一種矽片切割砂漿分離方法
2023-05-29 20:48:11 3
專利名稱：一種矽片切割砂漿分離方法
技術領域：
本發明涉及一種廢棄物綜合利用方法，一種矽片切割砂漿分離方法及實現該方法的裝置。
背景技術：
矽片是半導體和光伏領域的主要生產材料。矽片多線切割技術是目前世界上比較先進的矽片加工技術，它不同於傳統的刀鋸片、砂輪片等切割方式，也不同於先進的雷射切割和內圓切割，它的原理是通過一根高速運動的鋼線帶動附著在鋼絲上的切割刃料對矽棒進行摩擦，從而達到切割效果。在整個過程中，鋼線通過十幾個導線輪的引導，在主線輥上形成一張線網，而待加工工件通過工作檯的下降實現工件的進給。矽片多線切割技術與其他技術相比有效率高，產能高，精度高等優點。是目前採用最廣泛的矽片切割技術。上述的切割技術會產生大量的矽片切割廢棄砂漿，其中含有大量的可利用物質，可通過各種方式將其回收。目前，國內外眾多矽片切割廢棄砂漿回收企業，在回收再生碳化矽時，均採用化學方法，通過鹼洗除矽(切割時產生的矽碎屑)和酸洗除鐵(鋼線摩擦產生的鐵)，這種利用化學方法除矽、除鐵的工藝，回收1噸碳化矽約產生70噸含鹼、含酸廢水，這不僅浪費了大量、寶貴的淡水資源，而且造成的二次汙染給環境造成重大危害。
發明內容
針對現有矽片切割廢棄砂漿回收技術存在的諸多不足之處，本發明提供了一種矽片切割砂漿分離方法及實現該方法的裝置，主要包括對砂漿的預處理，之後通過離心、過濾等一系列的處理工藝將砂漿中的矽微粉、鐵粉及碳化矽等分別分離出來，這種全物理法矽片切割砂漿回收利用技術，不僅可大幅度降低生產成本和提高產品質量，還可實現真正意義的零排放和潔淨生產；更重要的是其對全球矽片切割廢棄砂漿回收企業能起到積極的示範、引導效應，使本行業在實現資源可循環利用的同時，其生產過程不對環境造成二次危害。本發明所述的分離方法主要包括如下步驟(1)砂漿預調製首先對矽片切割砂漿加入水進行砂漿預調製，使待分離的砂漿固液比保持在64左右；(2) 一級分離將調製好的砂漿加溫到20-50°C範圍，攪拌使混合液均勻。混合液通過離心機進行一級分離使固液分離，得到液相物A和固相物B，所用離心過程的轉速為 1000-1500r/min ；(3)液相物A處理將液相物A泵送至濾布離心機進行過濾，去除固相微粒，得到的已除去固形物的清澈液體；將上述液體加熱至60_65°C，加入脫色劑，攪拌以加速脫色進程；將脫色後經過二級過濾，以除去吸附雜質後的脫色劑，得到的含水切割液泵入三效蒸發器，加熱到150°C，蒸發脫水；待含水切割液蒸發至含水量 1 μ m雜質顆粒和大分子聚乙二醇，即可獲得聚乙二醇回收液；(4)固相物分離將固相物B放入攪拌器中，並加入無離子水使固液比例控制在 7 3後進行攪拌，攪拌均勻的液體，泵送到多級渦旋分流器得到液體C和液體D ；(5)矽微粉分離將液體C泵送到臥式螺旋離心機，轉速為1000-1500r/min，分離得到膏狀矽微粉和水，將膏狀矽微粉打入閃蒸乾燥機，閃蒸溫度180°C，乾燥得到矽微粉；(6)鐵粉分離將液體D泵送到電磁分離機中進行分離，得到液體E和固體鐵粉； 固體鐵粉乾燥至無水後，即可得到純淨鐵粉；其中的液體E主要是碳化矽和水的混合物；(7)碳化矽分離將液體E泵送到臥式螺旋離心機進行分離，轉速為1000-15001·/ min，得到膏狀碳化矽，將膏狀碳化矽打入閃蒸乾燥機，閃蒸溫度180°C，乾燥得到碳化矽粉體，將碳化矽粉體打入氣流分級機，即可得到1200號碳化矽和1200號以下碳化矽。