从晶硅太阳电池废酸液中回收HNO₃和HF混合液的设备的制造方法

从晶硅太阳电池废酸液中回收HNO₃和HF混合液的设备的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种从晶硅太阳电池废酸液中回收HNO3和HF混合液的设备，包括依次通过管道连接的用于向所述废酸液中滴加浓硫酸并静置沉淀的搅拌沉淀罐、用于对搅拌沉淀罐中排出的上清液加热蒸馏的蒸压釜、用于冷凝蒸压釜中蒸汽的冷凝器和用于存储冷凝器中回收液的回收液暂存罐、用于储存浓硫酸的浓硫酸存储罐、用于储存废酸液的废酸液存储罐和外围酸液存储罐；所述搅拌沉淀罐的顶部分别与浓硫酸存储罐的底部、废酸液存储罐的底部通过管道连接；所述外围酸液存储罐与回收液暂存罐通过管道连接。该设备能够统一回收晶硅太阳电池前清洗和后清洗工艺排放的废酸液中的HNO3/HF酸，可大量节省清洗酸液的用量，降低清洗制成的成本，并减少环境污染。
【专利说明】
从晶硅太阳电池废酸液中回收HNO3和HF混合液的设备
技术领域
[0001]本实用新型涉及太阳电池清洗液的回收设备领域，具体涉及一种从晶硅太阳电池废酸液中回收HNO3和HF混合液的设备。
【背景技术】
[0002]多晶硅太阳电池的清洗工艺分为前清洗和后清洗，前清洗的目的是制绒，后清洗的目的是刻蚀PN节边缘。前清洗和后清洗的主要药液是HNO3和HF的混合溶液即酸液，对表面硅片进行腐蚀。在生产的过程中，酸槽药液的添加，分为初次配液和生产过程中的自动补加。其中，自动补加的药液一旦多出机台的设定值，就会把槽体内多余的酸液当作废液排掉。例如:目前湖北天合公司使用的捷佳创清洗机台，前清洗和后清洗因为药液补偿的原因，制绒槽或刻蚀槽每天要排出200L-300L的废酸液。按照前清洗5台设备，后清洗5台设备，每天排出2000L-3000L的废酸液。并且，在正常生产过程中，药液寿命到期时，还需要全面更换机台药液，也会排出大量废酸液，理论计算表明，清洗酸液的利用率仅为10%-20%。
[0003]大量的酸液作为废液排出，增加了制成成本，并且在废液的处理过程中，浪费大量的人力物力，造成经济损失。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是针对现有技术的不足提供一种从晶硅太阳电池废酸液中回收HNO3和HF混合液的设备，统一回收晶硅太阳电池前清洗和后清洗工艺排放的废酸液中的HN03/HF酸，经过工艺配比调试，回收到外围酸液存储罐，再次投入生产使用，可以大量节省太阳电池制造过程中清洗酸液的用量，并且可以大幅度降低清洗制成的成本，并减少太阳电池制造过程中废酸液对环境的污染。
[0005]—种从晶硅太阳电池废酸液中回收HNO3和HF混合液的设备，包括依次通过管道连接的用于向所述废酸液中滴加浓硫酸并静置沉淀的搅拌沉淀罐、用于对搅拌沉淀罐中排出的上清液加热蒸馏的蒸压釜、用于冷凝蒸压釜中蒸汽的冷凝器和用于存储冷凝器中回收液的回收液暂存罐，还包括用于储存浓硫酸的浓硫酸存储罐、用于储存废酸液的废酸液存储罐和外围酸液存储罐;所述搅拌沉淀罐的顶部分别与浓硫酸存储罐的底部、废酸液存储罐的底部通过管道连接;所述外围酸液存储罐与回收液暂存罐通过管道连接。
[0006]所述设备能够实现对晶硅太阳电池前清洗的制绒槽和后清洗的刻蚀槽排出的酸性废液(即HNO3和HF混合溶液)统一回收，然后统一处理，再进行工艺配比调试，达到生产需求。
[0007]所述蒸压釜内的蒸馏温度为120°C_140°C，压力为0.8MPa_1.2MPa，包含但是并不限于此范围。
[0008]所述搅拌沉淀罐的材料选用玻璃钢，包含但是并不限于此范围。所述蒸压釜的内壁材料选用哈氏合金或者聚四氟乙烯，包含但是并不限于此范围。所述冷凝器、回收液暂存罐、外围酸液存储罐以及蒸馏回收的管道的材质选用玻璃、玻璃钢、聚碳酸酯(PC)树脂或其它非金属耐高温材料中的一种，严格避免金属离子对回收液的污染。所述冷凝器、回收液暂存罐、外围酸液存储罐以及蒸馏回收的管道四者的材质可以相同也可以不同。
