KR102207445B1 - Recycling method for spent solar module using pyrometallurgy - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폐태양광 모듈의 재활용방법에 관한 것이다. 본 발명에서는 폐태양광 모듈을 기존의 금속폐기물 제련공정에 보조폐기물로 투입한다. 폐태양광 모듈은 고로에서 융체의 유동성을 증가시키고 금속의 융점을 낮추는 용제로서 기능한다. 또한 폐태양광 모듈의 실리콘은 실리카로 산화되는 발열반응을 거치며 열을 발생시킴으로써 고로의 온도를 증가시키는 보조연료로서도 기능한다. 또한 폐태양광 모듈 내 포함된 유가금속은 금속폐기물 내 유가금속과 함께 분리회수된다. 즉 본 발명에서는 폐태양광 모듈을 건식제련공정의 용제, 보조연료 및 원료(유가금속)으로 사용하여 제련공정의 경제성을 향상시킨다. The present invention relates to a method of recycling waste solar modules. In the present invention, the waste photovoltaic module is introduced as auxiliary waste to the existing metal waste smelting process. The waste solar module functions as a solvent that increases the fluidity of the melt and lowers the melting point of the metal in the blast furnace. In addition, silicon of the waste photovoltaic module undergoes an exothermic reaction that is oxidized to silica and generates heat, thereby functioning as an auxiliary fuel to increase the temperature of the blast furnace. In addition, valuable metals contained in waste photovoltaic modules are separated and recovered along with valuable metals in metal waste. That is, in the present invention, the waste photovoltaic module is used as a solvent, auxiliary fuel, and raw material (valuable metal) in the dry smelting process to improve the economy of the smelting process.
Description
본 발명은 유용 자원 재활용기술에 관한 것으로서, 특히 태양광 발전시스템에서 사용 후 폐기되는 폐태양광 모듈로부터 유용 금속을 분리, 회수하기 위한 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a technology for recycling useful resources, and in particular, to a method for separating and recovering useful metals from waste solar modules that are discarded after use in a solar power generation system.
정부는 2030년까지 재생에너지 발전 비중을 20%까지 올리겠다는 '재생에너지 3020' 계획을 수립하였다. 재생에너지 중 태양광 발전의 비중이 가장 크다. The government established a'Renewable Energy 3020' plan to increase the share of renewable energy generation by 20% by 2030. Among renewable energies, solar power is the largest.
이렇게 태양광 발전시스템의 보급이 확대되면서 수명을 다한 폐태양광 모듈도 기하급수적으로 늘어날 전망이다. 태양광 모듈의 사용년한을 대략 25년(제조사의 평균 품질보증 기간) 정도로 볼 때, 폐태양광 모듈 발생량은 2017년에 33.7톤 정도였던 것이 2030년에는 1800여톤, 2040년에는 8만5천톤으로 폭증할 것으로 예상하고 있다. 이에 따라 폐태양광 모듈을 처리하기 위한 방법이 다각적으로 모색되고 있다. 그러나 지금까지는 폐태양광 모듈을 재활용없이 전량 매립하거나, 알루미늄 프레임만 분리하여 재활용하는 수준에 그치고 있으며, 폐태양광 모듈을 전적으로 재활용하는 단계로는 나아가지 못하고 있다. 그러나 폐태양광 모듈이 발생량이 기하급수적으로 증가하는 조건에서 폐태양광 모듈의 재활용은 선택이 아닌 필수적 사항으로 자리잡을 가능성이 크다. 유럽에서는 이미 폐태양광 모듈 신고 의무화 등 법제화를 통해 재활용을 시도하고 있으며, 일본도 2016년 환경성 주도로 태양광 모듈 재활용을 위한 로드맵을 만들었다. As the spread of solar power generation systems expands, the number of used solar modules that have reached the end of their life is expected to increase exponentially. Considering the use-life of solar modules about 25 years (average quality warranty period of the manufacturer), the amount of waste solar modules generated was about 33.7 tons in 2017, which was about 1,800 tons in 2030 and 85,000 tons in 2040. It is expected to increase rapidly. Accordingly, a method for treating waste photovoltaic modules is being explored in various ways. However, until now, the entire amount of waste photovoltaic modules is reclaimed without recycling, or only the aluminum frame is separated and recycled, and it has not progressed to the stage of completely recycling the waste photovoltaic modules. However, under the condition that the amount of waste photovoltaic modules generated increases exponentially, recycling of waste photovoltaic modules is likely to become an essential item rather than an option. In Europe, it is already attempting to recycle through legislation such as mandatory reporting of waste photovoltaic modules, and Japan also created a roadmap for photovoltaic module recycling led by the Ministry of Environment in 2016.
이러한 세계적 추세에 발맞추어 국내에서도 폐태양광 모듈의 재활용 기술에 대한 연구가 활발하게 일어나고 있다. 문제는 기존의 리싸이클링 기술로는 폐태양광 모듈의 재활용이 무척 어렵다는 것이다. In line with this global trend, research on recycling technology for waste solar modules is actively taking place in Korea. The problem is that recycling of waste solar modules is very difficult with the existing recycling technology.
도 1에 도시된 바와 같이, 태양광 모듈은 솔라셀의 전면과 후면에 각각 EVA 패널(Ethylene Vinyl Acetate)이 부착되고, EVA 패널의 전후면에는 각각 글라스와 백시트가 적층된다. 그리고 위 적층구조를 알루미늄 프레임에 의하여 고정된다. 알루미늄 프레임과 EVA 패널을 제외하고 나머지 태양광 모듈의 화학적 구성을 보면 실리콘(Si) 및 실리카(SiO2)가 90% 이상을 차지하며, 구리, 은, 납, 주석 등 유용 금속은 3% 이내로 소량 포함되어 있다. As shown in FIG. 1, in the solar module, an EVA panel (Ethylene Vinyl Acetate) is attached to the front and rear surfaces of the solar cell, and glass and a back sheet are stacked on the front and rear surfaces of the EVA panel, respectively. And the above laminated structure is fixed by an aluminum frame. Excluding the aluminum frame and EVA panel, when looking at the chemical composition of the remaining solar modules, silicon (Si) and silica (SiO2) account for more than 90%, and useful metals such as copper, silver, lead, and tin are contained in a small amount within 3%. Has been.
