光伏电池达到使用年限后需要报废处理，电池片中含有大量的硅、银、铝等有价元素，如何高效回收利用，不仅可减少环境污染，还能变废为宝，节约资源。
发明内容
本发明的目的是提供一种废旧光伏组件的回收再利用方法，通过加入稀硝酸、氯盐以及之后通过水合肼进行还原和氢氧化钠中和沉铝，完成光伏材料中银和铝的回收。
本发明所采用的技术方案是，一种废旧光伏组件的回收再利用方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，将经预处理的光伏材料进行破碎筛分，得到光伏材料粉末；
步骤2，将稀硝酸加入所述步骤1的光伏材料粉末中，过滤后得到硝酸银和硝酸铝混合溶液以及滤渣；
步骤3，将氯盐加入所述步骤2的硝酸银和硝酸铝混合溶液中，过滤后得到氯化银沉淀和硝酸铝溶液；
步骤4，通过水合肼对所述步骤3的氯化银沉淀进行还原，得到单质银；
步骤5，往所述步骤3的硝酸铝溶液中加入氢氧化钠，过滤得到氢氧化铝。
本发明的特点还在于，所述步骤1中的预处理具体按照如下方法实施：
拆卸光伏材料外部的铝框和接线盒，并灼烧除去EVA胶膜，除去上层玻璃板及底层TPT背板；之后用混合酸腐蚀光伏材料的表面，最后用纯水对光伏材料的表面进行洗涤。
所述混合酸为浓度0.5-3mol/l的盐酸和浓度0.1-1mol/l的高氯酸按照1∶0.8-1.2的比例混合而成。
所述步骤2中的稀硝酸为：采用60-76％的工业用浓硝酸配制成约3-5mol/L的稀硝酸，液固比为5～10:1。
所述步骤3的氯盐为氯化钠、盐酸或者氯化铵中的一种。氯盐加入量为使溶液不再产生白色沉淀为止。
所述步骤4中通过氨浸-碳酸氢铵调节-水合肼对氯化银沉淀进行还原的具体方法为：
按照1∶2.4-2.6的质量比将氨水加入氯化银中，在25-35℃下反应3.5-4.5h，用饱和碳酸氢铵溶液调节pH值至8.5-10(使形成的银氨离子更为稳定)，得到氨浸液；按照1∶2的质量比将水合肼加入所述氨浸液中，在55-65℃下反应0.5-6h，得到单质银。
所述氨水的浓度为8％-10％。
所述步骤4中通过水合肼对氯化银沉淀进行还原时产生的废气经抽风机集中搜集后，进入氨气回收系统回收。
所述步骤5中氢氧化钠加入量为使溶液不再产生白色沉淀为止。
本发明的有益效果是，本发明往光伏材料粉末中加入稀硝酸，一步反应得到硝酸银和硝酸铝混合溶液以及滤渣，通过氯盐对硝酸银和硝酸铝混合溶液进行沉淀，再采用氨浸-水合肼对沉淀进行还原得到单质银，最后通过氢氧化钠与硝酸铝溶液反应，得到氢氧化铝。整个过程简单易实现，实现了从光伏材料中回收银和铝。
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。
本发明实施例提供一种废旧光伏组件的回收再利用方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，将经预处理的光伏材料进行破碎筛分，得到光伏材料粉末；
预处理具体按照如下方法实施：拆卸光伏材料外部的铝框和接线盒，并灼烧除去EVA胶膜，除去上层玻璃板及底层TPT背板；之后用浓度0.5-3mol/l的盐酸和浓度0.1-1mol/l的高氯酸按照1∶0.8-1.2的比例混合而成的混合酸腐蚀光伏材料的表面1-60min，最后用纯水对光伏材料的表面进行洗涤；
这样，由于光伏材料常常设有铝制金属边框，在进行背板、EVA胶膜的分离之前，需要先拆除铝制金属边框，然后可采用刀片等工具拆除封装材料并对其进行回收，其中，铝制金属边框和封装材料回收后均可用于老化测试，通过研究其老化性能，为寻找延长光伏材料的寿命做出贡献；
采用浓度0.5-3mol/l的盐酸和浓度0.1-1mol/l的高氯酸混合而成的混合酸腐蚀光伏材料的表面，可有效去除表面的氮化硅和五氧化二磷，避免其接触有机物引起燃烧。
步骤2，将稀硝酸加入所述步骤1的光伏材料粉末中，过滤后得到硝酸银和硝酸铝混合溶液以及滤渣；
其中，稀硝酸为：采用60-76％的工业用浓硝酸配制成约3-5mol/L的稀硝酸，液固比为5～10:1；
步骤3，将氯盐加入所述步骤2的硝酸银和硝酸铝混合溶液中，过滤后得到氯化银沉淀和硝酸铝溶液；
氯盐为氯化钠、盐酸或者氯化铵中的一种，氯盐加入量为使溶液不再产生白色沉淀为止；