[0009]所述蒸压釜的加热方式可选用导热油加热、电阻丝加热或者其它加热方式，包含但并不限于此方式。
[0010]所述废酸液存储罐设有第一进口和第二进口，第一进口用于与晶硅太阳电池前清洗的制绒槽的废酸液排出口连接，第二进口用于与晶硅太阳电池后清洗的刻蚀槽的废酸液排出口连接。
[0011]所述外围酸液存储罐设有HNO3入口、HF入口和取样口 ；HN03入口、HF入口分别用于添加HNO3和HF，对回收液中HNO3和HF的摩尔配比进行调整;取样口用于采集回收液用以进行回收液中HNO3和HF的摩尔配比的分析。所述外围酸液存储罐可并列设置多个，方便配制不同摩尔配比的HNO3和HF混合溶液进行储备。
[0012]所述管道上设置有栗，用于输送液体。
[0013]所述浓硫酸存储罐用于向搅拌沉淀罐中加入浓硫酸，加入浓硫酸的目的是提供高酸性的条件，将废酸液中的杂质和部分离子以硫酸盐的形式沉淀，然后利用硫酸和硝酸沸点和挥发性的不同(即蒸馏温度的不同)，蒸馏回收HNO3和HF。
[0014]所述浓硫酸的用量为废酸液体积的10%_40%。所述浓硫酸的质量百分浓度大于等于70%。
[0015]所述加热蒸馏采用加热减压蒸馏。
[0016]所述加热蒸馏的温度为120°(:-140°(:，压力为0.810^-1.210^。
[0017]所述加热蒸馏的过程中可以通入氮气，以加速蒸馏速度和提高蒸馏浓度。
[0018]所述冷凝蒸汽得到的回收液为HNO3和HF的混合溶液，摩尔配比仅需要简单的从新调整至晶硅太阳电池前清洗和后清洗工艺中所用HNO3和HF混合液的摩尔配比后即可再次投入生产使用。
[0019]本实用新型具有以下有益效果:
[0020]本实用新型从晶硅太阳电池废酸液中回收HNO3和HF混合液的设备，能够实现对晶硅太阳电池前清洗和后清洗工艺排放的废酸液的统一回收，然后统一处理，回收到外围酸液存储罐，再进行工艺配比调试，达到生产需求再次投入生产使用，可以大量节省太阳电池制造过程中清洗酸液的用量，并且可以大幅度降低清洗制成的成本，并减少太阳电池制造过程中废酸液对环境的污染。
【附图说明】
[0021 ]图1为本实用新型从晶硅太阳电池废酸液中回收HNO3和HF混合液的设备的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]以下结合附图与实施例对本实用新型作进一步详细描述。
[0023]实施例1
[0024]如图1所示，从晶硅太阳电池废酸液中回收HNO3和HF混合液的设备包括依次通过管道连接的用于向废酸液中滴加浓硫酸并静置沉淀的搅拌沉淀罐3、用于对搅拌沉淀罐3中排出的上清液加热蒸馏的蒸压釜4、用于冷凝蒸压釜4中蒸汽的冷凝器5和用于存储冷凝器5中回收液的回收液暂存罐6。该设备能够回收利用晶硅太阳电池前清洗的制绒槽和后清洗的刻蚀槽排出的酸性废液(即HNO3和HF混合溶液)。
[0025]该设备还包括用于储存浓硫酸的浓硫酸存储罐2、用于储存废酸液的废酸液存储罐I和外围酸液存储罐10;搅拌沉淀罐3的顶部分别与浓硫酸存储罐2的底部、废酸液存储罐I的底部通过管道连接;外围酸液存储罐10与回收液暂存罐6通过管道连接。
[0026]废酸液存储罐I设有第一进口7和第二进口 8，第一进口 7用于与晶硅太阳电池前清洗的制绒槽的废酸液排出口连接，第二进口8用于与晶硅太阳电池后清洗的刻蚀槽的废酸液排出口连接。
[0027]外围酸液存储罐10设有HNO3入口、HF入口和取样口 ；ΗΝ03入口、HF入口分别用于添加HNO3和HF，对回收液中HNO3和HF的摩尔配比进行调整;取样口用于采集回收液用以进行回收液中HNO3和HF的摩尔配比的分析。外围酸液存储罐10可并列设置多个，方便配制不同摩尔配比的HNO3和HF混合溶液进行储备。管道上均设置有栗9(例如离心栗)，用于输送液体。
[0028]蒸压釜4内的蒸馏温度为120°C_140°C，压力为0.8MPa_1.2MPa，包含但是并不限于此范围。蒸压釜4的加热方式可选用导热油加热、电阻丝加热或者其它加热方式，包含但并不限于此方式。