상기한 구조로 이루어진 태양광 모듈에서 유가금속을 재활용하기 위해서는 먼저 알루미늄 프레임을 분리한 후, EVA 패널을 제거한 후, 침출공정(습식제련)을 이용하여 유가금속을 녹여서 분리해야 한다. 그런데 EVA 패널을 분리하기가 매우 어렵다. 기존의 EVA 패널을 가열하여 제거하는 방식으로는 완벽한 제거가 어렵다. 또한 톨루엔 등의 방향족 유기용매를 이용하여 EVA 패널을 팽윤시켜 분리할 수 있는데, 방향족 유기용매는 유해성 물질로서 사용상의 제한이 많아 상용화가 쉽지 않다. 더욱이, 태양광 모듈 전체에서 유가금속이 차지하는 비중은 매우 적으며, 구성성분의 대부분을 차지하는 실리콘을 다시 원래의 상태로 돌려 재활용하는 것은 매우 어렵다.In order to recycle valuable metals in the solar module having the above structure, the aluminum frame must be separated first, then the EVA panel must be removed, and then the valuable metals must be melted and separated using a leaching process (wet smelting). However, it is very difficult to separate the EVA panel. It is difficult to completely remove the existing EVA panel by heating it. In addition, the EVA panel can be separated by swelling the EVA panel using an aromatic organic solvent such as toluene, but the aromatic organic solvent is a harmful substance and is not easy to commercialize due to its limitations in use. Moreover, the proportion of valuable metals in the entire solar module is very small, and it is very difficult to recycle silicon, which accounts for most of the constituents, back to its original state.
정리하면, 폐기물로부터 유가의 금속이나 재료를 분리하여 유시 사용할 수 있는 형태로 변환하는 기술, 즉 전통적 개념의 재활용 기술로는 폐태양광 모듈의 처리는 현실적으로 불가능하다. 물론 기술개발을 전제로 미래의 어느 시점에는 폐태양광 모듈의 재활용이 가능할 것이다. In summary, it is practically impossible to treat waste photovoltaic modules with a technology of separating valuable metals or materials from waste and converting them into a form that can be used for a while. Of course, on the premise of technological development, it will be possible to recycle waste solar modules at some point in the future.
그렇다면 현재와 가까운 미래에 계속적으로 발생하는 폐태양광 모듈의 처리를 환경에 부담을 주는 매립 방식이 아니라, 유의미하게 활용할 수 있는 해결책이 모색되어야 한다. If so, a solution that can be meaningfully utilized should be sought, rather than a landfill method that puts a burden on the environment for the treatment of waste solar modules that are continuously occurring in the present and near future.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 환경에 부담을 더하지 않고 폐태양광 모듈을 산업원료로서 유의미하게 다시 사용할 수 있는 새로운 개념의 재활용 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. An object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide a new concept of a recycling method that can significantly reuse a waste solar module as an industrial raw material without adding a burden to the environment.
한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.On the other hand, other objects not specified of the present invention will be additionally considered within a range that can be easily deduced from the detailed description and effects thereof below.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 건식제련을 이용한 폐태양광 모듈 재활용방법은, 유가금속을 포함하는 타겟폐기물과 용제(flux), 연료 및 공기를 고로에 투입하고, 상기 타겟폐기물과 용제를 용융시켜 용탕을 형성하되, 상기 용탕에서 비중이 높은 금속 성분은 상기 고로의 하부에, 비중이 낮은 슬래그는 상부에 위치시켜 층분리함으로써 금속 성분과 슬래그 성분을 상호 분리하여 회수하는 건식제련방법을 수행하되, A waste solar module recycling method using dry smelting according to an embodiment of the present invention to achieve the above object, injects a target waste and a solvent (flux) containing valuable metals, fuel and air into the blast furnace, and the target The waste and the solvent are melted to form a molten metal, but in the molten metal, a metal component with a high specific gravity is placed at the bottom of the blast furnace and a slag with a low specific gravity is placed at the top to separate and recover the metal component and the slag component. Perform the smelting method,
상기 고로에 산업폐기물로서 실리콘과 유가금속을 포함하는 보조폐기물을 투입함으로써, 상기 보조폐기물에 포함된 유가금속은 상기 고로의 하부에서 금속으로 회수하며, 상기 실리콘은 산소와 결합하여 실리카로 변환되는 과정에서 발열함으로써 상기 고로의 온도를 증가시키며, 상기 실리카는 상기 용탕의 유동성을 증대시키며 최종적으로 상기 고로의 상부에 슬래그로 부상됨으로써, Process of injecting auxiliary wastes including silicon and valuable metals as industrial wastes into the blast furnace, whereby valuable metals contained in the auxiliary wastes are recovered as metals at the bottom of the blast furnace, and the silicon is combined with oxygen and converted into silica The temperature of the blast furnace is increased by heating at, and the silica increases the fluidity of the molten metal and finally floats on the top of the blast furnace as slag,
상기 타겟폐기물과 보조폐기물로부터 유가금속을 분리회수하되, 상기 보조폐기물은 용제 및 발열원으로도 기능하는 것에 특징이 있다. It separates and recovers valuable metals from the target waste and auxiliary waste, and the auxiliary waste functions as a solvent and a heat generating source.
본 발명의 일 예에서 상기 보조폐기물은 폐태양광 모듈이며, 상기 폐태양광 모듈은 금속소재의 프레임을 제거한 상태로, 실리콘으로 이루어진 태양전지와, 상기 태양전지에 부착되는 EVA 패널을 포함한다. 여기서, 상기 폐태양광 모듈은 수 mm 내지 수 cm 단위로 파쇄하여 상기 고로에 투입하는 것이 바람직하다. In an example of the present invention, the auxiliary waste is a waste solar module, and the waste solar module includes a solar cell made of silicon and an EVA panel attached to the solar cell, with a frame made of metal material removed. Here, it is preferable that the waste photovoltaic module is crushed in units of several mm to several cm and then put into the blast furnace.
본 발명의 일 예에서, 상기 건식제련방법은 TSL(Top Submerged Lance) 공정인 것이 바람직하다. In an example of the present invention, the dry smelting method is preferably a Top Submerged Lance (TSL) process.
본 발명에서는 상기 고로의 온도를 900℃ 이상의 일정 범위의 목표온도로 유지하기 위해 필요한 전체발열량에서 상기 폐태양광 모듈 내 실리콘이 산소와 결합하는 과정에서 발생하는 제1발열량을 제외한 나머지 제2발열량을 상기 연료의 연소를 통해 확보함으로써 상기 연료의 투입량을 저감한다. In the present invention, in the total amount of heat required to maintain the temperature of the blast furnace at a target temperature in a predetermined range of 900°C or higher, the remaining second heat amount except for the first heat amount generated in the process of bonding with oxygen in the waste solar module By securing through combustion of the fuel, the input amount of the fuel is reduced.
또한, 상기 폐태양광 모듈의 실리콘의 산화반응을 통해 SiO2를 형성시킴으로써, 상기 타겟폐기물에서 유가금속을 분리하기 위한 건식제련방법에서 용제 중 하나로 투입되는 SiO2로 이루어진 석영 물질을 대체할 수 있다. In addition, by forming SiO 2 through the oxidation reaction of silicon of the waste photovoltaic module, it is possible to replace the quartz material made of SiO 2 that is introduced as one of the solvents in the dry smelting method for separating valuable metals from the target waste. .
