DE102008049004B3

DE102008049004B3 - Spaltsieb

Info

Publication number: DE102008049004B3
Application number: DE200810049004
Authority: DE
Inventors: Kristin Dipl.-Ing. Werzner; Benjamin Dipl.-Ing. Konrad (FH)
Original assignee: Sunicon AG
Current assignee: Meyer Burger Germany GmbH
Priority date: 2008-09-25
Filing date: 2008-09-25
Publication date: 2010-04-22
Anticipated expiration: 2028-09-26

Abstract

Eine Vorrichtung zur Trennung von Glas-Zellbruch-Gemischen umfasst mindestens ein Sieb (4) mit mindestens einer sich entlang einer Längsrichtung (5) erstreckenden Stange (6) mit einem Durchmesser (D), welche zusammen mit einer Gegenwand einen Spalt (7) einer Breite (B) senkrecht zur Längsrichtung (5) bildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Trennung von Glas-Zellbruch-Gemischen.
Aufgrund der zunehmenden Verknappung von Silizium gewinnt die Rückgewinnung von Silizium aus alten Solar-Modulen zunehmende Bedeutung. Beim Recycling von alten Solar-Modulen bleibt nach einem thermischen Prozess und nach Abnahme des Modul-Rahmens ein Gemisch aus Glasbruch, Zellbruch und Kupferverbindern übrig. Üblicherweise wird dieses Gemisch manuell getrennt. Dies ist mit einem hohen Arbeits- und Personalaufwand verbunden. Außerdem lassen sich sehr kleine Bruchstücke nicht zuverlässig manuell sortieren.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, mit welchem die Trennung von Glas-Zellbruch-Gemischen verbessert wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 12 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, zur Trennung von Glas-Zellbruch-Gemischen ein Stangensieb einzusetzen. Hierbei sind der Durchmesser der Stangen und deren Abstand an die Größe der Zellbruchstücke angepasst. Da der Zellbruch und das Glas unterschiedliche Wanddicken aufweisen, kann hierdurch der Zellbruch auf einfache und zuverlässige Weise vom Glas abgetrennt werden. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung mehrfacher Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen. Es zei gen:
1 einen schematischen Teilquerschnitt durch eine Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel und
2 eine entsprechende Darstellung einer Trenn-Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel und
3 eine Siebtrommel gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Eine Trenn-Vorrichtung 1 zum Trennen von Gemischen aus Glasbruch 2 und Zellbruch 3, d. h. bestehende, zerbrochene Wafer, insbesondere aus Silizium umfasst ein Stangensieb 4 mit einer Vielzahl sich entlang einer Längsrichtung 5 erstreckenden Stangen 6 mit einem Durchmesser D. Die Stangen 6 sind unter Ausbildung jeweils eines Spaltes 7 zwischen zwei Stangen 6 parallel zueinander angeordnet. Jede der Stangen 6 bildet somit hinsichtlich des Spaltes 7 jeweils eine Gegenwand für die benachbarte Stange 6.
Die Stangen 6 sind vorteilhafter Weise aus Edelstahl. Alternativ hierzu können die Stangen 6 auch eine Oberfläche aus Silizium aufweisen. Sie können prinzipiell auch vollständig aus Silizium sein. Außerdem ist es denkbar, die Stangen 6 aus Kunststoff auszubilden.
Die Stangen 6 haben vorteilhafter Weise einen runden, insbesondere einen kreisförmigen Querschnitt. Der Durchmesser D der Stangen 6 beträgt mindestens 10 mm, insbesondere mindestens 20 mm, insbesondere mindestens 30 mm. Selbstverständlich können die Stangen 6 auch einen polygonalen, insbesondere einen dreieckigen oder viereckigen Querschnitt aufweisen.
Der Spalt 7 hat eine Breite B von höchstens 4 mm, insbesondere höchstens 1,5 mm, insbesondere höchstens 1 mm, insbesondere höchstens 0,5 mm. Das Stangensieb 4 weist mindestens 10, insbesondere mindestens 15, insbesondere mindestens 20 Stangen 6 auf. Die Stangen 6 sind vorzugsweise jeweils in einer Drehrichtung 14 um eine Längsachse 8, welche parallel zur Längsrichtung 5 verläuft, drehbar, insbesondere drehantreibbar. Zum Antrieb der Stangen 6 mit einer vorgebbaren Drehgeschwindigkeit ist eine geeignete, dem Fachmann bekannte Antriebs-Einrichtung 16 vorgesehen. Die Stangen 6 sind in einer Ebene angeordnet. Selbstverständlich können die Stangen 6 auch starr angeordnet sein.
Außerdem weist die Trenn-Vorrichtung 1 eine als grobmaschiges Sieb 9 ausgebildete Vorsortierungs-Einrichtung auf. Das Sieb 9 weist Maschen 10 mit einer Weite im Bereich von 30 mm bis 100 mm zum Sieben von größeren Teilen auf. Das Sieb 9 ist insbesondere oberhalb des Stangensiebs 4 angeordnet. Das Sieb 9 ist in einem Abstand zum Stangensieb 4 angeordnet, welcher an die maximale Größe des Glasbruchs 2 angepasst ist. Der Abstand zwischen dem Sieb 9 und dem Stangensieb 4 ist insbesondere höchstens so groß wie die Weite der Maschen 10. Das Sieb 9 ist mittels einer nur schematisch dargestellten ersten Schwingungs-Antriebs-Einrichtung 19 zu Schwingungen mit einer einstellbaren Amplitude A_S und Frequenz f_S antreibbar. Hierbei haben die Schwingungen vorzugsweise eine Komponente parallel zur Ausrichtung des Siebs 9 sowie eine Komponente senkrecht hierzu. Die Amplitude A_S und Frequenz f_S sind an die jeweiligen Eigenschaften des Gemisches aus Glasbruch 2 und Zellbruch 3 anpassbar.