步骤4，通过水合肼对所述步骤3的氯化银沉淀进行还原，得到单质银；
具体方法为：按照1∶2.4-2.6的质量比将浓度为8％-10％的氨水加入氯化银中，在25-35℃下反应3.5-4.5h，用饱和碳酸氢铵溶液调节pH值至8.5-10，得氨浸液；按照1∶2的质量比将水合肼溶液加入所述氨浸液中，在55-65℃下反应0.5-6h，得到单质银；
通过水合肼对氯化银沉淀进行还原时产生的废气经抽风机集中搜集后，进入氨气回收系统回收；
步骤5，往所述步骤3的硝酸铝溶液中加入氢氧化钠，过滤得到氢氧化铝；
氢氧化钠加入量为使溶液不再产生白色沉淀为止。
本发明往光伏材料粉末中加入稀硝酸，一步反应得到硝酸银和硝酸铝混合溶液以及滤渣，通过氯盐对硝酸银和硝酸铝混合溶液进行沉淀，再采用氨浸-水合肼对沉淀进行还原得到单质银，最后通过氢氧化钠与硝酸铝溶液反应，得到氢氧化铝。整个过程简单易实现，实现了从光伏材料中回收银和铝。
实施例1
本发明实施例1提供一种废旧光伏组件的回收再利用方法，具体按照以下步骤实施：首先拆卸光伏材料外部的铝框和接线盒，并灼烧除去EVA胶膜，除去上层玻璃板及底层TPT背板，用浓度0.5mol/l的盐酸和浓度0.1mol/l的高氯酸按照1∶0.8的比例混合而成的混合酸腐蚀光伏材料的表面1min，之后用纯水对光伏材料的表面进行洗涤，破碎筛分后得到光伏材料粉末；
其次按液固比为5:1将浓度为3mol/L稀硝酸加入光伏材料粉末中，得到硝酸银和硝酸铝溶液；将氯化钠、盐酸或者氯化铵加入的硝酸银和硝酸铝溶液中，过滤得到氯化银沉淀和硝酸铝溶液；
按照1∶2.4的质量比将浓度为8％的氨水加入氯化银中，在25℃下反应3.5h，用饱和碳酸氢铵溶液调节pH为8.8，得氨浸液；按照1∶2的质量比将水合肼加入所述氨浸液中，在55℃下反应0.4h，得到单质银。
往硝酸铝溶液中加入氢氧化钠直至无白色沉淀为止，过滤得到氢氧化铝。
实施例2
本发明实施例2提供一种废旧光伏组件的回收再利用方法，具体按照以下步骤实施：首先拆卸光伏材料外部的铝框和接线盒，并灼烧除去EVA胶膜，除去上层玻璃板及底层TPT背板，用浓度3mol/l的盐酸和浓度1mol/l的高氯酸按照1∶1.2的比例混合而成的混合酸腐蚀光伏材料的表面60min，之后用纯水对光伏材料的表面进行洗涤，破碎筛分后得到光伏材料粉末；
其次按液固比为6:1将浓度为5mol/L稀硝酸加光伏材料粉末中，得到硝酸银和硝酸铝溶液；将氯化钠、盐酸或者氯化铵加入硝酸银和硝酸铝溶液中，过滤得到氯化银沉淀和硝酸铝溶液；
按照1∶2.6的质量比将浓度为10％的氨水加入氯化银中，在35℃下反应4.5h，用碳酸氢铵溶液调节pH为9.1，得氨浸液；按照1∶2的质量比将水合肼加入所述氨浸液中，在65℃下反应2h，得到单质银。
往硝酸铝溶液中加入氢氧化钠直至无白色沉淀为止，过滤得到氢氧化铝。
实施例3
本发明实施例3提供一种废旧光伏组件的回收再利用方法，具体按照以下步骤实施：首先拆卸光伏材料外部的铝框和接线盒，并灼烧除去EVA胶膜，除去上层玻璃板及底层TPT背板，用浓度2mol/l的盐酸和浓度0.5mol/l的高氯酸按照1∶1的比例混合而成的混合酸腐蚀光伏材料的表面30min，之后用纯水对光伏材料的表面进行洗涤，破碎筛分后得到光伏材料粉末；
其次按液固比为8:1将浓度为4mol/L稀硝酸加光伏材料粉末中，得到硝酸银和硝酸铝溶液；将氯化钠、盐酸或者氯化铵加入硝酸银和硝酸铝溶液中，过滤得到氯化银沉淀和硝酸铝溶液；
按照1∶2.5的质量比将浓度为9％的氨水加入氯化银中，在30℃下反应4h，调节pH为9.2，得氨浸液；按照1∶2的质量比将水合肼加入所述氨浸液中，在60℃下反应0.5h，得到单质银。
往硝酸铝溶液中加入氢氧化钠直至无白色沉淀为止，过滤得到氢氧化铝。
实施例4
本发明实施例4提供一种废旧光伏组件的回收再利用方法，具体按照以下步骤实施：首先拆卸光伏材料外部的铝框和接线盒，并灼烧除去EVA胶膜，除去上层玻璃板及底层TPT背板，用浓度1.3mol/l的盐酸和浓度0.2mol/l的高氯酸按照1∶0.9的比例混合而成的混合酸腐蚀光伏材料的表面20min，之后用纯水对光伏材料的表面进行洗涤，破碎筛分后得到光伏材料粉末；
