[发明专利]太阳能电池用锗衬底片加工废液处理工艺

说明书

技术领域

本发明属于湿法冶金技术领域，尤其是一种太阳能电池用锗衬底片加工中产生的废液处理工艺。

背景技术

在太阳能电池用锗衬底片上进行线切割机切片生产加工时，采用C10润滑油作为冷却剂，以碳化硅作为切割粉。切割完毕产生了锗粉、碳化硅和C10润滑油等的混合物废液。如果年产1吨太阳能电池用锗衬底片，由此产生的该种废液则有20吨左右。其中，含锗金属大概在3吨，碳化硅8吨，C10润滑油9吨。因此，如果能综合回收循环利用此类废液中的锗、碳化硅、C10润滑油，则将在节约生产成本、循环经济、保护环境、增加公司效益等方面产生积极的效益。

发明内容

本发明的目的是提供一种处理太阳能电池用锗衬底片生产及加工过程中所产生废液的工艺，通过该工艺实现对废液中的锗金属、碳化硅和C10润滑油进行回收利用。

本发明的太阳能电池用锗衬底片加工废液处理工艺，包括将废液中的锗、碳化硅、C10润滑油分离工序和对分离出的锗、碳化硅、C10润滑油的提取纯化工艺，其特征在于分离工序包括以下步骤：

（1）固液分离：将废液自然澄清至少5天后抽出上层澄清的液体，再把抽出澄清液体后剩余的锗废液进行真空过滤，然后将过滤出的液体和澄清后抽出的液体混合后再进行真空过滤，分离出液体物质和固体物质，其中，液体物质为分离出的不纯的C10润滑油；

（2）锗的溶解分离：步骤（1）中分离出来的固体物质在250～300℃温度下，经2～4h烘干后制样至200目以下，然后分别加入水和固体NaOH，充分搅拌再缓慢滴入质量浓度为30%的H₂O₂溶液，滴入的时间为1～2h，充分氧化分解锗，使锗由金属变成离子后进入到溶液中，各物质的加入量为，按g计的固体物质: 按mL计的水: 按g计的氢氧化钠:按mL计的过氧化氢=1:3～5:0.4～1.5:2～5；之后，将经过锗溶解形成的混合物进行过滤分离，得到含锗的溶液与含碳化硅的固体。

将废液中的三种物质进行分离后还需要进行提取纯化，以保证各物质能循环使用。

其中，C10润滑油的提取纯化工艺是将分离出的C10润滑油在95～98℃下蒸馏。

锗的提取纯化工艺是把分离出的含锗溶液沸腾至原体积的1/3～1/2，然后加入质量浓度为31%～33%的工业盐酸进行蒸馏，盐酸加入量为浓缩后液体体积的8～10倍。

碳化硅的提取纯化工艺是将分离出的碳化硅用温度为80～90℃的纯水洗涤，直至洗涤水的pH值为6.5～7.5，洗净后在100℃～120℃温度下烘干。

本发明中所涉及的反应式为：

Ge+2NaOH+2H₂O₂=Na₂GeO₃+3H₂O

NaOH+HCl=NaCl+H₂O

Na₂GeO₃+6HCl=2NaCl+GeCl₄↑+3H₂O 

GeCl₄+2H₂O=GeO₂+4HCl

所述C10润滑油的提取纯化工艺可进行分段蒸馏，蒸馏温度低于95℃的馏分作为低沸物收集，温度高于98℃的馏分作为高沸物收集，待温度高于120℃，瓶内的液体比较粘稠时，停止蒸馏，倒出剩余液体，置于蒸发皿内，蒸发至干时，冷却后将此残渣并入固液分离后的固体物质中进行回收利用。

经提取纯化后的C10润滑油与未使用过的C10润滑油颜色、浑浊度等都很接近，放置后底部有少量的胶联状物。C10润滑油密度为0.799g/mL，经本发明提取的C10润滑油密度为0.785g/mL，两者的密度基本一致，沸点的表现特性一致。

经提取纯化后的碳化硅与未使用过的碳化硅的颜色是一致的，都呈浅绿色。对回收的碳化硅与未使用的碳化硅进行200℃与800℃的烧减量对比测试，发现在烧减量指标方面，使用过的与回收的没有区别。对回收的碳化硅与未使用的碳化硅用200目的分样筛进行粒度检验，都能通过200目的筛孔。对回收的碳化硅与未使用的碳化硅进行碳化硅含量分析，结果为回收的碳化硅中碳化硅含量99.87%，未使用过的碳化硅中碳化硅含量99.79%。因此，回收的切割粉与未用过的碳化硅的碳化硅含量、颜色、粒度、烧减量等质量指标是一致的，可以用于太阳能电池用锗单晶的切割生产。

经提取纯化后锗回收率达到96.15～99.37%。