한편, 본 발명의 또 다른 예에서는 폐태양광 모듈을 보조폐기물이 아닌 타겟폐기물로 사용할 수도 있다. On the other hand, in another example of the present invention, the waste photovoltaic module may be used as a target waste rather than auxiliary waste.
즉, 본 발명은, 유가금속 및 실리콘을 포함하는 타겟폐기물과 용제(flux), 연료 및 공기를 고로에 투입하고, 상기 타겟폐기물과 용제를 용융시켜 용탕을 형성하되, 상기 용탕에서 비중이 높은 금속 성분은 상기 고로의 하부에, 비중이 낮은 슬래그는 상부에 위치시켜 층분리함으로써 금속 성분과 슬래그 성분을 상호 분리하여 회수하는 건식제련방법을 수행하되, That is, in the present invention, a target waste containing valuable metal and silicon, a flux, fuel, and air are injected into a blast furnace, and the target waste and the solvent are melted to form a molten metal. A dry smelting method is performed in which a metal component and a slag component are separated from each other and recovered by layer-separating the component by placing the component in the lower part of the blast furnace and the slag having a low specific gravity in the upper part,
상기 고로에 보조금속을 투입함으로써, 상기 타겟폐기물에 포함된 유가금속 및 보조금속은 상기 고로의 하부에서 금속으로 회수하며, 상기 실리콘은 산소와 결합하여 실리카로 변환되는 과정에서 발열함으로써 상기 고로의 온도를 증가시키며, 상기 실리카는 상기 용탕의 유동성을 증대시키며 최종적으로 상기 고로의 상부에 슬래그로 부상됨으로써, By injecting an auxiliary metal into the blast furnace, valuable metals and auxiliary metals contained in the target waste are recovered as metals in the lower part of the blast furnace, and the silicon is combined with oxygen to generate heat in the process of converting to silica, thereby causing the temperature of the blast furnace. And, the silica increases the fluidity of the molten metal and finally floats on the top of the blast furnace as slag,
상기 타겟폐기물로부터 유가금속을 분리회수하며, 상기 타겟폐기물 내 실리콘은 용제 및 발열원으로도 기능하는 것에 특징이 있다. It separates and recovers valuable metals from the target waste, and the silicon in the target waste also functions as a solvent and a heat generating source.
이 때 상기 보조금속은 구리, 납, 주석, 아연 등이 사용될 수 있으며, 특히 구리를 사용하는 것이 바람직하다. In this case, as the auxiliary metal, copper, lead, tin, zinc, and the like may be used, and it is particularly preferable to use copper.
본 발명에서는 건식제련을 이용하여 폐태양광 모듈을 재활용할 수 있는 방법을 제시한다. 즉 기존의 금속폐기물로부터 유가금속을 회수하는 건식제련 공정에 접목하여, 폐태양광 모듈을 원료, 용제 및 연료로 활용함으로써 폐태양광 모듈로부터 유가금속을 회수할 뿐만 아니라, 건식제련 공정의 용제 및 연료투입량을 획기적으로 저감할 수 있다는 이점이 있다. The present invention proposes a method for recycling waste solar modules using dry smelting. In other words, by incorporating the existing dry smelting process to recover valuable metals from metal waste, not only recovering valuable metals from the waste solar modules by using the waste solar modules as raw materials, solvents, and fuels, but also as solvents and There is an advantage in that the fuel input amount can be drastically reduced.
한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.On the other hand, even if it is an effect not explicitly mentioned herein, it is added that the effect described in the following specification and its provisional effect expected by the technical features of the present invention are treated as described in the specification of the present invention.
도 1은 결정질 태양광 모듈의 구조를 설명하기 위한 개략적 분리사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 건식제련을 이용한 폐태양광 모듈의 재활용방법의 개략적 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 예에 따른 건식제련을 이용한 폐태양광 모듈의 재활용방법이 적용되는 TSL 공정을 설명하기 위한 개략적 도면이다.
도 4는 폐태양광 모듈을 타겟폐기물로 사용하여 단독공정을 수행하는 방법의 개략적 흐름도이다.
※ 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.1 is a schematic exploded perspective view for explaining the structure of a crystalline solar module.
2 is a schematic flowchart of a method of recycling a waste solar module using dry smelting according to an example of the present invention.
3 is a schematic view for explaining a TSL process to which a method of recycling waste solar modules using dry smelting according to an embodiment of the present invention is applied.
4 is a schematic flowchart of a method of performing a single process using a waste photovoltaic module as a target waste.
※ The accompanying drawings are exemplified as reference for understanding the technical idea of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.In the description of the present invention, when it is determined that the subject matter of the present invention may be unnecessarily obscured as matters apparent to those skilled in the art with respect to known functions related to the present invention, a detailed description will be omitted.
본 발명은 건식제련방법을 이용하여 폐태양광 모듈을 새로운 개념으로 재활용하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 재활용방법에서 주요 대상은 폐태양광 모듈이지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 실리콘과 유가금속을 포함하는 산업폐기물은 모두 재활용 대상이 될 수 있다. 또한 본 발명은 주로 TSL(Top Submerged Lance) 공정에 활용하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 건식제련을 이용한 다양한 리싸이클링 공정에 사용될 수 있다. The present invention relates to a method for recycling waste photovoltaic modules to a new concept using a dry smelting method. The main object in the recycling method according to the present invention is a waste photovoltaic module, but it is not necessarily limited thereto, and all industrial wastes including silicon and valuable metals can be recycled. In addition, the present invention is mainly used for a Top Submerged Lance (TSL) process, but is not limited thereto, and may be used in various recycling processes using dry smelting.
이하, 첨부된 도면을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 건식제련을 이용한 폐태양광 모듈 재활용방법(이하, '폐태양광 모듈 재활용방법'이라 함)에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a method for recycling waste solar modules using dry smelting according to an embodiment of the present invention (hereinafter, referred to as'waste solar module recycling method') will be described in more detail. .
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 폐태양광 모듈의 재활용방법의 개략적 흐름도이며, 도 3은 TSL 공정을 설명하기 위한 개략적 도면이다. 2 is a schematic flowchart of a method for recycling a waste photovoltaic module according to an example of the present invention, and FIG. 3 is a schematic view for explaining a TSL process.
앞에서 설명한 바와 같이, 본 예에서 재활용 대상이 되는 폐태양광 모듈은 솔라셀, EVA 패널, 글라스, 백시트가 적층되어 있으며, 그 테두리에 알루미늄 프레임이 고정된다. As described above, in the waste photovoltaic module to be recycled in this example, solar cells, EVA panels, glass, and backsheets are stacked, and an aluminum frame is fixed to the rim.
