本发明涉及光伏晶硅使用金刚线切割后的含硅废液的处理方法及系统。
背景技术：
金刚线切割广泛用于切割各种金属和非金属复合材料，如陶瓷、玻璃、岩石、宝石、玉石、陨石、单晶硅、碳化硅、多晶硅、耐火砖、环氧板、铁氧体、pcb以及建筑材料、牙科材料、生物及仿生复合材料等，特别适用于切割高硬度、高价值、易破碎的各种脆性晶体。
使用金刚线切割硅棒生产太阳能级硅片或半导体硅片过程中，为了减少金刚线切割时硅晶圆表面产生缺陷或破裂的情形以及降低硅片厚度变化量(ttv)，切割过程中需要使用具有润滑、冷却、润湿和清洗等作用的切割液(或冷却液)，切割液的成分主要是水和少量表面活性剂等，以降低切割过程中的机械应力和热应力损害。因此，金刚线对晶体硅切割后废液的成分为：水基冷却液、硅粉和少量其它固体杂质如金刚石小颗粒。
目前，在光伏金刚线切割硅片技术领域，将切割以后的废液直接排掉，或者进入污水处理厂进行处理，残留的硅粉不仅影响废水的cod指标，同时这些硅粉也被直接排掉，经济上计算不仅需要缴纳高昂的污水处理费，同时硅粉也不能回收利用。
根据计算：比如使用70微米母线基材的金刚线，外径约为85微米，硅片目标厚度为195微米，导轮槽距约为270微米，切割的硅粉损失为金刚线的外径损失部分，约占到85/270＝31.5％。这部分硅粉如果能回收利用，收益非常的巨大。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种金刚线切割后废液的处理利用方法及系统，具有工艺能耗低、回收效率高等优点。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
本发明提供一种金刚线切割后废液的处理利用方法，包括如下步骤：s1.将金刚线切割后废液通过沉淀的方式进行第一次固液分离，以去除部分固体，获得第一清液；
s2.将所述第一清液的一部分回流与金刚线切割的冷却液混合；将所述第一清液的另一部分通过溢流的方式收集，然后通过过滤的方式进行第二次固液分离，分别收集固体和液体，该固体回收利用，该液体即第二清液；
s3.将所述第二清液回流与金刚线切割的冷却液混合。
在上述方法中，步骤s3中所述回流通过自压力流的方式进行；
步骤s3中所述回流前还包括将所述第二清液使用浓缩的冷却液进行调节的步骤；
步骤s1中所述沉淀为静置沉淀、非化学试剂沉淀，以减少额外化学试剂的引入。
在上述方法中，所述步骤s2中收集的固体依所述金刚线切割的材料不同而不同；如在切割晶体硅制备硅片时，所述固体主要指硅粉。
在上述方法中，所述固体为硅粉，步骤s2中所述过滤的方式为压滤，优选为板式压滤。
所述板式压滤的滤布具体可为高压隔膜压滤机用滤布，规格为：丙纶108c普通型，滤板尺寸1250*1250型，滤布平方克重≥600克，单面压光，顶部为挂布销固定或是扎带固定，滤布中间孔扎线部分刷胶到位。
本发明还提供了一种金刚线切割后废液的处理利用系统，包括：第一废液收集单元、第二废液收集单元、过滤单元、清液收集单元和硅粉回收单元；
所述第一废液收集单元用于对切割后废液进行沉淀，包括：至少一个废液收集罐，每个所述废液收集罐上设有第一废液进口、第一废液溢流出口和第一废液出口；所述第一废液进口与金刚线切割装置的废液出口连通；所述第一废液出口与金刚线切割装置的冷却液供给系统连通(用于将经过沉淀的切割后废液回流作为部分冷却液利用)；
所述第二废液收集单元用于收集从所述第一废液溢流出口溢流出来的废液，包括：至少一个废液收集池，每个所述废液收集池上设有第二废液进口和第二废液出口；所述第二废液进口与所述第一废液溢流出口连通；所述第一废液溢流出口的高度高于所述第二废液进口(具体为高于所述第二废液进口0.8—1.2米，如1米)；