其次按液固比为6:1将浓度为3.5mol/L稀硝酸加光伏材料粉末中，得到硝酸银和硝酸铝溶液；将氯化钠、盐酸或者氯化铵加入硝酸银和硝酸铝溶液中，过滤得到氯化银沉淀和硝酸铝溶液；
按照1∶2.45的质量比将浓度为8.5％的氨水加入氯化银中，在28℃下反应3.8h，得氨水混合液；按照1∶2的质量比将水合肼加入所述氨浸液中，在59℃下反应0.46h，得到单质银。
往硝酸铝溶液中加入氢氧化钠直至无白色沉淀为止，过滤得到氢氧化铝。
实施例5
本发明实施例5提供一种废旧光伏组件的回收再利用方法，具体按照以下步骤实施：首先拆卸光伏材料外部的铝框和接线盒，并灼烧除去EVA胶膜，除去上层玻璃板及底层TPT背板，用浓度2.5mol/l的盐酸和浓度0.8mol/l的高氯酸按照1∶1.1的比例混合而成的混合酸腐蚀光伏材料的表面40min，之后用纯水对光伏材料的表面进行洗涤，破碎筛分后得到光伏材料粉末；
其次按液固比为7:1将浓度为4.6mol/L稀硝酸加光伏材料粉末中，得到硝酸银和硝酸铝溶液；将氯化钠、盐酸或者氯化铵加入硝酸银和硝酸铝溶液中，过滤得到氯化银沉淀和硝酸铝溶液；
按照1∶2.55的质量比将浓度为9.5％的氨水加入氯化银中，在32℃下反应4.2h，调节pH为9.6，得氨浸液；按照1∶2的质量比将水合肼加入所述氨浸液中，在62℃下反应0.54h，得到单质银。
往硝酸铝溶液中加入氢氧化钠直至无白色沉淀为止，过滤得到氢氧化铝。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种废旧光伏组件的回收再利用方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1，将经预处理的光伏材料进行破碎筛分，得到光伏材料粉末；
步骤2，将稀硝酸加入所述步骤1的光伏材料粉末中，过滤后得到硝酸银和硝酸铝混合溶液以及滤渣；
步骤3，将氯盐加入所述步骤2的硝酸银和硝酸铝混合溶液中，过滤后得到氯化银沉淀和硝酸铝溶液；
步骤4，通过水合肼对所述步骤3的氯化银沉淀进行还原，得到单质银；
步骤5，往所述步骤3的硝酸铝溶液中加入氢氧化钠，过滤得到氢氧化铝。
2.根据权利要求1所述的一种废旧光伏组件的回收再利用方法，其特征在于，所述步骤1中的预处理具体按照如下方法实施：
拆卸光伏材料外部的铝框和接线盒，并灼烧除去EVA胶膜，除去上层玻璃板及底层TPT背板；之后用混合酸腐蚀光伏材料的表面，最后用纯水对光伏材料的表面进行洗涤。
3.根据权利要求2所述的一种废旧光伏组件的回收再利用方法，其特征在于，所述混合酸为浓度0.5-3mol/l的盐酸和浓度0.1-1mol/l的高氯酸按照1：0.8-1.2的比例混合而成，混合酸腐蚀光伏材料表面的腐蚀时间为1-60min。
4.根据权利要求1所述的一种废旧光伏组件的回收再利用方法，其特征在于，所述步骤2中的稀硝酸为：采用60-76％的工业用浓硝酸配制成约3-5mol/L的稀硝酸，液固比为5～10:1。
5.根据权利要求1所述的一种废旧光伏组件的回收再利用方法，其特征在于，所述步骤3的氯盐为氯化钠、盐酸或者氯化铵中的一种。氯盐加入量为使溶液不再产生白色沉淀为止。
6.根据权利要求1所述的一种废旧光伏组件的回收再利用方法，其特征在于，所述步骤4中通过氨浸-碳酸氢铵调节-水合肼对氯化银沉淀进行还原的具体方法为：
按照1∶2.4-2.6的质量比将氨水加入氯化银中，在25-35℃下反应3.5-4.5h，用饱和碳酸氢铵溶液调节pH值至8.5-10(使形成的银氨离子更为稳定)，得到氨浸液；按照1∶2的质量比将水合肼加入所述氨浸液中，在55-65℃下反应0.5-6h，得到单质银。
7.根据权利要求6所述的一种废旧光伏组件的回收再利用方法，其特征在于，所述氨水的浓度为8％-10％。
8.根据权利要求1所述的一种废旧光伏组件的回收再利用方法，其特征在于，所述步骤4中通过水合肼对氯化银沉淀进行还原时产生的废气经抽风机集中搜集后，进入氨气回收系统回收。
9.根据权利要求1所述的一种废旧光伏组件的回收再利用方法，其特征在于，所述步骤5中氢氧化钠加入量为使溶液不再产生白色沉淀为止。
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