먼저 폐태양광 모듈로부터 알루미늄 프레임을 분리하여 제거한다. 알루미늄 프레임은 별도로 수집되어 재활용될 수 있다. 프레임이 제거된 적층모듈에서 글라스는 부착 강도에 따라 분리여부를 결정한다. 알루미늄 프레임처럼 물리적으로 쉽게 분리할 수 있는 경우라면 제거할 수도 있으며, 부착된 상태로 사용할 수도 있다. First, remove the aluminum frame from the waste solar module. The aluminum frame can be collected separately and recycled. In the laminated module from which the frame is removed, the glass is determined whether or not to separate according to the adhesion strength. If it is physically easy to remove, such as an aluminum frame, it can be removed, or it can be used attached.
본격적인 건식제련 공정에 투입하기에 앞서 프레임이 제거된 폐태양광 모듈을 수 mm 내지 수 cm 크기로 파분쇄하는 전처리를 수행한다. Prior to being put into a full-fledged dry smelting process, a pretreatment of pulverizing the waste photovoltaic module from which the frame has been removed into a size of several mm to several cm is performed.
본 발명이 적용되는 건식제련방법에 대하여 간략하게 설명한다.A brief description of the dry smelting method to which the present invention is applied.
건식제련은 열을 이용하여 대상 원료를 유동 가능한 용융상태 또는 가스상태로 전환시킨 후, 가스와 융체로 분리하거나(휘발제련), 융체에서 물질간 비중차이를 이용하여 타겟물질과 불순물을 상호 분리(용융제련)하는 방법을 말한다. Dry smelting uses heat to convert the target material into a flowable molten state or gas state, and then separates it into a gas and a melt (volatile smelting), or separates the target material and impurities from each other using the difference in specific gravity between the substances in the melt ( It refers to the method of smelting).
원료(광석)는 타겟금속과, 불순물로 이루어지는데, 타겟금속은 비중이 커서 아래로 가라앉고 비중이 낮은 불순물(슬래그)는 위쪽으로 뜨게 된다. 아래로 가라앉는 금속은 그 성분에 따라 합금(금속만 존재), 매트(금속에 황성분 포함), 스파이스(금속에 비소나 안티모니가 포함)로 칭한다. 슬래그는 원료에 불순물로 존재하는 성분으로 주로 SiO2, CaO, Al2O3로 이루어진다. 다만 금속이라고 해도 타겟금속이 아닌 경우 불순물로 취급될 수 있다. 예컨대 철이 불순물로 취급되는 경우, 철 성분을 선택적으로 산화시켜 FeO 형태로 비중을 가볍게 만들어 슬래그로 제거할 수 있다. The raw material (ore) is composed of a target metal and impurities, and the target metal has a large specific gravity so that it sinks downward and the low specific impurity (slag) floats upward. Metals that sink down are called alloys (only metals exist), mats (metals contain sulfur), and spices (metals contain arsenic or antimony) depending on their composition. Slag is a component present as an impurity in raw materials and is mainly composed of SiO 2 , CaO, and Al 2 O 3 . However, even if it is a metal, it can be treated as an impurity if it is not a target metal. For example, when iron is treated as an impurity, it can be removed as slag by selectively oxidizing the iron component to lighten the specific gravity in the form of FeO.
타겟금속을 획득하기 위한 제련에서 불순물이란 제거해야할 대상에 불과하지만, 불순물이 부족한 경우 오히려 불순물 성분을 인위적으로 추가하여 공정을 촉진시킨다. 이렇게 별도로 추가되는 불순물을 용제(flux)라고 하며, 주로 SiO2, CaO, Al2O3, FeO를 혼합하여 사용한다. SiO2 용제는 주로 석영 광석을 사용한다. 용제는 점도가 낮기 때문에 융체의 유동성을 증대시켜 원료 성분들 사이의 비중 분리를 촉진한다. 또한 원료들의 녹는점을 내리는 역할도 한다. In smelting to obtain the target metal, impurities are only objects to be removed, but when impurities are insufficient, impurities are artificially added to accelerate the process. This separately added impurity is called a flux, and is mainly used by mixing SiO 2 , CaO, Al 2 O 3 and FeO. The SiO 2 solvent mainly uses quartz ore. Since the solvent has a low viscosity, it increases the fluidity of the melt and promotes the separation of specific gravity between the raw materials. It also plays a role in lowering the melting point of raw materials.
본 발명은 상기한 바와 같은 건식제련 공정을 활용하되, 원료는 천연광석이 아닌 금속폐기물이다. The present invention utilizes the dry smelting process as described above, but the raw material is metal waste, not natural ore.
본 발명에서는 금속폐기물(타겟폐기물)을 고로에 투입하고, 연료(주로 석탄, 환원제)와 공기/산소(산화제) 및 용제를 함께 투입하여 고로에서 발화시킴으로써 금속폐기물을 용융시킨다. 고로의 온도는 적어도 900 ℃ 이상에서 목표 온도범위를 유지한다. 목표온도는 1000 ℃ 이상인 것이 바람직하다. 고로에서 용융된 금속은 하부로 가라앉고, 슬래그는 상부로 뜨면서 하부의 금속만을 분리할 수 있다. 타겟금속 중 증기압이 커서 휘발성이 강한 은, 납, 인듐 등은 가스상태로 배출되므로 배기관에서 별도로 회수할 수 있다. 본 발명에서 중요한 특징 중 하나는 실리콘을 주성분으로 하며 유가금속을 포함하는 보조폐기물을 고로에 별도로 투입한다는 것이다. 본 실시예에서는 폐태양광 모듈을 보조폐기물로 사용한다. In the present invention, metal waste (target waste) is put into the blast furnace, and fuel (mainly coal, reducing agent), air/oxygen (oxidizing agent), and a solvent are put together to ignite it in the blast furnace to melt the metal waste. The temperature of the blast furnace is maintained in the target temperature range at least 900°C or higher. It is preferable that the target temperature is 1000°C or higher. The molten metal in the blast furnace sinks to the bottom, and the slag floats to the top to separate only the metal from the bottom. Among the target metals, silver, lead, and indium, which are highly volatile due to their high vapor pressure, are discharged in a gaseous state and can be recovered separately from the exhaust pipe. One of the important features of the present invention is that the auxiliary waste containing silicon as a main component and containing valuable metals is separately added to the blast furnace. In this embodiment, the waste solar module is used as auxiliary waste.
