[发明专利]光伏电池晶体硅加工废砂浆综合处理新方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光伏电池晶体硅加工废砂浆综合处理新方法，属于太阳能光伏电池晶体硅加工废弃物综合处理领域。

背景技术

太阳能，是地球生命赖以生存的唯一能源，也是未来人类的主要能源，太阳能电池正是将太阳能转换成电能的最直接、最方便的途径。“硅”是地球上储藏最丰量的材料之一。从19世纪科学家们发现了晶体硅的半导体特性后，它几乎改变了一切，甚至人类的思维，当今社会.我们的生活中处处可见“硅”的身影和作用，晶体硅太阳光伏电池已成为近年来发展最快的产业，其生产过程大致可分为五个步骤：a、制造提纯过程b、拉棒过程c、切片过程d、制电池过程e、封装过程。光伏电池晶体硅加工废砂浆主要产生在切片过程.晶体硅(包括多晶硅和单晶硅)是太阳能电池的主要原料。每生产1MW太阳能电池，大约需要10-15吨的多晶硅。目前国内太阳能光伏电池产量为1200MW，需要消耗晶体硅12000-18000吨，产生近万吨光伏电池晶体硅加工废砂浆。

光伏电池晶体硅加工废砂浆是太阳能光伏电池生产加工过程中形成的混有10-40％PEG(聚乙二醇-磨料悬浮剂)、15-30％SiC微粉(切割磨料)、10-1％的铁粉(切割刀具磨损材料)、65-29％Si微粉(晶体硅切割磨屑)的四元混合物系。目前的处理技术只能回收其中的PEG和SiC微粉，而最为宝贵的Si微粉(晶体硅切割磨屑)则因为在处理过程中发生化学反应作为废弃物处理，造成了严重的资源浪费和污染环境。

申请人自2000年从事人造石英晶体切割加工废油砂处理工艺技术研究，于2001年12月21日提出了申请号01144627.7的《晶体加工废油砂综合处理新工艺》 专利申请，2004年6月30日获专利权。于2002年上半年进行工业化试生产，随着研究的逐步深入，于2004年4月21日又提出了申请号200410034004.8的《晶体加工废砂处理方法》的专利申请，把处理范围由专门处理人造石英晶体切割废油砂扩展到处理各种人造石英晶体加工过程中产生的生产废砂。随着太阳能光伏电池产业的迅速发展，从2006年开始关注太阳能光伏电池晶体硅加工废砂浆的处理问题，探索回收利用废砂浆中最为宝贵的Si问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够利用光伏电池晶体硅加工废砂浆的全部成分，生产适应不同市场需求的废砂浆处理系列产品的新方法。实现资源利用的最优化和环境污染最小化。

本发明的目的是这样实现的：针对光伏电池晶体硅加工废砂浆四大组分的不同理化性质，在保证其中的Si微粉不发生化学反应的前提下，分离、回收废砂浆中的PEG和铁，对剩余的由SiC和Si微粉组成的二元砂通过多种新处理方法，得到相应的Si及Si系列产品。

光伏电池晶体硅加工废砂浆中的PEG分离回收是通过离心、过滤、溶剂洗涤三种工艺方法完成的，其中溶剂可用水，也可用乙醇等醇类溶剂。

光伏电池晶体硅加工废砂浆中的铁是通过磁选或酸洗方法完成的；磁选用永久磁铁或电磁铁进行，酸洗用除氢氟酸以外的无机酸。

在完成PEG和铁的分离、回收后，利用SiC和Si微粉的粒度、密度差进行水力分选，水力分选液为洗涤分离PEG的溶剂，根据生产规模和条件的不同，采用沉降法、溢流法、旋流法，经干燥后得到SiC微粉和Si微粉。

由SiC和Si微粉组成的二元砂干燥后，送入气流分级机，利用SiC和Si的 粒度、密度差进行气流分选，得SiC微粉和Si微粉。

Si微粉用去纯净水和试剂级无机酸洗涤提纯，得高纯度Si微粉。

分选得到的Si微粉加入电炉中，在还原性气氛或惰性气体保护下熔融重铸，得Si铸锭材料。

SiC和Si微粉的二元砂，充分干燥，加入电炉，在还原性气氛或惰性气体保护下熔融重铸，得到硅铸锭材料和SiC、Si混合铸锭材料。

在SiC和Si微粉的二元砂中添加适量的碳素材料，在微波或电加热条件下反应生成SiC。

在分离、回收PEG后，把SiC、Si、Fe组成的三元砂直接加入电炉中，在还原性气氛保护下熔融重铸，得到冶金工业用硅铁铸锭材料。

本发明的优点是通过各种不同的工艺方法和步骤，充分利用废砂浆处理企业现有设备、装置的条件下，回收光伏电池晶体硅加工废砂浆中的Si，生产满足不同用户要求的产品，以最大限度的利用资源，降低消耗，提高效益。兹结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。

附图说明

图1是光伏电池晶体硅加工废砂浆综合处理方法水力分选工艺流程图

图2是光伏电池晶体硅加工废砂浆综合处理方法气流分选工艺流程图