步驟1主要將整個砂漿的固液比穩定在一個較好的水平，方便後續的處理工藝， 其中可使用其他步驟中蒸發器中的冷凝水或洗滌固體而含有切割液的回用水，也可使用純淨水，但是綜合考慮優先前者；步驟2中的使用的離心機的類型為臥式螺旋卸料沉降離心機，可從市場上直接購得或直接採用現有技術，所用的離心轉速優選採用1300r/min ；其中所得的液相物A主要是含有少量固相微粒的聚乙二醇和水的混合液；所得固相物B主要是呈膏狀的矽微粉、碳化矽、鐵粉混合物；採用這一步驟分離後，可以將砂漿初步分離，以利於後期的處理工藝；步驟3主要對液相物A進行了進一步的處理，以使其中依然含有的部分固體微粒被去除，獲得純液體，防止在後續的脫色工藝中影響脫色劑的效用，脫色劑主要成分是活性炭或過硫酸銨，脫色後經過二級過濾，以除去吸附雜質後的脫色劑，這樣在多效蒸發器中可以降低蒸發時的難度，提高蒸發效率，降低能耗，脫水後的切割液中之後再用精密過濾器， 如微孔膜過濾器，以去除液體中> 1 μ m雜質顆粒和大分子聚乙二醇，這樣就可以保證聚乙二醇回收液質量，最後將精濾後的回收液通過管道放進標準桶內，包裝入庫，用做配製新的矽片切割液的原料。步驟4中液體C主要是矽微粉和水的混合物，液體D主要是碳化矽、鐵粉和水的混合物；所述的多級渦旋分流器可以直接採用現有技術，由於液體C和D中的固體物質比重明顯不同，就可以利用多級渦旋分流的方式，利用這兩種液體中固體物質的比重差異而產生分離的效果，具體可以參考多級渦旋分流器的原理。綜上所述，採用本發明所提供的處理工藝，可以將矽片切割砂漿中的矽微粉、鐵粉及碳化矽等分別分離出來，這種全物理法矽片切割砂漿回收利用技術，不僅可大幅度降低生產成本和提高產品質量，還可實現真正意義的零排放和潔淨生產；更重要的是其對全球矽片切割廢棄砂漿回收企業能起到積極的示範、引導效應，使本行業在實現資源可循環利用的同時，其生產過程不對環境造成二次危害。
圖1為本發明所述的工藝流程圖。
具體實施方式
實施例1(1)取IOOkg矽片切割砂菜，加入水進行砂漿預調製，使待分離的砂漿固液比保持在6 4 ；(2)將調製好的砂漿加溫到20-50°C範圍，攪拌使混合液均勻，所得混合液通過離心機進行一級分離使固液分離，離心過程的轉速為1300r/min，得到液相物A和固相物B ；(3)將液相物A泵送至濾布離心機進行過濾，得到的濾液為已除去固形物的清澈液體；(4)將上述液體加熱至60_65°C，加入活性炭，攪拌以加速脫色進程；(5)將脫色過濾後得到的含水切割液泵入三效蒸發器，加熱到150°C，蒸發脫水至含水量 1 μ m雜質顆粒和大分子聚乙二醇，即可獲得回收液；(7)將固相物B放入攪拌器中，並加入無離子水進行攪拌使固液比例控制在 7 3，攪拌均勻的液體泵送到多級水力旋流器，得到液體C和液體D ；(8)將液體C泵送到臥式螺旋離心機分離，轉速為1250r/min，得到膏狀矽微粉和水，將膏狀矽微粉打入閃蒸乾燥機，閃蒸溫度為180°C，乾燥得到矽微粉；(9)將液體D泵送到電磁分離機中進行分離，得到液體E和固體鐵粉。