矽片切割廢砂漿中矽與碳化矽分離回收裝置的製作方法
2023-04-23 10:00:06 1
專利名稱：矽片切割廢砂漿中矽與碳化矽分離回收裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及太陽能、電子行業矽片切割加工的副產物廢砂漿的回收利用技術領域，具體是一種矽片切割廢砂漿中矽與碳化矽分離回收裝置。
背景技術：
目前，工業切割生產太陽能矽棒時不斷排放出大量廢砂漿，這些砂漿中通常含有聚乙二醇、碳化矽以及貴重的高純矽粉。矽屑的產生不僅降低了切割液的性能，而且導致矽的使用率下降。與此同時，在光伏發電產業中矽片幾乎佔了 50%的成本。因此，如何降低矽片成本和工藝加工成本成了降低太陽能電池總成本的關鍵環節。通過對廢砂漿中有價組分進行分析以及市場價值評估，我們發現每噸廢砂漿中含有8% 9%的高純矽，價值為4萬 4. 5萬元；含有左右的聚乙二醇，價值為0. 45 萬元；含有33%的碳化矽微粉，價值為0. 50萬元。可以看出，廢砂漿所含各物質中單晶矽的價值最大。從單晶矽的能源戰略意義和價值評估可以看出，回收廢砂漿中的單晶矽意義非凡。目前，人們把重點放在聚乙二醇和碳化矽的回收方面。其實，廢砂漿回收是一個系統的工程，它還包括單晶矽微粉與碳化矽微粉的分離。只有將各項工作都做好，才能真正意義上降低矽片生產成本。專利201010140008. X中提到了電泳分離的方法，採用常規電泳裝置利用電場來實現矽與碳化矽的分離，其存在的主要問題是顆粒狀態的矽與碳化矽並不是真正離子，兩種顆粒在水平方向移向正負極板時空間位阻大、受重力影響大，分離不清晰；樣品分類收集難，獲得產品純度低，需要增加很多次重複分離工作，產業化程度低。本實用新型採用垂直電泳裝置分離單晶矽微粉與碳化矽微粉，選用密度介於矽與碳化矽之間的重液作為介質，克服了水平電泳帶來的重力影響的問題，提高了產品純度。從而為我國光伏發電產業的可持續發展提供強有力的技術支持。
實用新型內容本實用新型的目的，是提供一種矽片切割廢砂漿中矽和碳化矽的分離裝置。一種矽片切割廢砂漿中矽與碳化矽分離回收裝置，進口管1連接到垂直電泳槽筒體2上，在垂直電泳槽中上方為陽極電極管3，下方為陰極電極管4。陽極電極管由一根主電極管和相垂直的副電極管組成，陽極電極管下方有若干小孔。陽極電極管主電極管出口連接矽出口管5，矽出口管另一側連接矽出口泵6，矽出口泵連接到矽回收罐7中；陰極電極管也是由一根主電極管和相垂直的副電極管組成，陰極電極管上方有若干小孔，陰極電極管主電極管連接碳化矽出口管8，碳化矽出口管另一側連接碳化矽出口泵9，碳化矽出口泵連接到碳化矽回收罐10中，外置電源11正極連接到陽極電極管上，負極連接到陰極電極管上。由於矽和碳化矽粒徑較細，非常容易吸附到電極上不易出料，為了解決該問題，實現裝置的連續運行，本實用新型在電極的設計上，採用了電極管的形式，並且在電極管上開了若干小孔，這樣當矽或碳化矽附著到電極上後，通過連接到電極管外的泵的作用下，矽或碳化矽穿過小孔進入到主電極管中從而帶出電解槽，實現裝置的連續化出料。所述的電泳槽可以採用注塑材料整體加工成形，或者採用金屬材料分體做成。所述的電極材料可採用金屬及合金做成。本實用新型所涉及到的矽與碳化矽分離裝置其工作原理特徵在於一定條件下， 矽粒子帶負電荷受到向上的電泳場力，同時電解液為重液，其密度介於矽和碳化矽之間，重液作用下矽粒子同時受到向上的浮力。在電泳場力和浮力的共同作用下可以克服向下的重力。使矽粒子附著在頂部的陽極電極上。而碳化矽粒子在此條件下帶正電荷受到向下的電場力的作用，同時其密度大於重液，在電場力和重力的作用下可以克服向上的浮力，從而使碳化矽粒子附著在底部的陰極電極上。本實用新型廢砂漿回收裝置取得的技術進步(1)本實用新型涉及到的固固分離裝置採用垂直電泳分離裝置，克服了水平電泳帶來的重力影響的問題，提高了產品純度。(2)本實用新型涉及到的固固重液垂直電泳分離裝置，採用的電極設計新穎，實現連續化操作，提高效率。
圖1 本實用新型的矽與碳化矽分離裝置工作流程圖。圖2 本實用新型的矽與碳化矽分離裝置電泳槽結構圖。圖3 本實用新型的矽與碳化矽分離裝置工作原理圖。
具體實施方式
