由切割硅片产生的废液的滤饼的处理装置的制作方法

文档序号:12231378阅读:980来源:国知局

本实用新型涉及一种由切割硅片产生的废液的滤饼的处理装置,属于太阳能光伏领域。



背景技术:

自进入本世纪以来光伏产业成为了世界上增长最快的高新技术产业。在各类太阳能电池中,晶体硅(单晶、多晶)太阳能电池占有极其重要的地位,目前占据了光伏市场75%以上的份额。晶体硅太阳能电池利用PN结的光生伏特效应实现光电转换,从发展的观点来看,晶体硅太阳能电池在未来很长的一段时间仍将占据主导地位。随着光伏行业的高速发展,硅片朝着大尺寸、薄片化方向发展,对硅片的切割精度、切割质量和生产成本的要求越来越高。据统计,在太阳能级多晶硅片的制作过程中,硅片的加工成本占到总成本的35%左右,因此,硅晶体切割技术面临新的挑战,是光伏产业发展的重要制约技术。

现有技术中,硅晶体切割技术主要有多线砂浆切割和金刚线切割2种。其中,多线砂浆切割是广泛采用的技术,其加工原理是由切割线的运动将磨料带到切割区域,在切割线的高速运动下,磨料在硅晶体表面滚动、摩擦、嵌入到材料的加工表面,使之产生裂纹和破碎,最终实现材料去除的目的。该技术的关键在于磨料的切割能力以及切割过程中的热力学行为,在实际应用中,选用聚乙二醇和碳化硅配置成悬浮液,通过砂浆管把砂浆罐内的砂浆喷撒到线网上,利用钢线携带砂浆与硅棒相对磨削达到切割的目的,同时,切割中使用过的砂浆通过回流系统再次流回到砂浆罐中,砂浆循环使用直至切割完成。由于在切割过程中砂浆内碳化硅粉的摩擦力及切割中产生的摩擦热量的作用下,部分碳化硅颗粒会破碎成更小的颗粒,同时砂浆内硅粉含量也会逐渐增加,导致砂浆的切割能力下降,影响到硅片表面的平整度及洁净度等相关的性能指标,严重时还会因小颗粒团聚的阻碍加大摩擦力,导致钢线断裂,进而使正在切割的硅棒报废,额外的增加了生产成本。因此,如何更优化的匹配砂浆与切割工艺,使用成本较低的砂浆来完成高效的切割,是各家切片厂重点研发的工艺之一。

针对上述技术问题,目前硅片厂普遍采用砂浆在线回收的方式来解决以上问题,切割后的废砂浆经过高速离心,分离成含有硅粉和小颗粒碳化硅的废液和较大颗粒碳化硅的废渣,其中较大颗粒的碳化硅仍有切割能力,该废渣可重复使用降低成本,而废液则经过压滤,形成滤饼和清液,清液继续循环使用,滤饼报废用于其他行业,不再参与循环。

而金刚线切割是将金刚石采用粘接和电镀的方式固定在直钢丝上进行高速往返切割,其优势主要体现在以下方面:(1) 切割效率提升明显,大大降低了设备折旧;(2) 锯缝损失较少,硅料成本降低;(3) 硅片表面粗糙度及表面残留金属杂质含量低,电池效率有约0.1-0.2%的提升;(4) 环保,使用水性切削液,避免了高COD聚乙二醇的引入。在金刚线切割过程中,使用较为环保的水基切削液,起到分散硅粉、润滑、冷却等作用,随着切割深度的增加,硅粉浓度逐渐从0上升至3%左右,同时切削液的分散效果也逐渐下降,切割进行至后期时,硅粉易团聚,影响钢线切割能力,造成收刀线网抖动,进而产生粘胶面崩边等异常;另外随着切割刀数的增加,硅粉沉积在线切机热交换器、切割室内,增加了设备清洗难度和维保工时,因此,有必要控制线切机内硅粉的含量,获得一个稳定的切割质量以及更高的切割效率。对此,参照砂浆切割中的砂浆在线回收工艺,可以引入在线回收系统,其大致思路如下:金刚线切割的废液通过地沟收集排放至废液罐内,通过膜过滤将清液滤出,形成浓缩液和清液;过滤后的浓缩液由泵组输送至板式压滤机,经过压滤形成滤饼。

然而,据调查,许多硅片厂在储运该滤饼时,尤其是夏季高温,均发生过不同程度的滤饼燃烧事故。经分析发现,滤饼内硅粉的粒径较小,化学反应活性强,现有技术中对上述滤饼不做特殊处理,只是自然风干。但是,由于滤饼内含有水分,硅粉与水发生反应生成氢气,此反应为放热反应,当氢气含量达到一定程度时,发生氢气爆燃。

因此,开发一种由切割硅片产生的滤饼的处理装置,以避免滤饼燃烧事故的发生,显然具有积极的现实意义。



技术实现要素:

本实用新型的目的是提供一种由切割硅片产生的废液的滤饼的处理装置。

为达到上述目的,本实用新型采用的技术方案是:一种由切割硅片产生的废液的滤饼的处理装置,包括加料机构和热风干燥机;