固體鐵粉乾燥至無水後，即可得到純淨鐵粉；液體E主要是碳化矽和水的混合物；(10)將液體E泵送到臥式螺旋離心機進行分離，轉速為1300r/min，得到膏狀碳化矽，將膏狀碳化矽打入閃蒸乾燥機，閃蒸溫度為180°C，乾燥得到碳化矽粉體；(11)將碳化矽粉體打入氣流分級機，即可得到1200號碳化矽和1200號以下碳化娃。分離得到聚乙二醇45kg，碳化矽40kg，矽微粉^g，鐵粉0. 5kgo整個過程所用的水，經回收處理後，可以重複使用，具有很好的環保優勢。實施例2(1)取150kg矽片切割砂漿，加入水進行砂漿預調製，使待分離的砂漿固液比保持在6 4 ；(2)將調製好的砂漿加溫到20-50°C範圍，攪拌使混合液均勻，所得混合液通過離心機進行一級分離使固液分離，離心過程的轉速為lOOOr/min，得到液相物A和固相物B ；(3)將液相物A泵送至濾布離心機進行過濾，得到的濾液為已除去固形物的清澈液體；(4)將上述液體加熱至60_65°C，加入過硫酸銨，攪拌以加速脫色進程；(5)將脫色過濾後得到的含水切割液泵入三效蒸發器，加熱到150°C，蒸發脫水至含水量 1 μ m雜質顆粒和大分子聚乙二醇，即可獲得回收液；(7)將固相物B放入攪拌器中，並加入無離子水進行攪拌使固液比例控制在 7 3，攪拌均勻的液體泵送到多級水力旋流器，得到液體C和液體D ；(8)將液體C泵送到臥式螺旋離心機分離，轉速為lOOOr/min，得到膏狀矽微粉和水，將膏狀矽微粉打入閃蒸乾燥機，閃蒸溫度為180°C，乾燥得到矽微粉；(9)將液體D泵送到電磁分離機中進行分離，得到液體E和固體鐵粉。固體鐵粉乾燥至無水後，即可得到純淨鐵粉；液體E主要是碳化矽和水的混合物；(10)將液體E泵送到臥式螺旋離心機進行分離，轉速為1500r/min，得到膏狀碳化矽，將膏狀碳化矽打入閃蒸乾燥機，閃蒸溫度為180°C，乾燥得到碳化矽粉體；(11)將碳化矽粉體打入氣流分級機，即可得到1200號碳化矽和1200號以下碳化娃。分離得到聚乙二醇67. 5kg，碳化矽60kg，矽微粉7. 5kg，鐵粉0. 75kg。整個過程所用的水，經回收處理後，可以重複使用，具有很好的環保優勢。實施例3(1)取200kg矽片切割砂漿，加入水進行砂漿預調製，使待分離的砂漿固液比保持在6 4 ；(2)將調製好的砂漿加溫到20-50°C範圍，攪拌使混合液均勻，所得混合液通過離心機進行一級分離使固液分離，離心過程的轉速為1500r/min，得到液相物A和固相物B ；(3)將液相物A泵送至濾布離心機進行過濾，得到的濾液為已除去固形物的清澈液體；(4)將上述液體加熱至60_65°C，加入活性炭，攪拌以加速脫色進程；(5)將脫色過濾後得到的含水切割液泵入三效蒸發器，加熱到150°C，蒸發脫水至含水量 1 μ m雜質顆粒和大分子聚乙二醇，即可獲得回收液；(7)將固相物B放入攪拌器中，並加入無離子水進行攪拌使固液比例控制在 7 3，攪拌均勻的液體泵送到多級水力旋流器，得到液體C和液體D ；(8)將液體C泵送到臥式螺旋離心機分離，轉速為1500r/min，得到膏狀矽微粉和水，將膏狀矽微粉打入閃蒸乾燥機，閃蒸溫度為180°C，乾燥得到矽微粉；(9)將液體D泵送到電磁分離機中進行分離，得到液體E和固體鐵粉。固體鐵粉乾燥至無水後，即可得到純淨鐵粉；液體E主要是碳化矽和水的混合物；(10)將液體E泵送到臥式螺旋離心機進行分離，轉速為lOOOr/min，得到膏狀碳化矽，將膏狀碳化矽打入閃蒸乾燥機，閃蒸溫度為180°C，乾燥得到碳化矽粉體；(11)將碳化矽粉體打入氣流分級機，即可得到1200號碳化矽和1200號以下碳化娃。分離得到聚乙二醇90kg，碳化矽80kg，矽微粉10kg，鐵粉1. Okgo整個過程所用的水，經回收處理後，可以重複使用，具有很好的環保優勢。