폐태양광 모듈은 용제로서의 역할이 가장 크지만, 유가금속을 포함하고 있으므로 원료로도 기능하며, 고로 내에서 발열반응을 일으키므로 연료의 역할도 한다. 즉, 앞에서 설명한 것처럼, 건식제련에서는 융체의 유동성을 증대시키기 위하여 용제를 투입한다. 특히 금속폐기물이 원료인 경우 용제의 투입은 더더욱 필요하다. 천연광석의 경우 그 자체에 SiO2, Al2O3 등의 불순물을 다량 포함하고 있지만, 금속폐기물 내에는 불순물의 함량이 부족하기 때문이다. 따라서 금속폐기물의 건식제련에 있어서 용제의 투입이 필수적인데, 기존에는 SiO2 용제로서 주로 석영 광석을 사용하였다. 본 발명에서는 폐태양광 모듈을 투입하고, 폐태양광 모듈에서 솔라셀의 주성분인 실리콘(Si)이 고로에서 산소와 반응하여 SiO2를 형성함으로써 용제로서 기능하게 된다. 폐태양광 모듈의 주성분인 실리콘을 SiO2 용제로 재활용하는 것이다. 실리콘을 투입하는 경우 또 다른 이점은 고로의 온도를 증가시키는 것이다. 즉 실리콘이 산소와 결합하여 실리카(SiO2)를 형성하는 반응은 발열반응으로서, 실리콘 1몰당 910.7kJ/mol의 열량을 발생시킨다. 따라서 폐태양광 모듈을 용제로 사용하면 그 발열량만큼 연료의 투입량을 줄일 수 있는 이점이 있다. 즉 실리콘은 용제로서 기능하지만, 연료로도 작용하게 된다. 또한 실리콘으로부터 만들어진 실리카는 금속의 융점을 낮추는 역할도 수행한다. The waste photovoltaic module plays the greatest role as a solvent, but since it contains valuable metals, it also functions as a raw material, and it also acts as a fuel because it generates an exothermic reaction in the blast furnace. That is, as described above, in dry smelting, a solvent is added to increase the fluidity of the melt. In particular, when metal waste is the raw material, the input of solvent is even more necessary. Natural ore itself contains a large amount of impurities such as SiO 2 and Al 2 O 3 , but the content of impurities in metal waste is insufficient. Therefore, it is essential to add a solvent in the dry smelting of metal waste. In the past, quartz ore was mainly used as a SiO 2 solvent. In the present invention, the waste photovoltaic module is introduced, and in the waste photovoltaic module, silicon (Si), which is the main component of the solar cell, reacts with oxygen in the blast furnace to form SiO 2 , thereby functioning as a solvent. Silicon, which is the main component of waste solar modules, is recycled as a SiO 2 solvent. Another advantage of adding silicon is to increase the temperature of the blast furnace. That is, a reaction in which silicon bonds with oxygen to form silica (SiO 2 ) is an exothermic reaction, and generates 910.7 kJ/mol of heat per mole of silicon. Therefore, if the waste photovoltaic module is used as a solvent, there is an advantage in that the input amount of fuel can be reduced by the amount of heat generated. In other words, silicon functions as a solvent, but also acts as a fuel. Also, silica made from silicon plays a role in lowering the melting point of the metal.
본 발명에서 폐태양광 모듈을 고로에 투입하는 양은 금속폐기물(타겟폐기물)의 양에 따라 결정된다. 즉 폐태양광 모듈과 나머지 용제들을 합한 질량은 타겟폐기물의 질량 대비 40~70배 정도이다. 폐태양광 모듈과 나머지 용제들을 합한 전체 질량에서 폐태양광 모듈은 10~40%의 비중으로 포함된다. 예컨대, 용제로 작용하는 물질이 FeO, SiO2, CaO라고 할 때, SiO2의 함량이 10~40% 정도를 차지한다. 보다 구체적으로 후술하는 TSL 공정이라면 용제로 작용하는 물질이 FeO, SiO2, CaO이고 이들의 투입량은 각각 57%, 31%, 12% 수준이다. 타겟폐기물에도 용제로 작용하는 위 성분들이 포함될 수 있는 바, 타겟폐기물의 조성에 따라 투입량은 변화될 수 있다. 예컨대 FeO의 경우 타겟폐기물에도 다수 포함되어 있으므로, 전체적으로 FeO의 양은 대략 별도로 투입되는 FeO의 양은 위의 수치보다 작을 것이다. 투입량은 산업폐기물의 종류 및 분리회수하고자 하는 물질에 따라 약간씩 달라질 수 있다. In the present invention, the amount of the waste photovoltaic module added to the blast furnace is determined according to the amount of metal waste (target waste). That is, the combined mass of the waste solar module and the remaining solvents is about 40 to 70 times the mass of the target waste. The waste solar module is included in a proportion of 10 to 40% of the total mass of the waste solar module and the remaining solvents. For example, when the material acting as a solvent is FeO, SiO 2 , CaO, the content of SiO 2 occupies about 10 to 40%. More specifically, in the TSL process to be described later, the substances acting as solvents are FeO, SiO 2 , and CaO, and the amounts of these are 57%, 31%, and 12%, respectively. Since the above components acting as solvents may be included in the target waste, the input amount may be changed according to the composition of the target waste. For example, in the case of FeO, since a large number of target wastes are contained, the amount of FeO as a whole will be less than the above value. The input amount may vary slightly depending on the type of industrial waste and the material to be separated and recovered.
한편, 폐태양광 모듈에는 은, 구리, 납, 주석이 소량으로 존재하는데, 은, 구리, 납, 주석의 비중(g/cm3)은 각각 10.49, 8.96, 11.34, 7.265로 실리콘의 비중 2.329에 비하여 매우 크다. 따라서 실리콘 및 실리카는 슬래그로 거동하며, 위의 유가금속들은 고로의 하부로 가라앉아 금속으로 회수할 수 있다. 물론 증기압이 큰 은이나 납 중 일부는 휘발하여 고로 상부의 배기관을 통해 회수할 수 있다. 이에 폐태양광 모듈은 유가금속을 회수하기 위한 원료로서도 기능하게 된다. 다시 한 번 정리하면, 폐태양광 모듈은 용제, 원료(유가금속) 및 보조연료로서 기능하게 된다. 기존에 용제로서 석영광석을 별도로 구입하여 투입하였다면, 폐기물로 분류되어 매립되던 폐태양광 모듈을 용제로 사용함으로써 공정의 경제성을 향상시킬 수 있으며, 폐태양광 모듈 내 유가금속도 회수할 수 있는 바, 경제성은 더욱 향상될 수 있다. 특히 폐태양광 모듈의 배출량이 증대되면 유가금속의 회수량도 늘어나게 되므로 전통적 개념의 재활용기술로서도 유의미하다고 할 것이다. On the other hand, silver, copper, lead, and tin are present in small amounts in the waste photovoltaic module. The specific gravity of silver, copper, lead, and tin (g/cm 3 ) is 10.49, 8.96, 11.34, and 7.265, respectively, and the specific gravity of silicon is 2.329. Compared to, it is very large. Therefore, silicon and silica behave as slag, and the above valuable metals sink to the bottom of the blast furnace and can be recovered as metals. Of course, some of the silver or lead with high vapor pressure can be volatilized and recovered through the exhaust pipe at the top of the blast furnace. Accordingly, the waste photovoltaic module functions as a raw material for recovering valuable metals. Once again, the waste photovoltaic module will function as a solvent, raw material (valuable metal) and auxiliary fuel. In the past, if quartz ore was separately purchased and input as a solvent, the economic efficiency of the process can be improved by using the waste photovoltaic module that was classified as waste and buried as a solvent, and valuable metals in the waste photovoltaic module can be recovered. In addition, economics can be further improved. In particular, if the amount of waste photovoltaic modules increases, the amount of valuable metals recovered increases, so it is also significant as a traditional recycling technology.
