DE102008022237A1 - Slurry preparation involves adding water into non-conducting slurry in container at room temperature for acquiring electrical conductivity, where cationic flocculating agent is also mixed together - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung einer nach der mechanischen Bearbeitung von Silizium, Glas, Keramik oder Quarz mittels Drahtschneidetechnik anfallenden Schleifsuspension (Slurry), bestehend aus einer Suspension von Siliziumcarbit (SiC), Abrieb und Polyethylenglykol (PEG).The The invention relates to a process for the preparation of a after mechanical machining of silicon, glass, ceramic or quartz grinding slurry obtained by means of wire cutting technology, consisting of a suspension of silicon carbide (SiC), abrasion and polyethylene glycol (PEG).
Beim abrasiven Trennen von harten bis sehr harten Werkstoffen mittels Präzisionsdrahtsägen werden Schleifsuspensionen, bevorzugt unter Verwendung von SiC als Schneidkörnung eingesetzt. Mit zunehmender Gebrauchsdauer wird die Schleifsuspension in seiner Schneidleistung und -qualität derart beeinträchtigt, dass es unbrauchbar wird und so als Altslurry in großen Mengen anfällt und entsorgt werden muss. Die Abgabe verbleibender, deponiepflichtiger Rückstände stellt ein großes, kostenintensives Problem dar. Die zumeist dann einzudampfenden Rückstände und erfordern eine Deponierung.At the abrasive separation of hard to very hard materials by means of Precision wire saws become grinding suspensions, preferably used by using SiC as Schneidkörnung. With increasing service life, the grinding suspension in his Cutting performance and quality are so affected, that it becomes unusable and so as Altslurry in large Quantities accrues and must be disposed of. The charge remaining, Landfilled landfills represents a large, costly problem dar. The most then evaporated residues and require a landfill.
Durch
den Eintrag von Abrieb und dem kristallinen Verschleiß von
SiC beim Trennsägen mit Draht steigt die Dichte der Slurry
und ab einer bestimmten Höhe verändern sich die
Sägeeigenschaften drastisch zu Lasten der Qualität
der herzustellenden Erzeugnisse. Um eine bestimmte Konstanz im Säge-Prozessablauf
zu halten, wird nach dem Stand der Technik nach jedem Sägevorgang
ein technologisch festgelegter Teil des mit Fremdstoffen belasteten
Slurry entfernt und frisches Slurry der Schneidflüssigkeit
zugegeben. So offenbart
In
der Offenlegungsschrift
Auch
ist bekannt, Altslurry zu zentrifugieren und die rückgewonnenen
Schleifkörper in frischer Schneidflüssigkeit zu
dispergieren (
Die
Offenlegungsschrift
Aus Veröffentlichungen ist bekannt, dass es bei den in industrieller Anwendung befindlichen Technologien zur Behandlung von Altslurry letztlich zu einer teilweisen oder vollständigen Entsorgung kommt.Out Publications are known to be among those in industrial Applying technologies for the treatment of Altslurry ultimately to a partial or complete disposal comes.
Es besteht die Aufgabe mit einem Verfahren wirtschaftlich günstig große Mengen, gebrauchtes Slurry, welches als Schleif- und Schneidmittel bei der Glasbearbeitung zur Waverherstellung in der Fotovoltaikproduktion anfällt, derart aufzuarbeiten, dass eine vollständige Wiederverwendung sämtlicher Bestandteile im wirtschaftlichen Kreislauf erfolgen kann.It the task with a procedure is economically favorable large quantities, used slurry, which is used as grinding and cutting means in glass processing for wafer production in Photovoltaic production accrues to work up, that a complete reuse of all Components can be made in the economic cycle.