Außerdem weist die Trenn-Vorrichtung 1 eine als kleinmaschiges Sieb 11 ausgebildete Staub-Abtrenn-Einrichtung auf. Das Sieb 11 hat Maschen 12 mit einer Weite von höchstens 3 mm, insbesondere höchsten 2 mm, insbesondere höchstens 1 mm. Das Sieb 11 ist insbesondere unterhalb des Stangensiebs 4 angeordnet. Hierbei ist der Abstand des Siebs 11 vom Stangensieb 4 vorzugsweise höchstens so groß wie die Weite der Maschen 10 des Siebs 9. Vorteilhafter Weise ist auch das Sieb 11 mittels einer zweiten Schwingungs-Antriebs-Einrichtung 20 zu Schwingungen mit einer einstellbaren zweiten Amplitude A_S2 und Frequenz f_S2 antreibbar.
Das Sieb 11 bildet gleichzeitig eine Zellbruch-Auffang-Einrichtung. Unterhalb des Siebs 11 ist eine wannenförmige Staub-Auffang-Einrichtung 13 vorgesehen. Alternativ hierzu kann der Staubanteil kontinuierlich mittels einer in den Figuren nicht dargestellten Transport-Einrichtung abtransportiert werden.
Vorteilhafter Weise ist die Trenn-Vorrichtung 1 gekapselt ausgebildet, das heißt luftdicht nach außen abgeschlossen. Sie ist vorteilhafter Weise mittels einer Inertgas-Zuführung 21 mit einem Inertgas beaufschlagbar. Hierdurch kann die Oxidation des Zellbruchs 3 verhindert werden. Außerdem weist die Trenn-Vorrichtung 1 vorteilhafter Weise eine Absaug-Einrichtung 22 auf.
Im Folgenden wird die Funktion der Trenn-Vorrichtung 1 beschrieben. Zur Trennung von Gemischen aus Glasbruch 2, Zellbruch 3 und anderen Bestandteilen alter Solar-Module werden diese zunächst einem thermischen Prozess unterzogen. Sodann wird das großmaschige Sieb 9 nach Abnahme eines Rahmens mit dem Gemisch aus Glasbruch 2, Zellbruch 3 und weiteren Bestandteilen, insbesondere Kupferverbindern bestückt. Mittels des großmaschigen Siebes 9 werden insbesondere die Kupferverbinder abgesiebt, während der Glasbruch 2 und der Zellbruch 3 sowie ein üblicherweise anfallender Staubanteil durch die Maschen 10 durchgeht und somit zum Stangensieb 4 gelangt. Die Trennung der Kupferverbinder vom Gemisch aus Glasbruch 2 und Zellbruch 3 mittels des Siebes 9 wird durch eine Anregung desselben zu Schwingungen mit der Amplitude A_S und Frequenz f_S mittels der ersten Schwingungs-Antriebs-Einrichtung 19 unterstützt.
Bei Rotation der Stangen 6 in Drehrichtung 14 wird der Glasbruch 2 und der Zellbruch 3 in einer Transportrichtung 15 senkrecht zu den Achsen 8 der Stangen 6 transportiert. Hierbei ist der Durchmesser D der Stangen 6 derart an die Größe der Bruchstücke angepasst, dass insbesondere der Zellbruch 3 auf den Stangen 6 abkippt und somit jeweils durch einen der Spalte 7 zwischen jeweils zwei Stangen 6 hindurchfällt. Da die Breite B der Spalte 7 geringer ist, als die Dicke des Glasbruchs 2, fällt der Glasbruch 2 nicht durch die Spalte 7 sondern wird als Siebüberlauf weitertransportiert.
Der ebenfalls durch die Spalte 7 durchgehende Staubanteil wird mittels des kleinmaschigen Siebes 11 vom Zellbruch 3 getrennt. Er fällt durch die Maschen 12 des Siebes 11 in die Staub-Auffang-Einrichtung 13. Die Trennung des Zellbruches 3 vom Staubanteil mittels des kleinmaschigen Siebes 11 wird durch Anregung des Siebes 11 zu Schwingungen mit der Amplitude A_S2 und Frequenz f_S2 unterstützt. Hierbei sind die Amplitude A_S2 und Frequenz f_S2 der Schwingungen des kleinmaschigen Siebes 11 vorteilhafter Weise von denen des großmaschigen Siebes 9 verschieden. Sie können selbstverständlich auch gleich sein.
In einer alternativen Ausführungsform sind mindestens zwei Stangensiebe 4 übereinander, das heißt kaskadenartig zueinander angeordnet. Hierbei weist das erste Sieb 4 Stangen 6 mit einem ersten Durchmesser D₁ und erste Spalte 7 mit einer ersten Breite B₁ auf, während das zweite Sieb 4 Stangen 6 mit einem zweiten Durchmesser D₂ und zweite Spalte 7 einer zweiten Breite B₂ aufweist, wobei gilt: B₁ > B₂, insbesondere B₁ > 1,5 × B₂, insbesondere B₁ > 2 × B₂. Entsprechend ist der erste Durchmesser D₁ der Stangen 6 des ersten Siebs 4 größer als der zweite Durchmesser D₂ der Stangen 6 des zweiten Siebs 4, D₁ > D₂, insbesondere D₁ > 1,5 × D₂, insbesondere D₁ > 2 × D₂. Selbstverständlich können auf entsprechende Weise noch weitere Siebe 4 vorgesehen sein. Hierbei dienen die nachgeschalteten Siebe 4 der Abtrennung von sukzessive feineren Bestandteilen des zu trennenden Gemisches.
In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Breite B der Spalte 7 in Transportrichtung 15 zunimmt. Bei diesem Ausführungsbeispiel haben die Stangen 6 vorzugsweise alle denselben Durchmesser D.
Bei allen vorhergehenden Ausführungsbeispielen kann es vorteilhaft sein, das Stangensieb 4 in Transportrichtung 15 etwas geneigt, das heißt nicht exakt horizontal anzuordnen. Hierdurch kann der Transport des Glasbruchs 2 einerseits und das Abkippen des Zellbruchs 3 andererseits unterstützt werden.
In einer weiteren in 3 dargestellten Ausführungsform ist das Stangensieb 4 als Sieb-Trommel ausgebildet, das heißt die Stangen 6 sind auf einem Kreis angeordnet und bilden eine Siebtrommel 17. Die Siebtrommel 17 ist als Ganzes in einer Trommel-Drehrichtung 18 um eine Trommel-Achse 19 drehbar. Vorzugsweise ist die Trommel-Drehrichtung 18 entgegengesetzt zur Drehrichtung 14 der einzelnen Stangen 6. Die Trommel- Achse 19 ist vorzugsweise leicht gegen die Horizontale geneigt. Sie schließt mit dieser einen Winkel im Bereich von 0° bis 15° ein.