본 발명에 따라 폐태양광 모듈을 용제로 사용할 때 EVA 패널이 문제될 수 있는데, EVA의 화학식은 (C2H4)n(C4H6O2)m으로 탄소와 수소 및 산소로 이루어진 바, 고로 내에서 이산화탄소 또는 수증기 형태로 변환되므로 유독가스 등이 발생하지 않으며 공정에 영향을 미치지 않는다. 더 나아가 EVA는 발열원으로 기능하므로 연료 투입의 저감 효과가 있어 오히려 공정에 도움이 된다. 종래에 폐태양광 모듈을 재활용함에 있어서 가장 문제가 되었던 EVA 패널은 본 발명에서는 오히려 발열원으로 작용하므로 폐태양광 모듈 재활용에서 순기능을 수행한다. When using the waste photovoltaic module as a solvent according to the present invention, EVA panels may be problematic, and the formula of EVA is (C 2 H 4 ) n (C 4 H 6 O 2 ) m , which is composed of carbon, hydrogen and oxygen. In addition, since it is converted into carbon dioxide or water vapor in the blast furnace, no toxic gas is generated and the process is not affected. Furthermore, since EVA functions as a heat source, it has the effect of reducing fuel input, which is rather helpful in the process. The EVA panel, which has been the most problematic in recycling waste solar modules in the related art, acts as a heat source in the present invention, and thus performs a net function in recycling waste solar modules.
한편, 실리콘은 실리카로 전환되어 슬래그로 배출되는데, 슬래그는 토목 및 건축재료로 재활용이 가능하다. On the other hand, silicon is converted into silica and discharged as slag, which can be recycled as civil engineering and building materials.
본 발명에서 폐태양광 모듈을 보조폐기물로 투입함에 따라, 금속폐기물의 건식제련에서 용제, 연료로서 재활용되며, 유가금속은 금속폐기물 내 유가금속과 함께 회수되며, 실리콘은 슬래그로서 활용될 수 있다. 기존에 폐태양광 모듈의 재활용은 유가금속의 분리회수 또는 실리콘의 재활용의 측면에서만 연구되었으며, EVA 패널 제거의 어려움 및 실리콘 재활용의 어려움으로 인하여 실제 상용화에는 한계가 있었다. 그러나 본 발명에서는 폐태양광 모듈을 금속폐기물의 건식제련에서 보조폐기물로 투입함으로써 폐태양광 모듈의 모든 구성성분이 산업원료로서 재활용된다. 실리콘을 다시 실리콘으로 재사용할 수 있도록 하는 것이 최선의 재활용이지만, 현재의 기술수준으로는 이를 상용화할 수 없다. In the present invention, as the waste photovoltaic module is introduced as auxiliary waste, it is recycled as a solvent and fuel in the dry smelting of metal waste, and valuable metals are recovered together with valuable metals in the metal waste, and silicon can be used as slag. Conventionally, the recycling of waste solar modules has been studied only in terms of the separation and recovery of valuable metals or the recycling of silicon, and practical commercialization has been limited due to the difficulty of removing EVA panels and the difficulty of recycling silicon. However, in the present invention, all components of the waste photovoltaic module are recycled as industrial raw materials by introducing the waste photovoltaic module as auxiliary waste in the dry smelting of metal waste. The best recycling is to allow the silicon to be reused as silicon again, but it cannot be commercialized at the current technology level.
이러한 조건에서 본 발명에 따른 재활용방법이 폐태양광 모듈을 산업원료로서 재사용할 수 있는 새로운 해결책이 될 것으로 기대한다. Under these conditions, the recycling method according to the present invention is expected to be a new solution to reuse the waste photovoltaic module as an industrial raw material.
또한 본 발명은 기존의 공정에 접목하여 즉시 상용화가 가능하다는 이점이 있다. 예컨대, 금속폐기물을 건식제련을 통해 재활용하는 방법 중 대표적인 공정은 TSL 공정이며, 본 발명 역시 주로 TSL 공정에 적용하는 것을 예정하고 있다. In addition, the present invention has the advantage that it can be immediately commercialized by grafting it into an existing process. For example, a typical process among methods of recycling metal waste through dry smelting is the TSL process, and the present invention is also scheduled to be mainly applied to the TSL process.
TSL 공정은 다양한 변형 예가 있지만, 도 4에 도시된 예를 참고하면, TSL 시스템은 제1로(smelting furnace)와 제2로(cleaning furnace)를 구비한다. 각 로의 상부에는 배기가스 또는 휘발성분을 배출하기 위한 배기관이 마련되며, 공정에 따라 유가금속을 회수할 수 있는 장치와 연결된다. 또한 제1로의 상부로 금속폐기물과 석탄연료 및 용제가 투입되며, 장입관을 통해 공기/산소가 공급된다. 석탄과 공기가 만나 발화함으로써 로의 온도가 올라가고, 원료가 용융된다. There are various modifications of the TSL process, but referring to the example shown in FIG. 4, the TSL system includes a first furnace and a second furnace. An exhaust pipe for discharging exhaust gas or volatile components is provided at the top of each furnace, and is connected to a device capable of recovering valuable metals according to the process. In addition, metal waste, coal fuel and solvent are injected into the upper part of the first furnace, and air/oxygen is supplied through the charging pipe. As coal and air meet and ignite, the furnace temperature rises and the raw materials are melted.
TSL 공정에서 공기/산소는 산화제로 작용하고, 석탄연료는 환원제로 작용하는데, 이들의 투입량을 조절하여 고로 내 산화 및 환원 환경을 조절할 수 있다. In the TSL process, air/oxygen acts as an oxidizing agent, and coal fuel acts as a reducing agent, and the oxidation and reduction environments in the blast furnace can be controlled by adjusting their input amount.