Slurry auf der Basis von Polyethylenglykol (PEG) und Siliziumcarbit (SiC) soll schonend getrennt und aufbereitet werden, um gleichzeitig eine rückstandsfreie und vollwertige Wiederverwendung des Polymers in der Glasindustrie als auch die Herstellung eines SiC-Zuschlagstoffes in der passenden Form für die Metallurgie, vor allem durch rückstands- und emissionsfreie technologische Verfahren, zu erreichen.slurry based on polyethylene glycol (PEG) and silicon carbide (SiC) should be gently separated and processed, at the same time one Residue-free and full-value reuse of the polymer in the glass industry as well as the production of a SiC aggregate in the right shape for metallurgy, especially through residue and emission-free technological processes, to reach.
Diese Aufgabe wird durch die in dem Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale und Verfahrensschritte gelöst.These The object is achieved by the features specified in the patent claim 1 and procedural steps solved.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.advantageous Refinements and developments of the invention will become apparent the dependent claims.
Realisiert wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Aufarbeitung von gebrauchter, bei der mechanischen Bearbeitung von Silizium, Glas, Quarz oder Keramik verwendeten Slurry, bestehend aus einer Schneidflüssigkeit PEG in der ein Schneidkorn SiC und Abrieb dispergiert sind, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass in einem ersten Verfahrensschritt die annähernd nicht leitende Slurry durch Zugabe von Wasser und kathionischem Flockungsmittel durch übliche Filtration schonend in eine Fest- und eine Flüssigkomponente getrennt wird und in einem weitern Verfahrensschritt die Festkomponente SiC und Abrieb zerkleinert und mit Zusatzstoffen gemischt und gepresst, brikettiert oder in Formen gebracht wird.implemented the object is achieved by a method for reprocessing used, during mechanical processing consisting of silicon, glass, quartz or ceramic used slurry from a cutting fluid PEG in the a cutting grain SiC and abrasion are dispersed, which characterized is that in a first step the approximate non-conductive slurry by adding water and cationic Flocculant gently by conventional filtration in a Solid and a liquid component is separated and in one weitern process step, the solid component SiC and abrasion comminuted and mixed with additives and pressed, briquetted or in forms is brought.
Der Abrieb stammt überwiegend vom Schneidgut, wie Silizium, Glas, Quarz oder Keramik, und auch vom Schneiddraht und Schleifkorn.Of the Abrasion comes mainly from the cutting material, such as silicon, Glass, quartz or ceramic, and also from the cutting wire and abrasive grain.
Die Flüssigkomponente Recycling-PEG wird in weiteren Verfahrensschritten mittels Destillation und nachfolgender azeotroper Destillation/Absorption auf die notwendige Reinheit von 99,98 Masse-% PEG gebracht.The Liquid Component Recycling PEG is used in further process steps by distillation and subsequent azeotropic distillation / absorption brought to the necessary purity of 99.98 mass% PEG.
Im ersten Verfahrensschritt wird der Ansatz von Slurry und Wasser auf eine elektrische Leitfähigkeit von zwischen 320 und 360 μS/cm gebracht und im Verhältnis 1:1,7 bis 2,5 intensiv gemischt.in the The first step in the process involves the application of slurry and water an electrical conductivity of between 320 and 360 μS / cm brought and in the ratio 1: 1.7 to 2.5 mixed intensively.
Vorzugsweise wird separat davon der Ansatz von Wasser und kathionischem Flockungsmittel im Verhältnis 1:0,02 ebenfalls intensiv ca. 10–15 min gemischt, agglomeriert und nachfolgend mit dem Ansatz von Slurry und Wasser in einem Behälter zusammengebracht und dort mittels Rührwerk homogen gehalten. Über ein in den Behälter reichendes Tauchrohr wird der Slurry-Ansatz bevorzugt bei Raumtemperatur in eine bekannte Bandfilterpresse mit den Stufen Voreindickung und Haupteindickung eingebracht und es gelingt überraschend exakt, schonend und sauber in Festkomponente und Flüssigkomponente zu trennen.Preferably separately is the approach of water and cationic flocculant in the ratio 1: 0,02 also intensive about 10-15 mixed, agglomerated and subsequently with the batch of slurry and water in a container and there together kept homogeneous by means of a stirrer. About a in the tank reaching dip tube is the slurry approach preferably at room temperature in a known belt filter press with introduced the stages pre-thickening and main thickening and it succeeds surprisingly accurate, gentle and clean in solid component and liquid component.