Claims

Vorrichtung zur Trennung von Glas-Zellbruch-Gemischen umfassend a. mindestens ein Sieb (4) mit i. mindestens einer sich entlang einer Längsrichtung (5) erstreckenden Stange (6) mit einem Durchmesser (D), welche zusammen mit einer Gegenwand einen Spalt (7) einer Breite (B) senkrecht zur Längsrichtung (5) bildet.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenwand durch eine weitere sich entlang der Längsrichtung (5) erstreckende Stange (6) gebildet ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (B) höchstens 4 mm, insbesondere höchstens 1,5 mm, insbesondere höchstens 1 mm, insbesondere höchstens 0,5 mm beträgt.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (D) mindestens 10 mm, insbesondere mindestens 20 mm, insbesondere mindestens 30 mm beträgt.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Stangen (6) mindestens zehn, insbesondere mindestens 15, insbesondere mindestens 20 beträgt.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stangen (6) jeweils um eine Achse (8) parallel zur Längsrichtung (5) drehbar, insbesondere drehantreibbar sind.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stangen (6) in einer Ebene angeordnet sind.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stangen (6) auf einem Kreis angeordnet sind und eine Siebtrommel (17) bilden.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Siebe (4) kaskadenartig hintereinander angeordnet sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sieb (4) Stangen (6) mit einem ersten Durchmesser (D₁) und erste Spalte (7) einer ersten Breite (B₁) aufweist, während das zweite Sieb (4) Stangen (6) mit einem zweiten Durchmesser (D₂) und zweite Spalte (7) einer zweiten Breite (B₂) aufweist, wobei B₁ > B₂, insbesondere B₁ > 1,5 B₂, insbesondere B₁ > 2 B₂.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Durchmesser (D₁) der Stangen (6) des ersten Siebs (4) größer ist als der zweite Durchmesser (D₂) der Stangen (6) des zweiten Siebs (4), D₁ > D₂, insbesondere D₁ > 1,5 D₂, insbesondere D₁ > 2 D₂.
Verfahren zu Trennen eines Gemisches aus Glasbruch (2) und Zellbruch (3) umfassend die folgenden Schritte: a. Bereitstellen eines Siebs (4) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, b. Bestücken des Siebs (4) mit dem zu trennenden Gemisch, c. Trennen des Glasbruchs (2) vom Zellbruch (3) mittels des Siebs (4).