제1로에서는 공기와 함께 별도로 산소를 투입하여 고로 내의 환경을 산화 분위기가 우세하게 만든다. TSL 공정에서는 금속제련의 공정부산물 및 각종 금속폐기물 등 다양한 폐기물을 원료로 투입하기 때문에 회수하고자 하는 금속이 산화물, 황화물 등 다양한 형태로 존재한다. 이에 제1로에서는 산화 분위기를 우세하게 만들어 금속이 산화물로 변화되는데 우호적인 환경을 조성한다. 금속이 산소와 결합하여 산화물이 되면 비중이 가벼워지므로 부상하게 된다. 그렇다고 하여 제1로에서 모든 금속이 산화물로 전환되는 것은 아니며, 도면에 도시된 바와 같이 합금, 스파이스, 매트 등 금속상으로 제1로의 하부에 가라앉는다. In the first furnace, oxygen is separately injected together with air to make the environment in the blast furnace dominate with an oxidizing atmosphere. In the TSL process, since various wastes such as metal smelting process by-products and various metal wastes are input as raw materials, metals to be recovered exist in various forms such as oxides and sulfides. Accordingly, in the first furnace, the oxidation atmosphere is made dominant, and the metal is changed to oxide, creating a favorable environment. When a metal binds to oxygen and becomes an oxide, the specific gravity becomes light and thus floats. However, not all metals are converted to oxides in the first furnace, and as shown in the figure, they sink in the lower part of the first furnace in the form of metals such as alloys, spices, and mats.
제1로에서 슬래그 및 융체의 상부에 배치된 성분들은 제2로로 이송된다. 제2로에서도 석탄연료, 용제와 함께 공기를 주입하되, 그 투입량을 조절하여 전체적으로 환원 분위기를 우세하게 조성한다. 석탄은 연소과정에서 산소를 소모하므로 금속은 산소를 잃고 비중이 무거워져 하부로 가라앉는다. 금속과 슬래그가 층분리되면 이들을 별도로 배출하여 금속과 슬래그를 분리회수한다. In the first furnace, the slag and components disposed on the top of the melt are transferred to the second furnace. In the second furnace, air is injected together with coal fuel and solvent, and the amount of input is adjusted to make the overall reducing atmosphere dominant. As coal consumes oxygen during combustion, metals lose oxygen and their specific gravity becomes heavier and sinks to the bottom. When metal and slag are layered, they are discharged separately to separate and recover metal and slag.
제1로 및 제2로에서 배출된 금속은 후공정을 통해 개별 금속 단위로 회수할 수 있다. 예컨대 90 ℃, 1몰의 염산에 금속을 투입하면, 은은 고체로 잔존하며 구리, 주석, 납은 용해되므로, 순수한 은을 회수할 수 있다. 이어서 염산의 온도를 점차적으로 상온까지 낮추면 납이 염화납으로 석출되어 분리할 수 있다. 주석과 구리가 용해되어 있는 용액은 TBP 용매추출제를 사용하여 각각 분리할 수 있다. The metal discharged from the first and second furnaces can be recovered in individual metal units through a post process. For example, when a metal is added to 1 mol of hydrochloric acid at 90° C., silver remains solid and copper, tin, and lead are dissolved, so that pure silver can be recovered. Subsequently, when the temperature of hydrochloric acid is gradually lowered to room temperature, lead is precipitated as lead chloride and can be separated. The solution in which tin and copper are dissolved can be separated by using a TBP solvent extractant.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 건식제련을 이용하여 폐태양광 모듈을 재활용할 수 있는 방법을 제시한다. 즉 기존의 금속폐기물로부터 유가금속을 회수하는 건식제련 공정에 접목하여, 폐태양광 모듈을 원료, 용제 및 연료로 활용함으로써 폐태양광 모듈로부터 유가금속을 회수할 뿐만 아니라, 건식제련 공정의 용제 및 연료투입량을 획기적으로 저감할 수 있다는 이점이 있다. As described above, the present invention proposes a method for recycling waste solar modules using dry smelting. In other words, by incorporating the existing dry smelting process to recover valuable metals from metal waste, not only recovering valuable metals from the waste solar modules by using the waste solar modules as raw materials, solvents, and fuels, but also as solvents and There is an advantage in that the fuel input amount can be drastically reduced.
본 발명에서는 폐태양광 모듈로부터 유가금속을 별도로 분리하려는 기존의 재활용 개념에서 벗어나, 폐태양광 모듈을 건식제련의 용제 및 보조연료로 사용하면서 유가금속도 회수할 수 있는 새로운 개념을 제시했다는데 큰 의의가 있다. 또한 본 공정은 별도의 설비투자가 필요없이 기존의 건식제련 공정에 접목할 수 있는 바, 즉시 상용화가 가능하다는 이점이 있다. The present invention deviated from the conventional recycling concept of separating valuable metals from the waste photovoltaic module separately, and proposed a new concept capable of recovering valuable metals while using the waste photovoltaic module as a solvent and auxiliary fuel for dry smelting. It is meaningful. In addition, this process can be applied to the existing dry smelting process without the need for a separate facility investment, so it has the advantage that it can be commercialized immediately.
지금까지 본 발명에서 폐태양광 모듈은 보조폐기물로 활용하였다. 즉 기존의 공정에서 타겟폐기물(금속폐기물)을 재활용하는 공정에 투입되어 용제, 보조연료로 사용하도록 하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 도 4에 도시된 바와 같이 폐태양광 모듈을 타겟폐기물로 하여 공정을 진행할 수도 있다. 다만 이렇게 할 경우, 실리콘 성분에 비하여 금속 성분이 너무 적어 층분리가 용이하지 않으므로, 구리, 아연, 납, 주석 등의 보조금속을 별도로 투입하여 분리효율을 향상시킬 수도 있을 것이다. 보조금속의 투입량은 폐태양광 모듈과 용제를 합한 양의 1/40 내지 1/70 수준이다. 폐태양광 모듈을 용제로 사용한 도 2의 예와 반대로 하면 되며, 이는 앞에서 설명하였으므로 별도의 설명은 생략하기로 한다. Up to now, the waste solar module in the present invention was utilized as auxiliary waste. In other words, it was put into the process of recycling target waste (metal waste) in the existing process and used as a solvent and auxiliary fuel. However, the present invention is not limited thereto, and as shown in FIG. 4, the process may be performed using the waste photovoltaic module as a target waste. However, in this case, since layer separation is not easy because there are too few metal components compared to the silicon component, auxiliary metals such as copper, zinc, lead, and tin may be separately added to improve separation efficiency. The amount of auxiliary metal input is 1/40 to 1/70 of the combined amount of the waste photovoltaic module and solvent. It is possible to do the opposite to the example of FIG. 2 in which the waste photovoltaic module is used as a solvent, and since this has been described above, separate description will be omitted.
본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.The scope of protection of the present invention is not limited to the description and expression of the embodiments explicitly described above. In addition, it is added once again that the scope of protection of the present invention may not be limited due to obvious changes or substitutions in the technical field to which the present invention pertains.