Das anfallende Recycling-PEG wird überraschend als eine klare Flüssigkeit gewonnen.The accumulating recycled PEG is surprisingly clear Gained liquid.
In weitern Verfahrensschritten werden die Festkomponente SiC und Abrieb und die Flüssigkomponente PEG unabhängig voneinander in technischen Verfahren für einen jeweiligen industriellen Einsatz vorbereitet.In Further process steps are the solid component SiC and abrasion and the liquid component PEG independently in technical processes for a respective industrial Prepared for use.
Der aus der Filterpresse erhaltene Filterkuchen aus SiC und Abrieb wird intensiv gleichmäßig zerkleinert. Bevorzugt sollte dabei eine grundlegend vorhandene Agglomeratstruktur erhalten werden.Of the filter cake obtained from the filter press from SiC and abrasion is intensively crushed evenly. Preferred should while a basically existing agglomerate structure can be obtained.
Die so zerkleinerte Festkomponente wird als Zusatzstoff mit Gussspänen intensiv gemischt, dann gepresst und als stabile Formstücke Gießereien als Zuschlagstoff bereitgestellt.The so crushed solid component is used as additive with cast shavings mixed intensively, then pressed and as stable shaped pieces Foundries provided as aggregate.
Der zerkleinerten Festkomponente kann anstelle von Gussspänen aber auch ein Bindemittel, wie Gips, zugemischt und in Formen gebracht, Gießereien als Zuschlagstoff bereitgestellt werden.Of the crushed solid component may instead of cast shavings but also a binder, such as gypsum, mixed in and brought into forms, Foundries are provided as an aggregate.
Die Aufbereitung der Flüssigkomponente Recycling-PEG wird in zwei Destillations-Verfahrensstufen vorgenommen. In der ersten Stufe erfolgt unter Normaldruck oder unter Vakuum eine Eindampfung mit üblicher Technik bei bis zu 140°C über eine Zeit bis der azeotrope Punkt des binären Systems PEG-Wasser mit 97,6 Masse-% erreicht wird. In der zweiten Stufe wird als Azeotropdestillation/Absorption ein Hilfsstoff, wie Essigsäureester, oder ein Mol-Sieb, wie Ceolit-Natrium-A, verwendet. Mit diesem Verfahren wird überraschend ein PEG wiedergewonnen, bei welchem die chemischen Kettenverbindungen unbeschädigt bleiben und eine Reinheit von 99,98 Masse-% PEG erzielt wird. Dieses Produkt ist wie vorliegend in der Industrie, insbesondere der Glasindustrie, uneingeschränkt verwendbar.The Preparation of the liquid component Recycling PEG will be in made two distillation process steps. In the first stage is carried out under atmospheric pressure or under vacuum evaporation using conventional technology at up to 140 ° C over a period until the azeotropic Point of the binary system PEG water reached 97.6 mass% becomes. In the second stage is called azeotropic distillation / absorption an adjuvant, such as acetic acid ester, or a mole sieve, such as ceolite sodium A, used. This procedure is surprising recovered a PEG in which the chemical chain compounds remain undamaged and a purity of 99.98% by mass PEG is achieved. This product is as in the industry, in particular the glass industry, fully usable.
Mit den erfindungsgemäß kombinierten Verfahrensstufen zur schonenden Trennung von gebrauchter Schleifsuspension (Slurry), in die Festkomponente Siliziumcarbit (SiC) und Abrieb und die Flüssigkomponente Polyethylenglykol (PEG) und den kombinierten Verfahrensstufen zur Aufbereitung von SIC und Abrieb für die Verwendung als Zuschlagstoff für die Metallurgie und zur Aufbereitung von Recycling-PEG in ein vollwertig in der Glasindustrie wieder einsetzbares PEG.With the inventive combined process stages for gentle separation of used slurry (slurry), in the solid component silicon carbide (SiC) and abrasion and the liquid component polyethylene glycol (PEG) and the combined process stages for the preparation of SIC and abrasion for use as aggregate for the metallurgy and the processing of recycled PEG into a fully fledged reusable PEG in the glass industry.