所述加料机构的输出端与热风干燥机连接。

上文中,对于砂浆切割技术,由切割硅片产生的废砂浆先经过高速离心,分离成含有硅粉和小颗粒碳化硅的废液和较大颗粒碳化硅的废渣,其中,废液经过压滤形成滤饼和清液;所述的滤饼就是由此得到的;对于金刚线切割技术,切割产生的废液通过膜过滤将清液滤出,形成浓缩液和清液;过滤后的浓缩液由泵组输送至板式压滤机,经过压滤形成滤饼,这套工艺属于现有技术。

滤饼通过加料机构进入热风干燥机,通过热风循环,对硅粉进行快速干燥处理,避免滤饼在夏季高温天气发生的燃烧事故,实现滤饼的安全环保处理。

本实用新型选择热风干燥机,结合干燥机后续的微粉收集装置和排风装置迅速将硅粉和气体排出,以防在干燥的过程中滤饼中的硅粉和水反应发生爆炸。

优选的,所述加料机构为螺旋加料器。

螺旋加料器可以在传输的同时将物料搅拌、混合、加热或冷却。从结构来看,螺旋加料器可大致分为传动装置、轴承、壳体和螺旋轴;其中,螺旋轴是加料器的主要构件。螺旋加料器在转运滤饼的同时,能将大块滤饼压碎,便于后续干燥处理。加料器包括输入端和输出端,输入端通过传送机构将滤饼传输至加料器口部,输出端连接闪蒸干燥机。

优选的,所述螺旋加料器包括输入端和输出端,输入端通过传送机构将滤饼传输至加料器口部,输出端与热风干燥机连接。

优选的,所述热风干燥机为闪蒸干燥机。

闪蒸干燥机是由热空气切线进入干燥器底部,在搅拌器带动下形成强有力的旋转风场;物料由螺旋加料器进入干燥器内,在高速旋转搅拌桨的强烈作用下,物料受撞击、磨擦及剪切力的作用下得到分散,块状物料迅速粉碎,与热空气充分接触、受热、干燥;干燥好的物料被气流携带进入收尘系统进行收集处理,符合环保要求含尘量的尾气则由引风机排空,完成整个干燥过程。

上述技术方案中,所述闪蒸干燥机包括收尘系统和除尘装置。

干燥好的物料被气流携带进入收尘系统进行收集处理,尾气则经除尘装置处理后由引风机排空,此时的尾气符合环保要求含尘量。

优选的,还包括空气净化器,所述热风干燥机的尾气由空气净化器处理后排入大气。所述空气净化器的作用是进一步净化尾气,使尾气符合环保要求含尘量。

上述技术方案中,所述处理装置中加料机构的输入端与用于金刚线切割的废液回收模块连接;

所述用于金刚线切割的废液回收模块包括过滤模块和压滤模块,所述过滤模块的清液输出端设置在线监测装置和补液装置,监测清液内冷却液的含量,实时补充新的冷却液。

在线监测装置和补液装置可以在线监测清液COD(chemical oxygen demand化学需氧量),根据COD测算出清液内冷却液的含量,监测清液内冷却液的含量,实时补充新的冷却液,保持清液内冷却液浓度的稳定。

上文中,所述过滤模块为过滤膜,比如选择4~5组无机陶瓷膜进行过滤。

由于上述技术方案运用,本实用新型具有下列优点:

1、本实用新型设计了一种新的由切割硅片产生的废液的滤饼的处理装置,可以直接将滤饼通过加料机构进入热风干燥机,通过热风循环,对硅粉进行快速干燥处理,避免滤饼在夏季高温天气发生的燃烧事故,实现滤饼的安全环保处理;实际应用证明,采用本实用新型的装置处理之后的滤饼基本上不会产生燃烧事故,取得了显著的效果;

2、本实用新型可以直接和现有工艺中的板式压滤机连接使用,不需要对现有设备进行改造,结构简单,推广性高,成本低,通过少量的投入,可实现砂浆滤饼的安全环保处理,消除了砂浆滤饼在夏季高温天气发生的燃烧事故的隐患;因而适于推广应用;

3、本实用新型的加料机构和热风干燥机均可以采用现有设备,因而易于实现。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步描述:

实施例一

参见附图1所示,一种由切割硅片产生的废液的滤饼的处理装置,包括加料机构和热风干燥机;

所述加料机构为螺旋加料器。

螺旋加料器可以在传输的同时将物料搅拌、混合、加热或冷却。从结构来看,螺旋加料器可大致分为传动装置、轴承、壳体和螺旋轴;其中,螺旋轴是加料器的主要构件。螺旋加料器在转运滤饼的同时,能将大块滤饼压碎,便于后续干燥处理。加料器包括输入端和输出端,输入端通过传送带将滤饼传输至加料器口部,输出端连接闪蒸干燥机。

所述热风干燥机为闪蒸干燥机。

闪蒸干燥机是由热空气切线进入干燥器底部,在搅拌器带动下形成强有力的旋转风场;物料由螺旋加料器进入干燥器内,在高速旋转搅拌桨的强烈作用下,物料受撞击、磨擦及剪切力的作用下得到分散,块状物料迅速粉碎,与热空气充分接触、受热、干燥;干燥好的物料被气流携带进入收尘系统进行收集处理,符合环保要求含尘量的尾气则由引风机排空,完成整个干燥过程。

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