所述过滤单元用于对第二废液收集单元收集的废液进行固液分离，所述过滤单元的液体入口与所述第二废液出口连通；
所述清液收集单元用于收集所述过滤单元固液分离出的液体，包括清液收集罐，其上设有清液入口和清液出口，所述清液入口与所述过滤单元的液体出口连通，所述清液出口与金刚线切割装置的冷却液供给系统连通，用于补给冷却液；
所述硅粉回收单元用于收集所述过滤单元分离出的固体(主要是硅粉)。
在上述系统中，所述清液收集罐的高度高于金刚线切割装置的最大高度，所述清液出口的位置高于所述金刚线切割装置的冷却液供给系统，以便于使清液通过自压力流的方式与金刚线切割装置的冷却液供给系统中的冷却液混合。
在上述系统中，所述废液收集池内设搅拌装置，以防止硅粉沉淀。
在上述系统中，所述清液收集罐内设容积标尺，以通过添加适量的浓缩的冷却液进行调节。
在上述系统中，所述过滤单元包括板式压滤机，所述板式压滤的滤布为高压隔膜压滤机用滤布，规格为：丙纶108c普通型，滤板尺寸1250*1250型，滤布平方克重≥600克，单面压光，顶部为挂布销固定或是扎带固定，滤布中间孔扎线部分刷胶到位。
在上述系统中，所述第一废液出口与金刚线切割装置的冷却液供给系统连通的管路上设有第一流量计，以控制回流的流量；
所述清液入口与所述过滤单元的液体出口连通的管路上、设压力泵，以便于输送；
所述清液出口与金刚线切割装置的冷却液供给系统连通的管路上、靠近所述金刚线切割装置之处设有第二流量计。
本发明具有如下有益效果：
本发明所提供的金刚线切割后废液的处理利用方法及系统，包括至少两次固液分离、至少两次回流、至少两次溢流/自压力流，可在不使用化学试剂沉淀的情况下，使整个过程冷却液的使用量明显少，运转后不需要另加水，可明显提高整个系统的工作效率、减少不必要的液体输送能耗、冷却液和水的损耗；且通过合适的过滤方法，本发明硅粉回收率可达99％以上，且硅粉纯度为98％以上。
附图说明
本发明有如下附图：
图1为一种金刚线切割后废液的处理利用方法流程图。
图2为一种金刚线切割后废液的处理利用系统。
附图标记如下：
1.第一废液收集单元，101.废液收集罐，102.第一废液溢流出口，103.第一流量计(小圆形表示)；
2.第二废液收集单元，201.废液收集池，202.第二废液进口，
3.过滤单元，301.压力泵(小矩形表示)，
4.清液收集单元，401.清液收集罐，402.清液出口，403.第二流量计(小三角形表示)，
5.硅粉回收单元,
6.金刚线切割单元，601.金刚线切割装置。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1、金刚线切割后废液的处理利用系统
如图1所示，本发明提供的金刚线切割后废液的处理利用系统包括：第一废液收集单元1、第二废液收集单元2、过滤单元3、清液收集单元4和硅粉回收单元5；
所述第一废液收集单元1用于对金刚线切割单元6中共三台金刚线切割装置601切割后废液进行静置沉淀，包括：三个废液收集罐101，每个所述废液收集罐101上设有第一废液进口、第一废液溢流出口102和第一废液出口；所述第一废液进口与一个金刚线切割装置601的废液出口连通；所述第一废液出口与一个金刚线切割装置601的冷却液供给系统连通；