Das erfindungsgemäße Gesamtverfahren gewährleistet in allen seinen Schritten, ein völlig rückstands- und emissionsfreies technologisches Verfahren.The guaranteed overall method according to the invention in all his steps, a completely residue-free and emission-free technological process.
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der Schemazeichnung
Die
Darstellung
Ausführungsbeispielembodiment
Eine Schleifsuspension (Slurry) aus der mechanischen Bearbeitung von Glas für die Waverherstellung, bestehend aus Polyethylenglykol (PEG) und Siliziumcarbit (SiC) und Abrieb soll schonend getrennt, alle Komponenten aufbereitet und einer Wiederverwendung zugeführt werden.A Slurry suspension from the mechanical processing of Glass for Waverherstellung, consisting of polyethylene glycol (PEG) and silicon carbide (SiC) and abrasion should be gently separated, all components prepared and sent for reuse become.
Während der mechanischen Bearbeitung des Glases/Siliziumblöcke wird das in der Slurry dispergierte Schneidkorn (SiC-Kristalle) mittels VA-Draht durch die Siliziumblöcke geführt und gewährleistet dort seine exakte spanende Wirkung.While mechanical processing of the glass / silicon blocks is the dispersed in the slurry cutting grain (SiC crystals) guided by the VA-wire through the silicon blocks and ensures its exact cutting effect there.
Die
Slurry-Zusammensetzung beträgt:
Für die Vorbereitung des schonenden Trennverfahrens von Slurry bei Raumtemperatur wird verbrauchtes, annähernd nicht leitfähiges Slurry (A1) in einem Behälter (H1) unter Zugabe von Wasser im Verhältnis 1:2,2 intensiv ca. 15 min gemischt und so auf eine Leitfähigkeit von ca. 330 μS/cm gebracht. In einem anderen Behälter wird Wasser mit üblichem kathionischen Flockungsmittel im Verhältnis 1:0,02 als Flockungsmittelansatz (HS1) intensiv etwa 15 min gemischt. Nachfolgend werden die beiden Ansätze zusammengeführt und in einem Behälter kontinuierlich durch ein übliches Rührwerk homogen gehalten.For the preparation of the gentle separation process of slurry at room temperature becomes spent, almost non-conductive Slurry (A1) in a container (H1) with the addition of water in the ratio 1: 2.2 intensively mixed for about 15 minutes and so on brought to a conductivity of about 330 μS / cm. In another container, water becomes common cationic flocculants in the ratio 1: 0.02 as Flocculant mixture (HS1) intensively mixed for about 15 minutes. following the two approaches are merged and in a container continuously through a common Agitator kept homogeneous.
Dieser Slurry-Ansatz wird als Emulsion (Z1) über ein Tauchrohr einer bekannten Bandfilterpresse (H2) mit den Stufen Voreindickung und Haupteindickung zugeführt und schonend festflüssig getrennt.This Slurry batch is used as emulsion (Z1) via a dip tube a known belt filter press (H2) with the stages of pre-thickening and main thickening supplied and gently solid separated.
Der erhaltene pelletartige Filterkuchen aus SiC und Abrieb (P1) wird bis auf ca. 1 mm Korngröße gleichmäßig zerkleinert und somit die Agglomeratstruktur erhalten.Of the obtained pellet-like filter cake from SiC and attrition (P1) is uniform to about 1 mm grain size crushed and thus obtained the agglomerate structure.