權利要求
1.一種矽片切割砂漿分離方法，其特徵在於其具體步驟如下(1)砂漿預調製首先對矽片切割砂漿加入水進行砂漿預調製，使待分離的砂漿固液比保持在64左右；(2)—級分離將調製好的砂漿加溫到20-50°C範圍，攪拌使混合液均勻。混合液通過離心機進行一級分離使固液分離，得到液相物A和固相物B，所用離心過程的轉速為 1000-1500r/min ；(3)液相物A處理將液相物A泵送至濾布離心機進行過濾，去除固相微粒，得到的已除去固形物的清澈液體；將上述液體加熱至60-65°C，加入脫色劑，攪拌以加速脫色進程；將脫色後經過二級過濾，以除去吸附雜質後的脫色劑，得到的含水切割液泵入三效蒸發器，加熱到150°C，蒸發脫水；待含水切割液蒸發至含水量 1 μ m雜質顆粒和大分子聚乙二醇，即可獲得聚乙二醇回收液；(4)固相物分離將固相物B放入攪拌器中，並加入無離子水使固液比例控制在7 3 後進行攪拌，攪拌均勻的液體，泵送到多級渦旋分流器得到液體C和液體D ；(5)矽微粉分離將液體C泵送到臥式螺旋離心機，轉速為1000-1500r/min，分離得到膏狀矽微粉和水，將膏狀矽微粉打入閃蒸乾燥機，閃蒸溫度180°C，乾燥得到矽微粉；(6)鐵粉分離將液體D泵送到電磁分離機中進行分離，得到液體E和固體鐵粉；固體鐵粉乾燥至無水後，即可得到純淨鐵粉；(7)碳化矽分離將液體E泵送到臥式螺旋離心機進行分離，轉速為1000-1500r/min， 得到膏狀碳化矽，將膏狀碳化矽打入閃蒸乾燥機，閃蒸溫度180°C，乾燥得到碳化矽粉體，將碳化矽粉體打入氣流分級機，即可得到1200號碳化矽和1200號以下碳化矽。
2.根據權利要求1所述的分離方法，其特徵在於步驟O)中的使用的離心機為臥式螺旋卸料沉降離心機，轉速採用1300r/min。
3.根據權利要求1所述的分離方法，其特徵在於步驟O)中液相物A含有固相微粒的聚乙二醇和水；所得固相物B含有呈膏狀的矽微粉、碳化矽和鐵粉。
4.根據權利要求1所述的分離方法，其特徵在於步驟(3)中脫色劑為活性炭或過硫酸銨。
5.根據權利要求1所述的分離方法，其特徵在於步驟(3)中的精密過濾器選自微孔膜過濾器。
6.根據權利要求1所述的分離方法，其特徵在於步驟(4)中液體C為矽微粉和水的混合物，液體D為碳化矽、鐵粉和水的混合物。
7.根據權利要求1所述的分離方法，其特徵在於步驟中所述的多級渦旋分流器為多柱錐組合式液-液分離用旋流器。
全文摘要
本發明涉及一種矽片切割砂漿分離方法及實現該方法的裝置，主要包括對砂漿的預處理，之後通過離心、過濾等一系列的處理工藝將砂漿中的矽微粉、鐵粉及碳化矽等分別分離出來，採用這種分離方法後，可以將砂漿中的各種可回收物質分離出來，再次利用，實現了循環經濟，降低了企業的成本，增加了產品的附加值。
文檔編號C01B31/36GK102295981SQ20111021007
公開日2011年12月28日 申請日期2011年7月26日 優先權日2011年7月26日
發明者宋文正, 李欣 申請人:李欣