所述第二废液收集单元2用于收集从所述第一废液溢流出口102溢流出来的废液，包括：一个(也可为多个)废液收集池201，每个所述废液收集池201上设有第二废液进口202和第二废液出口；所述第二废液进口202与所述第一废液溢流出口102连通；所述第一废液溢流出口102的高度高于所述第二废液进口202，具体为高于所述第二废液进口2021米；
所述过滤单元3用于对第二废液收集单元2收集的废液进行固液分离，所述过滤单元3的液体入口与所述第二废液出口连通；
所述清液收集单元4用于收集所述过滤单元3固液分离出的液体，包括清液收集罐401，其上设有清液入口和清液出口402，所述清液入口与所述过滤单元3的液体出口连通，所述清液出口402与金刚线切割装置的冷却液供给系统连通，用于补给冷却液；
所述硅粉回收单元5用于收集所述过滤单元3分离出的固体(主要是硅粉)。
在上述系统中，所述清液收集罐401的高度(具体为3m)高于金刚线切割装置的最大高度，所述清液出口402的位置高于所述金刚线切割装置的冷却液供给系统。
在上述系统中，所述废液收集池201内设搅拌装置，以防止硅粉沉淀。
在上述系统中，所述清液收集罐401内设容积标尺，以便于通过添加适量的浓缩冷却液将所述清液调节为工作用的冷却液。
在上述系统中，所述过滤单元3包括板式压滤机，所述板式压滤机的滤布为高压隔膜压滤机用滤布，规格为：丙纶108c普通型，滤板尺寸1250*1250型，滤布平方克重≥600克，单面压光，顶部为挂布销固定或是扎带固定，滤布中间孔扎线部分刷胶到位。
在上述系统中，所述第一废液出口与金刚线切割装置的冷却液供给系统连通的管路上设有第一流量计103，以控制回流的流量；
所述清液入口与所述过滤单元3的液体出口连通的管路上、设压力泵301，以便于输送；
所述清液出口402与金刚线切割装置的冷却液供给系统连通的管路上、靠近所述金刚线切割装置之处设有第二流量计403。
实施例2—4、金刚线切割后废液的处理
使用上述系统，按照图2所示的方法对金刚线切割硅棒后废液进行处理，具体步骤如下：
s1.将金刚线切割后废液在第一废液收集单元1中通过静置沉淀的方式进行第一次固液分离，以去除部分固体，获得第一清液；
s2.通过对第一流量计103的控制，将所述第一清液的一部分回流(即第一次回流)与金刚线切割的冷却液混合(具体可根据第一清液的成分，直接作为冷却液使用，或与工作中的冷却液混合使用)；
将所述第一清液的另一部分通过溢流的方式收集于第二废液收集单元2，然后在过滤单元3中通过板式压滤的方式进行第二次固液分离，分别收集固体和液体，该液体即第二清液；
所述板式压滤的滤布具体可为高压隔膜压滤机用滤布，规格为：丙纶108c普通型，滤板尺寸1250*1250型，滤布平方克重≥600克，单面压光，顶部为挂布销固定或是扎带固定，滤布中间孔扎线部分刷胶到位。
s3.将所述第二清液在清液收集单元4直接或经过调节后，通过自压力流的方式从所述清液出口402流出输送并与金刚线切割的冷却液混合，通过第二流量计403控制流量(第二次回流)；所述调节具体可为与浓缩的冷却液混合，调节成用于工作的冷却液；
将步骤s2中收集的固体即硅粉回收利用。
结果如表1所示。
对比例1
方法为将与实施例2相同的金刚线切割后废液，仅进行微孔过滤，过虑精度为2微米的过滤管，起始过滤压力位0.01mpa30分钟，然后在2小时内，压力逐渐增加到0.15mpa。将过滤后固体(主要是硅粉)回收，将过滤后液体进行回流。
结果如表1所示。
表1实验结果
注：表1中，硅粉回收率为金刚线切割后废液与过滤后液体中总固体量之差占金刚线切割后废液中总固体量的百分比。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。