Dieser zerkleinerte Filterkuchen wird als Zuschlag Gussspänen im Verhältnis 1:9 intensiv zugemischt und in einer Brikettieranlage aus dem Gemisch in stabile Formstücke gepresst.This crushed filter cake is awarded as cast iron shavings in a ratio of 1: 9 mixed thoroughly and in a briquetting plant pressed out of the mixture into stable shaped pieces.
Entsprechend dem Bedarf der Metallurgie können die Formstücke als Zuschlagstoff mit SiC auch in gewünschten Rezepturen eingestellt und angefertigt werden.Corresponding The requirements of metallurgy, the fittings as an additive with SiC also in desired formulations be adjusted and made.
SiC und Abrieb können auch mit Bindemittel, beispielsweise Gips, gemischt und zu Formstücken gegossen werden.SiC and abrasion may also be with binder, for example Gypsum, mixed and poured into fittings.
Das aus der Flüssigtrennung der Bandfilterpresse gewonnene Recycling-PEG-Filtrat (Z2) wird aufbereitet und gereinigt, indem es in 2 Stufen destilliert wird.The obtained from the liquid separation of the belt filter press Recycled PEG filtrate (Z2) is treated and purified by it is distilled in 2 stages.
In der ersten Stufe wird das Recycling-PEG mittels Eindampfung/Rektifikation (H3) bei ca. 120°C unter Normaldruck so lange behandelt, bis der azeotrope Punkt des binären Systems PEG-Wasser mit 97,6 Masse-% erreicht wird. Das anfallende Wasser (HS2) wird in den Verfahrenskreislauf (Vorlagebehälter) (H1) zurückgeführt.In the first stage is the recycled PEG by evaporation / rectification (H3) treated at about 120 ° C under atmospheric pressure for so long, until the azeotropic point of the binary system is PEG-water is reached at 97.6% by mass. The accumulating water (HS2) becomes returned to the process cycle (receiver) (H1).
Anschließend wird das in dieser Form vorliegende PEG-Destillat (Z3) in einer weiteren Stufe einer Absorption (H4) zugeführt, wobei ein Mol-Sieb mit dem handelsüblichen Granulat „Ceolit-Natrium-A” eingesetzt wird, um eine Reinheit des PEG (P2) von 99,98 Masse-% für eine vollwertige Wiederverwendung des PEG in der Glasindustrie zu erreichen.Subsequently is the present in this form PEG distillate (Z3) in a further stage of absorption (H4) supplied, wherein a Mol sieve is used with the commercial granules "Ceolit sodium A", to a purity of PEG (P2) of 99.98% by mass for a achieve full reuse of the PEG in the glass industry.
Das Absorptionsgranulat ist nach seinem Einsatz durch Trocknungsbehandlung/Molsiebregenerierung (H5) ebenfalls wieder uneingeschränkt und verlustlos für den Absorptionsvorgang (H4) einsetzbar (HS3).The Absorption granulate is after its use by drying treatment / Molsiebregenerierung (H5) also again without restriction and lossless for the absorption process (H4) can be used (HS3).
In Kombination seiner Verfahrensschritte wurde das Gesamtverfahren im kleintechnischen Maßstab als schadstoff- und emissionsfrei mit vollem Erfolg erprobt.In combination of its process steps, the overall process on a small scale tested as a pollutant and emission-free with full success.
Verbrauchte Slurry wird derart aufbereitet, dass sämtliche Inhaltsstoffe und Bestandteile sehr kostengünstig in den wirtschaftlichen Kreislauf zurückgeführt werden können.spent Slurry is processed in such a way that all ingredients and components very cost-effective in the economic Circulation can be returned.
Im Kreislauf werden innerhalb des Gesamtverfahrens ebenfalls Wasser und Hilfsstoffe geführt.in the Circulation also becomes water within the overall process and auxiliaries.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- - DE 10032819 A1 [0004] - DE 10032819 A1 [0004]
- - JP 1-316170 [0005] - JP 1-316170 [0005]
- - DE 19743721 A1 [0006] DE 19743721 A1 [0006]
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