[0029]搅拌沉淀罐3的材料选用玻璃钢，搅拌沉淀罐3附带设置有人孔、排污口和搅拌桨，包含但是并不限于此范围。蒸压釜4的内壁材料选用哈氏合金或者聚四氟乙烯，包含但是并不限于此范围。冷凝器5、回收液暂存罐6、外围酸液存储罐10以及蒸馏回收的管道的材质选用玻璃、玻璃钢、聚碳酸酯(PC)树脂或其它非金属耐高温材料中的一种。严格避免金属离子对回收液的污染。冷凝器5、回收液暂存罐6、外围酸液存储罐10以及蒸馏回收的管道四者的材质可以相同也可以不同。
[0030]本实用新型设备工作时，将晶硅太阳电池前清洗制绒槽排放的废酸液和后清洗刻蚀槽排放的废酸液分别通过废酸液存储罐I的第一进口 7和第二进口 8统一排放到废酸液存储罐I内；然后将废酸液存储罐I中的废酸液通过栗9抽取到搅拌沉淀罐3内，在搅拌的条件下，通过栗9抽取浓硫酸存储罐2中的浓硫酸滴加到搅拌沉淀罐3内；滴加完浓硫酸之后，搅拌10min-30min，静置沉淀后将搅拌沉淀罐3内的上清液通过栗9抽取至蒸压釜4内；然后对蒸压釜4内上清液进行加热减压蒸馏，蒸压釜4内的蒸馏温度为120°C-140°C，压力为
0.8MPa-l.2MPa，蒸汽经冷凝器5冷凝后排出回收液至回收液暂存罐6中；再将回收液暂存罐6中的回收液通过栗9转移至外围酸液存储罐10，分析外围酸液存储罐10中回收液的HNO3和HF的摩尔比，根据分析结果调整HNO3和HF的摩尔比至所需值，得到能够重新用于晶硅太阳电池前清洗和后清洗工艺的HNO3和HF混合液，备生产车间使用。
[0031]实施例2
[0032]采用实施例1中的设备，该设备的设计要求如下:
[0033]搅拌沉淀罐3为玻璃钢材质，附带人孔、排污口和搅拌桨，搅拌沉淀罐3主体容积为1000L(去封头)；蒸压釜4主体材质为304合金，釜内壁材料为聚四氟乙烯，加热方式为导热油加热(加热温度为1800C，加热速率:2h达到加热效果，保温8h)，蒸压釜4主体容积为500L(去封头)；冷凝器5、回收液暂存罐6、外围酸液存储罐10以及蒸馏回收的管道的材质为玻璃钢。
[0034]收集晶硅太阳电池前清洗和后清洗工艺排放的废酸液;将400L的废酸液栗到搅拌沉淀罐3内，在搅拌的条件下，向废酸液中滴加100L质量百分浓度85%浓硫酸，浓硫酸滴加完后再搅拌冷却30min，静置沉淀后将上清液栗到蒸压釜4内加热减压蒸馏，釜内蒸馏温度为140°C、压力为0.8Mpa，直到蒸馏的抽样的酸液pH值小于2为止停止蒸馏。冷凝器5冷凝蒸汽得到回收液，分析回收液中HNO3和HF的摩尔比，根据分析结果调整HNO3和HF的摩尔比至所需值，得到能够重新用于晶硅太阳电池前清洗和后清洗工艺的HNO3和HF混合液，备生产车间使用。
[0035]所得回收液经检测其成分为HNO3和HF，不含金属杂质，回收率达87%。
[0036]实施例3
[0037]采用实施例1中的设备，该设备的设计要求如下:
[0038]搅拌沉淀罐3为玻璃钢材质，附带人孔、排污口和搅拌桨，搅拌沉淀罐3主体容积为1500L(去封头)；蒸压爸4主体材质为304合金，爸内壁材料为哈氏合金，加热方式为电阻丝加热(加热温度为200°C，加热速率:3h达到加热效果，保温8h)，蒸压釜4主体容积为1000L(去封头)；冷凝器5、回收液暂存罐6、外围酸液存储罐10以及蒸馏回收的管道的材质为PC树脂。
[0039]收集晶硅太阳电池前清洗和后清洗工艺排放的废酸液;将800L的废酸液栗到搅拌沉淀罐3内，在搅拌的条件下，向废酸液中滴加200L质量百分浓度90%浓硫酸，浓硫酸滴加完后再搅拌冷却30min，静置沉淀后将上清液栗到蒸压釜4内加热减压蒸馏，釜内蒸馏温度为140°C、压力为1.2Mpa，直到蒸馏的抽样的酸液中硝酸的浓度低于10%为止停止蒸馏。冷凝器5冷凝蒸汽得到回收液，分析回收液中HNO3和HF的摩尔比，根据分析结果调整HNO3和HF的摩尔比至所需值，得到能够重新用于晶硅太阳电池前清洗和后清洗工艺的HNO3和HF混合液，备生产车间使用。
[0040]所得回收液经检测其成分为HNO3和HF，不含金属杂质，回收率达89%。
[0041 ] 实施例4
