CN111570463A - 一种废弃太阳能电池板资源化处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种废弃太阳能电池板资源化处理方法及装置，该方法包括：将废弃的太阳能电池板破碎后投入到电阻炉内，使电阻炉内物料的温度维持在1600～1700℃，且处于缺氧状态，待电池板里的有机高分子材料充分裂解后，将产生的混合可燃性气体净化后用作燃料使用；对电阻炉排出的熔融混合物进行精炼，得到金属和非金属物质。本发明采用电阻炉使物料的温度升温到1600～1700℃，电池板中的EVA、TPT等有机高分子材料会充分裂解成CH₄、C₂H₄、CO等混合可燃性气体，可用作燃料使用，回收了能源；在此温度下，电池板中有价值的金属和非金属及其氧化物也均已变为熔融状态，再对其精炼提纯，可以得到有价值的金属和非金属物质；产生的余热可以作为某些反应的反应条件，提高了热能利用率。

Description

一种废弃太阳能电池板资源化处理方法及装置

技术领域

本发明涉及废物资源化处理技术领域，尤其涉及一种废弃太阳能电池板资源化处理方法及装置。

背景技术

目前，晶体硅太阳能电池各层组件主要通过EVA粘结在一起,如果要实现太阳能电池各组件的有效分离,将EVA溶解或发生融胀成为研究的关键点,采用有机溶剂溶解EVA，溶解效率慢，而背板材料中的聚氟乙烯不溶于任何有机溶剂，这给回收太阳能电池板带来很大困难。对太阳能电池板直接进行焚烧，燃烧释放的大量有毒气体还将造成二次污染，不利于环境保护。焚烧后的灰分会含有大量的重金属，不仅会污染土壤，还会造成资源的浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种废弃太阳能电池板资源化处理方法及装置，以解决上述技术问题。

本发明提供了一种废弃太阳能电池板资源化处理方法，包括如下步骤：

步骤1，将废弃的太阳能电池板破碎后投入到电阻炉内，使电阻炉内物料的温度维持在1600～1700℃，且处于缺氧状态，待电池板里的有机高分子材料充分裂解后，将产生的混合可燃性气体净化后用作燃料使用；

步骤2，对电阻炉排出的熔融混合物进行精炼，得到金属和非金属物质。

进一步地，所述步骤1包括：

将产生的混合可燃性气体净化后送入燃煤锅炉补燃。

进一步地，所述步骤2包括：

向混合物中加入热的NaOH溶液，对其进行过滤，得到含有Ag和Cu的不溶物混合固体及NaAlO₂和Na₂SiO₃溶液，向溶液中加入过量的HCl溶液，生成H₂SiO₃沉淀和AlCl₃溶液，经加热脱水后得到SiO₂固体，用C还原SiO₂固体，得到粗Si，将粗Si和Cl₂反应得到SiCl₄，用H₂还原SiCl₄得到Si。

进一步地，所述步骤2还包括：

向AlCl₃溶液加入过量的NaOH溶液得到NaAlO₂溶液，通入过量的CO₂，得到Al(OH)₃沉淀物，对Al(OH)₃沉淀物进行加热脱水得到Al₂O₃，电解熔融的Al₂O₃，得到Al。

进一步地，所述步骤2还包括：

向含有Ag和Cu的不溶物混合固体加入浓硝酸得到Cu(NO₃)₂、AgNO₃混合液，加入HCl溶液，得到AgCl沉淀物，向沉淀物中加入氨水得到Ag(NH₃)₂OH，再与乙醛反应得到Ag。

进一步地，所述步骤2还包括：

向含有Cu²⁺的溶液中加入NaOH溶液，得到Cu(OH)₂沉淀物，通过加热脱水得到CuO沉淀物，用H₂还原CuO沉淀物得到Cu。

进一步地，所述加热脱水过程所需热量从熔融状态的金属、非金属及其氧化物的混合物中吸收。

本发明还提供了一种废弃太阳能电池板资源化处理装置，包括依次连接的破碎机、储料仓、电阻炉、反应装置、除尘器、碱洗塔、燃煤锅炉，所述电阻炉的炉底连接有加热脱水装置；

所述破碎机用于破碎废弃太阳能电池板；

所述储料仓用于存储破碎的太阳能电池板；

所述电阻炉用于在1600～1700℃，且处于缺氧状态的条件下裂解电池板中的有机高分子材料，将产生的混合可燃性气体输送至所述反应装置及除尘器进行降温及除尘处理；

所述碱洗塔用于除去经降温及除尘处理后的混合可燃性气体中的酸性气体，并将净化后的混合可燃性气体送入燃煤锅炉补燃；

所述加热脱水装置用于对电阻炉炉底排出的熔融混合物进行精炼，得到金属和非金属物质；所述金属和非金属物质包括Al、Ag、Cu、Si。

借由上述方案，通过废弃太阳能电池板资源化处理方法及装置，具有如下技术效果：

1)将太阳能电池板进行高温裂解，产生混合可燃性气体，用作锅炉补燃，节约了煤炭资源。

2)将工艺中需要以高温为反应条件的流程与产生的高温气体相结合，既冷却了气体，又充分利用了热量；工艺中的加热脱水流程可以从炉底排出的熔融混合物中吸收热量，充分利用了热量。