Claims (15)
상기 고로에 산업폐기물로서 실리콘과 유가금속을 포함하는 보조폐기물을 투입함으로써, 상기 보조폐기물에 포함된 유가금속은 상기 고로의 하부에서 금속으로 회수하며, 상기 실리콘은 산소와 결합하여 실리카로 변환되는 과정에서 발열함으로써 상기 고로의 온도를 증가시키며, 상기 실리카는 상기 용탕의 유동성을 증대시키며 최종적으로 상기 고로의 상부에 슬래그로 부상됨으로써,
상기 타겟폐기물과 보조폐기물로부터 유가금속을 분리회수하되, 상기 보조폐기물은 용제 및 발열원으로도 기능하며,
상기 보조폐기물은 폐태양광 모듈이고, 상기 폐태양광 모듈은 금속소재의 프레임을 제거한 상태로, 실리콘으로 이루어진 태양전지와, 상기 태양전지에 부착되는 EVA 패널을 포함하며,
상기 폐태양광 모듈의 실리콘의 산화반응을 통해 SiO2를 형성시킴으로써, 상기 타겟폐기물에서 유가금속을 분리하기 위한 건식제련방법에서 용제 중 하나로 투입되는 SiO2로 이루어진 석영 물질을 대체하는 것을 특징으로 하는 폐태양광 모듈 재활용방법. Target waste containing valuable metals, flux, fuel, and air are injected into the blast furnace, and the target waste and the solvent are melted to form a molten metal. The slag with low specific gravity is placed on the top and layer-separated to perform a dry smelting method that separates and recovers the metal component and the slag component.
Process of injecting auxiliary wastes including silicon and valuable metals as industrial wastes into the blast furnace, whereby valuable metals contained in the auxiliary wastes are recovered as metals at the bottom of the blast furnace, and the silicon is combined with oxygen and converted into silica The temperature of the blast furnace is increased by heating at, and the silica increases the fluidity of the molten metal and finally floats on the top of the blast furnace as slag,
Separate and recover valuable metals from the target waste and auxiliary waste, but the auxiliary waste functions as a solvent and a heat source,
The auxiliary waste is a waste solar module, and the waste solar module includes a solar cell made of silicon and an EVA panel attached to the solar cell, with a frame made of metal material removed,
Waste solar, characterized in that by forming SiO2 through the oxidation reaction of silicon of the waste photovoltaic module, replacing the quartz material made of SiO2 introduced as one of the solvents in the dry smelting method for separating valuable metals from the target waste Optical module recycling method.
상기 건식제련방법은 TSL(Top Submerged Lance) 공정인 것을 특징으로 하는 폐태양광 모듈 재활용방법. The method of claim 1,
The dry smelting method is a waste solar module recycling method, characterized in that the TSL (Top Submerged Lance) process.
상기 보조폐기물은 폐태양광 모듈이며,
상기 폐태양광 모듈에서 프레임을 제거하고, 나머지 부분을 수 mm 내지 수 cm 단위로 파쇄하여 상기 고로에 투입하는 것을 특징으로 하는 폐태양광 모듈 재활용방법. The method of claim 1,
The auxiliary waste is a waste solar module,
A waste photovoltaic module recycling method, characterized in that the frame is removed from the waste photovoltaic module, and the remaining part is crushed in units of several mm to several cm, and then put into the blast furnace.
상기 고로의 온도를 900℃ 이상의 일정 범위의 목표온도로 유지하기 위해 필요한 전체발열량에서 상기 폐태양광 모듈 내 실리콘이 산소와 결합하는 과정에서 발생하는 제1발열량을 제외한 나머지 제2발열량을 상기 연료의 연소를 통해 확보함으로써 상기 연료의 투입량을 저감하는 것을 특징으로 하는 폐태양광 모듈 재활용방법. The method of claim 1,
In the total amount of heat required to maintain the temperature of the blast furnace at a target temperature in a predetermined range of 900°C or higher, the remaining second heat amount of the fuel except for the first heat amount generated in the process of combining silicon in the waste solar module with oxygen. Waste solar module recycling method, characterized in that by securing through combustion to reduce the input amount of the fuel.
상기 보조폐기물과 용제를 합한 질량 전체에서 상기 보조폐기물은 20~70% 수준으로 포함되는 것을 특징으로 하는 폐태양광 모듈 재활용방법. The method of claim 1,
Waste solar module recycling method, characterized in that the auxiliary waste is contained at a level of 20 to 70% in the total mass of the auxiliary waste and the solvent.
상기 고로에 보조금속을 투입함으로써, 상기 타겟폐기물에 포함된 유가금속 및 보조금속은 상기 고로의 하부에서 금속으로 회수하며, 상기 실리콘은 산소와 결합하여 실리카로 변환되는 과정에서 발열함으로써 상기 고로의 온도를 증가시키며, 상기 실리카는 상기 용탕의 유동성을 증대시키며 최종적으로 상기 고로의 상부에 슬래그로 부상됨으로써,
상기 타겟폐기물로부터 유가금속을 분리회수하며, 상기 타겟폐기물 내 실리콘은 용제 및 발열원으로도 기능하며,
상기 타겟폐기물은 폐태양광 모듈이고, 상기 폐태양광 모듈은 금속소재의 프레임을 제거한 상태로, 실리콘으로 이루어진 태양전지와, 상기 태양전지에 부착되는 EVA 패널을 포함하며,
상기 보조금속은 구리인 것을 특징으로 하는 폐태양광 모듈 재활용방법.Target waste containing valuable metals and silicon, flux, fuel, and air are injected into the blast furnace, and the target waste and the solvent are melted to form a molten metal. E, the slag with a low specific gravity is placed on the top and layer-separated to separate and recover the metal component and the slag component.
By injecting an auxiliary metal into the blast furnace, valuable metals and auxiliary metals contained in the target waste are recovered as metals in the lower part of the blast furnace, and the silicon is combined with oxygen to generate heat in the process of converting to silica, thereby causing the temperature of the blast furnace. And, the silica increases the fluidity of the molten metal and finally floats on the top of the blast furnace as slag,
It separates and recovers valuable metals from the target waste, and the silicon in the target waste also functions as a solvent and a heat source,
The target waste is a waste solar module, and the waste solar module includes a solar cell made of silicon and an EVA panel attached to the solar cell, with a frame made of metal material removed,
Waste solar module recycling method, characterized in that the auxiliary metal is copper.
상기 타겟폐기물은 폐태양광 모듈이며,
상기 폐태양광 모듈에서 프레임을 제거하고, 나머지 부분을 수 mm 내지 수 cm 단위로 파쇄하여 상기 고로에 투입하는 것을 특징으로 하는 폐태양광 모듈 재활용방법. The method of claim 10,
The target waste is a waste solar module,
A waste photovoltaic module recycling method, characterized in that the frame is removed from the waste photovoltaic module, and the remaining part is crushed in units of several mm to several cm, and then put into the blast furnace.
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