[0042]设备同实施例2。
[0043]收集晶硅太阳电池前清洗和后清洗工艺排放的废酸液;将400L的废酸液栗到搅拌沉淀罐3内，在搅拌的条件下，向废酸液中滴加40L质量百分浓度95%浓硫酸，浓硫酸滴加完后再搅拌冷却lOmin，静置沉淀后将上清液栗到蒸压釜4内加热减压蒸馏，釜内蒸馏温度为120°C、压力为1.2Mpa，直到蒸馏的抽样的酸液pH值小于2为止停止蒸馏。冷凝器5冷凝蒸汽得到回收液，分析回收液中HNO3和HF的摩尔比，根据分析结果调整HNO3和HF的摩尔比至所需值，得到能够重新用于晶硅太阳电池前清洗和后清洗工艺的HNO3和HF混合液，备生产车间使用。
[0044]所得回收液经检测其成分为HNO3和HF，不含金属杂质，回收率达80%。
[0045]实施例5
[0046]设备同实施例3。
[0047]收集晶硅太阳电池前清洗和后清洗工艺排放的废酸液;将800L的废酸液栗到搅拌沉淀罐3内，在搅拌的条件下，向废酸液中滴加320L质量百分浓度70%浓硫酸，浓硫酸滴加完后再搅拌冷却lOmin，静置沉淀后将上清液栗到蒸压釜4内加热减压蒸馏，加热减压蒸馏的过程中通入氮气，釜内蒸馏温度为120°C、压力为IMpa，直到蒸馏的抽样的酸液中硝酸的浓度低于10%为止停止蒸馏。冷凝器5冷凝蒸汽得到回收液，分析回收液中HNO3和HF的摩尔比，根据分析结果调整HNO3和HF的摩尔比至所需值，得到能够重新用于晶硅太阳电池前清洗和后清洗工艺的HNO3和HF混合液，备生产车间使用。
[0048]所得回收液经检测其成分为HNO3和HF，不含金属杂质，回收率达83%。
【主权项】
1.一种从晶硅太阳电池废酸液中回收HNO3和HF混合液的设备，其特征在于，包括依次通过管道连接的用于向所述废酸液中滴加浓硫酸并静置沉淀的搅拌沉淀罐、用于对搅拌沉淀罐中排出的上清液加热蒸馏的蒸压釜、用于冷凝蒸压釜中蒸汽的冷凝器和用于存储冷凝器中回收液的回收液暂存罐，还包括用于储存浓硫酸的浓硫酸存储罐、用于储存废酸液的废酸液存储罐和外围酸液存储罐;所述搅拌沉淀罐的顶部分别与浓硫酸存储罐的底部、废酸液存储罐的底部通过管道连接;所述外围酸液存储罐与回收液暂存罐通过管道连接。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述搅拌沉淀罐的材料为玻璃钢;所述蒸压釜的内壁材料为哈氏合金或者聚四氟乙烯;所述冷凝器、回收液暂存罐、外围酸液存储罐以及蒸馏回收的管道的材质为玻璃、玻璃钢、聚碳酸酯树脂或其它非金属耐高温材料中的一种。3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述蒸压釜的加热方式为导热油加热或电阻丝加热。4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述废酸液存储罐设有第一进口和第二进口，第一进口用于与晶硅太阳电池前清洗的制绒槽的废酸液排出口连接，第二进口用于与晶硅太阳电池后清洗的刻蚀槽的废酸液排出口连接。5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述外围酸液存储罐设有HNO3入口、HF入口和取样口。6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述外围酸液存储罐并列设置多个。
【文档编号】C01B7/19GK205687715SQ201620204596
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年3月17日 公开号201620204596.1, CN 201620204596, CN 205687715 U, CN 205687715U, CN-U-205687715, CN201620204596, CN201620204596.1, CN205687715 U, CN205687715U
【发明人】冯强
【申请人】常州天合光能有限公司, 湖北天合光能有限公司