3)能够提取太阳能电池板中有价值的金属和非金属，产生的中间反应产物，也可提高经济利益。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本发明废弃太阳能电池板资源化处理方法中金属和非金属单质精炼提纯流程；

图2为本发明废弃太阳能电池板资源化处理装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本实施例提供了一种废弃太阳能电池板资源化处理方法，包括如下步骤：

步骤1，将废弃的太阳能电池板破碎后投入到电阻炉内，使电阻炉内物料的温度维持在1600～1700℃，且处于缺氧状态，待电池板里的有机高分子材料充分裂解后，将产生的混合可燃性气体净化后用作燃料使用；

步骤2，对电阻炉排出的熔融混合物进行精炼，得到金属和非金属物质。

在本实施例中，步骤1包括：

将产生的混合可燃性气体净化后送入燃煤锅炉补燃，可以节约煤炭资源。

参图1所示，所述步骤2包括：

向混合物中加入热的NaOH溶液，对其进行过滤，得到含有Ag和Cu的不溶物混合固体及NaAlO₂和Na₂SiO₃溶液，向溶液中加入过量的HCl溶液，生成H₂SiO₃沉淀和AlCl₃溶液，经加热脱水后得到SiO₂固体，用C还原SiO₂固体，得到粗Si，将粗Si和Cl₂反应得到SiCl₄，用H₂还原SiCl₄得到Si。

参图1所示，所述步骤2还包括：

向AlCl₃溶液加入过量的NaOH溶液得到NaAlO₂溶液，通入过量的CO₂，得到Al(OH)₃沉淀物，对Al(OH)₃沉淀物进行加热脱水得到Al₂O₃，电解熔融的Al₂O₃，得到Al。

参图1所示，所述步骤2还包括：

向含有Ag和Cu的不溶物混合固体加入浓硝酸得到Cu(NO₃)₂、AgNO₃混合液，加入HCl溶液，得到AgCl沉淀物，向沉淀物中加入氨水得到Ag(NH₃)₂OH，再与乙醛反应得到Ag。

参图1所示，所述步骤2还包括：

向含有Cu²⁺的溶液中加入NaOH溶液，得到Cu(OH)₂沉淀物，通过加热脱水得到CuO沉淀物，用H₂还原CuO沉淀物得到Cu。

在本实施例中，所述加热脱水过程所需热量从熔融状态的金属、非金属及其氧化物的混合物中吸收，充分利用了热量，节约了能源。

该废弃太阳能电池板资源化处理方法，采用电阻炉使物料升温到1600～1700℃，电池板中的EVA、TPT等有机高分子材料会充分裂解成CH₄、C₂H₄、CO等混合可燃性气体，可用作燃料使用，回收了能源。在此温度下，电池板中的有价值的金属和非金属及其氧化物也均已变为熔融状态，再对其精炼提纯，可以得到有价值的金属和非金属物质，也可以售卖中间反应产物，提高经济利益。加热脱水均可以从炉底排出的熔融混合物中吸收热量，充分利用了热量，节约了能源。产生的高温气体可以为SiO₂制取较纯的硅所需的高温反应条件提供一部分热量，不仅冷却了气体，还节约了能源。

参图2所示，本实施例还提供了一种废弃太阳能电池板资源化处理装置，包括依次连接的破碎机1、储料仓2、电阻炉3、反应装置4、除尘器5、碱洗塔6、燃煤锅炉7，电阻炉3的炉底连接有加热脱水装置31；

破碎机1用于破碎废弃太阳能电池板；

储料仓2用于存储破碎的太阳能电池板；

电阻炉3用于在1600～1700℃，且处于缺氧状态的条件下裂解电池板中的有机高分子材料，将产生的混合可燃性气体输送至反应装置4及除尘器5进行降温及除尘处理；

碱洗塔6用于除去经降温及除尘处理后的混合可燃性气体中的酸性气体，并将净化后的混合可燃性气体送入燃煤锅炉7补燃；

加热脱水装置31用于对电阻炉3炉底排出的熔融混合物进行精炼，得到金属和非金属物质；金属和非金属物质包括Al、Ag、Cu、Si。

本实施例中，废弃的太阳能电池板通过破碎机1破碎后，放在储料仓2中，然后进入电阻炉3，电阻炉3内物料的温度维持在1600～1700℃，且处于缺氧状态。在此温度下，太阳能电池板里的EVA、TPT等有机高分子材料会充分裂解，产生CH₄、C₂H₄、CO等混合可燃性气体，也会产生一些酸性气体，产生的气体经过反应装置4降温后，经除尘器5除尘后进入碱洗塔6，除去酸性气体，以避免对后续设备的腐蚀，净化后的可燃性气体送入燃煤锅炉7补燃，产生的气体既得到了资源化利用，也节约了煤炭资源。