下面結合實施例及附圖1，圖2，圖3對本實用新型作進一步詳細說明。本實用新型所涉及的矽與碳化矽分離裝置工作原理如下將處理好的廢砂漿重液懸浮液，由分離裝置進口管1進入垂直電泳分離槽2中。由外置電源11接通電泳槽中的電極管。垂直電泳槽上方為陽極電極管3，下方為陰極電極管4。電壓控制在1-10V，在電場力和浮力的共同作用下克服向下的重力，陽極電極附近蓄積了一些矽粒子，在矽出口泵6的抽力作用下通過陽極電極管3下方的小孔進入電極管主管內，由泵泵出電泳槽，通過矽出口管5到矽回收罐內7。碳化矽粒子在此條件下帶正電荷受到向下的電場力的作用，同時其密度大於重液，在電場力和重力的作用下克服向上的浮力，從而使陰極電極管4附近蓄積了一些碳化矽粒子，在碳化矽出口泵9的抽力作用下通過陰極電極管上方的小孔進入電極管主管內，由泵泵出電泳槽，通過碳化矽出口管8到碳化矽回收罐內10。實施例1 本實用新型所涉及的矽與碳化矽分離裝置電泳槽採用有機玻璃注塑而成。電極材料採用不鏽鋼。進口管1連接到垂直電泳槽筒體2上，在垂直電泳槽中上方為陽極電極管3，下方為陰極電極管4，陽極電極管由一根主電極管和相垂直的副電極管組成，陽極電極管下方有小孔，陽極電極管主電極管出口連接矽出口管5，矽出口管另一側連接矽出口泵 6，矽出口泵連接到矽回收罐7中；陰極電極管也是由一根主電極管和相垂直的副電極管組成，陰極電極管上方有小孔，陰極電極管主電極管連接碳化矽出口管8，碳化矽出口管另一側連接碳化矽出口泵9，碳化矽出口泵連接到碳化矽回收罐10中，外置電源11正極連接到陽極電極管上，負極連接到陰極電極管上。實施例2:本實用新型所涉及的矽與碳化矽分離裝置電泳槽採用不鏽鋼加工而成。電極材料採用鈦材料。進口管1連接到垂直電泳槽筒體2上，在垂直電泳槽中上方為陽極電極管3， 下方為陰極電極管4，陽極電極管由一根主電極管和相垂直的副電極管組成，陽極電極管下方有小孔，陽極電極管主電極管出口連接矽出口管5，矽出口管另一側連接矽出口泵6，矽出口泵連接到矽回收罐7中；陰極電極管也是由一根主電極管和相垂直的副電極管組成， 陰極電極管上方有小孔，陰極電極管主電極管連接碳化矽出口管8，碳化矽出口管另一側連接碳化矽出口泵9，碳化矽出口泵連接到碳化矽回收罐10中，外置電源11正極連接到陽極電極管上，負極連接到陰極電極管上。從以上描述可知，本實用新型裝置實現了矽片切割廢砂漿中矽與碳化矽的分離回收。本實用新型涉及到的固固垂直電泳分離裝置克服了水平電泳帶來的重力影響的問題， 提高了產品純度。該裝置電極設計新穎，實現連續化操作，提高效率。
權利要求1.一種矽片切割廢砂漿中矽與碳化矽分離回收裝置，其特徵是進口管(1)連接到垂直電泳槽筒體( 上，在垂直電泳槽中上方為陽極電極管C3)下方為陰極電極管，陽極電極管由一根主電極管和相垂直的副電極管組成，陽極電極管下方有小孔，陽極電極管主電極管出口連接矽出口管(5)，矽出口管另一側連接矽出口泵(6)，矽出口泵連接到矽回收罐(7)中；陰極電極管也是由一根主電極管和相垂直的副電極管組成，陰極電極管上方有小孔，陰極電極管主電極管連接碳化矽出口管(8)，碳化矽出口管另一側連接碳化矽出口泵 (9)，碳化矽出口泵連接到碳化矽回收罐(10)中，外置電源(11)正極連接到陽極電極管上， 負極連接到陰極電極管上。
2.根據權利要求1所述的矽片切割廢砂漿中矽與碳化矽分離回收裝置，其特徵是電極採用了電極管的形式，陰陽極電極管均由一根主電極管和相垂直的副電極管組成，並且在電極管上開了若干小孔。
3.根據權利要求1所述的矽片切割廢砂漿中矽與碳化矽分離回收裝置，其特徵在於 電泳槽採用注塑材料整體加工成形，或者採用金屬材料分體做成。
4.根據權利要求2所述的矽片切割廢砂漿中矽與碳化矽分離回收裝置，其特徵在於 電極採用金屬及合金材料。
專利摘要一種矽片切割廢砂漿中矽與碳化矽固固分離回收的裝置進口管連接到垂直電泳槽筒體上，在垂直電泳槽中上方為陽極電極管，下方為陰極電極管，陽極電極管主電極管出口連接矽出口管，矽出口管另一側連接矽出口泵，矽出口泵連接到矽回收罐中；陰極電極管主電極管連接碳化矽出口管，碳化矽出口管另一側連接碳化矽出口泵，碳化矽出口泵連接到碳化矽回收罐中，外置電源正極連接到陽極電極管上，負極連接到陰極電極管上。本實用新型在電極的設計上，採用了電極管的形式，並且在電極管上開了若干小孔，這樣當矽或碳化矽附著到電極上後，通過連接到電極管外的泵的作用下，矽或碳化矽穿過小孔進入到主電極管中從而帶出電解槽，實現裝置的連續化出料。該裝置克服了水平電泳帶來的重力影響的問題，提高了產品純度。
文檔編號C10M175/00GK202030529SQ20112004545
公開日2011年11月9日 申請日期2011年2月23日 優先權日2011年2月23日
發明者丁輝, 張瑞玲, 張豔華, 李鑫鋼, 王哲, 羅偉 申請人:天津大學