电阻炉3的高温会使电池板的金属、非金属及其氧化物变为熔融状态，从电阻炉3底部排出，混合物主要为Al、Cu、Ag、Si、SiO₂等物质。然后对混合物进行精炼提纯。向混合物中加入热的NaOH溶液，对其进行过滤，不溶物为Ag和Cu等物质，滤液为NaAlO₂和Na₂SiO₃，向溶液中加入过量的HCl溶液，会生成H₂SiO₃沉淀，再通过加热脱水装置31进行加热脱水后为SiO₂固体。在电阻炉3和碱洗塔6中间的反应装置4内，用C还原SiO₂，则会得到粗Si，粗Si再和Cl₂反应会产生SiCl₄，用H₂还原SiCl₄则会得到较纯的Si。向AlCl₃溶液加入过量的NaOH溶液会生成NaAlO₂溶液，通入过量的CO₂，会产生Al(OH)₃沉淀，通过加热脱水装置31对沉淀进行加热脱水产生Al₂O₃，电解熔融的Al₂O₃，则会得到较纯的Al。向不溶物Cu、Ag的混合固体加入浓硝酸会生成Cu(NO₃)₂、AgNO₃混合液，再加入HCl溶液，生成AgCl沉淀，向沉淀中加入氨水生成Ag(NH₃)₂OH，再与乙醛反应则会生成较纯的Ag。Cu²⁺则通过加入NaOH溶液，生成Cu(OH)₂沉淀，通过加热脱水装置31加热脱水则生成CuO沉淀，用H₂还原CuO沉淀产生较纯的Cu。该精炼提纯过程中的加热脱水均可以从炉底排出的熔融混合物中吸收热量，充分利用了热量，节约了能源。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种废弃太阳能电池板资源化处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，将废弃的太阳能电池板破碎后投入到电阻炉内，使电阻炉内物料的温度维持在1600～1700℃，且处于缺氧状态，待电池板里的有机高分子材料充分裂解后，将产生的混合可燃性气体净化后用作燃料使用；

步骤2，对电阻炉排出的熔融混合物进行精炼，得到金属和非金属物质。

2.根据权利要求1所述的废弃太阳能电池板资源化处理方法，其特征在于，所述步骤1包括：

将产生的混合可燃性气体净化后送入燃煤锅炉补燃。

3.根据权利要求1所述的废弃太阳能电池板资源化处理方法，其特征在于，所述步骤2包括：

向混合物中加入热的NaOH溶液，对其进行过滤，得到含有Ag和Cu的不溶物混合固体及NaAlO₂和Na₂SiO₃溶液，向溶液中加入过量的HCl溶液，生成H₂SiO₃沉淀和AlCl₃溶液，经加热脱水后得到SiO₂固体，用C还原SiO₂固体，得到粗Si，将粗Si和Cl₂反应得到SiCl₄，用H₂还原SiCl₄得到Si。

4.根据权利要求3所述的废弃太阳能电池板资源化处理方法，其特征在于，所述步骤2还包括：

向AlCl₃溶液加入过量的NaOH溶液得到NaAlO₂溶液，通入过量的CO₂，得到Al(OH)₃沉淀物，对Al(OH)₃沉淀物进行加热脱水得到Al₂O₃，电解熔融的Al₂O₃，得到Al。

5.根据权利要求4所述的废弃太阳能电池板资源化处理方法，其特征在于，所述步骤2还包括：

向含有Ag和Cu的不溶物混合固体加入浓硝酸得到Cu(NO₃)₂、AgNO₃混合液，加入HCl溶液，得到AgCl沉淀物，向沉淀物中加入氨水得到Ag(NH₃)₂OH，再与乙醛反应得到Ag。

6.根据权利要求5所述的废弃太阳能电池板资源化处理方法，其特征在于，所述步骤2还包括：

向含有Cu²⁺的溶液中加入NaOH溶液，得到Cu(OH)₂沉淀物，通过加热脱水得到CuO沉淀物，用H₂还原CuO沉淀物得到Cu。

7.根据权利要求6所述废弃太阳能电池板资源化处理方法，其特征在于，所述加热脱水过程所需热量从熔融状态的金属、非金属及其氧化物的混合物中吸收。

8.一种废弃太阳能电池板资源化处理装置，其特征在于，包括依次连接的破碎机、储料仓、电阻炉、反应装置、除尘器、碱洗塔、燃煤锅炉，所述电阻炉的炉底连接有加热脱水装置；

所述破碎机用于破碎废弃太阳能电池板；

所述储料仓用于存储破碎的太阳能电池板；

所述电阻炉用于在1600～1700℃，且处于缺氧状态的条件下裂解电池板中的有机高分子材料，将产生的混合可燃性气体输送至所述反应装置及除尘器进行降温及除尘处理；

所述碱洗塔用于除去经降温及除尘处理后的混合可燃性气体中的酸性气体，并将净化后的混合可燃性气体送入燃煤锅炉补燃；

所述加热脱水装置用于对电阻炉炉底排出的熔融混合物进行精炼，得到金属和非金属物质；所述金属和非金属物质包括Al、Ag、Cu、Si。

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