廢砂漿在線回收設備與工作原理研究

2015-03-24 08:02:10王明娣

制造業自動化 2015年5期

劉坤，王明娣

LIU Kun, WANG Ming-di

（蘇州大學機電工程學院，蘇州 215021）

0 引言

在光伏產業鏈中，硅片切割是光伏電池生產中一個十分重要的工序，而對于硅片生產商而言，SIC砂和PEG是最重要的輔料，在切割加工成本消耗中占據主要位置。砂漿是太陽能硅片切割中通用的一種說法，主要由聚乙二醇（PEG）與碳化硅（SIC）微粉混合攪拌而成。在硅片切割領域，最直接降低生產成本的措施就是對切割后的廢砂漿進行回收利用。目前主流的處理方法是采用離線回收技術，即切片后的廢砂漿交給回收處理的工廠進行處理，分離出砂和液重新處理后，返回切片廠重新攪拌調和后進行使用。由于離線回收需要將大量廢砂漿運輸至回收工廠，增加了物流成本和管理費用，同時由于環保的壓力以及國家政策的限制，成本比較高，而且處理過程中對環境有污染。在切片廠內采用砂漿在線回收技術，降低材料損耗、提高磨粒SIC的利用率，已成為硅片切割企業降低生產成本，提高經濟效益最迫切的要求。

1 砂漿在線回收的工作原理

砂漿在經過硅片切割以后，會有一些SIC被磨碎變小，同時由于切割硅片產生的硅粉也混在砂漿里，需要將此部分物質進行剔除才能重新使用。在線回收工藝就是將廢砂漿經在線回收設備處理，將可重復使用的碳化硅顆粒和切割液回收再利用，主要通過離心分離手段先固液分離,然后再分離出小顆粒雜質（硅粉與小顆粒的SIC），最后將大顆粒SIC和回收液混合，摻入部分新砂新液，供生產切割使用，達到回收利用的目的。

砂漿在線回收設備在進行不同物質分離的時候，使用的主要設備構件為離心機與壓濾機。

在線回收的主要優點有：自動化程度較高，人工需求較少，不污染環境，流程短，成本低，目前在光伏硅片切割行業開始應用，已經成為硅片切割行業降本的一大手段。

2 砂漿在線回收主要設備與使用說明

2.1 臥式離心機

砂漿在線回收裝置在進行不同物質分離的時候，使用的為臥式離心機，采用兩段離心分離方式，一次一套在線回收裝置需要2臺離心機。離心機使可用的SIC與PEG與切粉分離，物料由進料管連續引入螺旋內筒，加速后進入轉鼓，利用液固比重差，在離心力場作用下，較重的固相物沉積在轉鼓壁上形成沉渣層。

圖1 臥式離心機工作示意圖

2.2 壓濾機

壓濾機的工作原理是利用壓力泵，將需要處理的物質壓入相鄰兩濾板形成的密閉濾室中，使濾布兩邊形成壓力差，從而實現固液分離。

壓濾機一般由頭板、尾板、濾板、液壓缸、主梁、傳動及拉開裝置等部分組成。液壓缸活塞推動頭板，使濾板壓緊相鄰的濾板形成濾室；由砂漿泵將砂漿送入濾室，水透過濾布經排液口排出，固體砂漿在濾室形成濾餅。當砂漿充滿濾室后，用高壓泵繼續對砂漿進行加壓過濾，使固體與液體在濾室內分離。

圖2 壓濾機工作示意圖

3 砂漿在線回收的實例說明

以1500#的SIC砂漿為例，切割完畢產生的D50為5μm以下的基本為硅片切粉與不能重復使用的SIC棄粉，這部分雜質需要在處理的時候剔除掉，分離粒度示意圖如圖3所示。

圖3 分離粒度示意圖

砂漿在線回收處理設備在進行處理的時候，主要流程為：新砂漿在切片機上切割硅片后產生的廢舊砂漿，經過砂漿在線回收設備中的離心機的一次分離，分離出粗粉（主要成分為SIC砂，可以回收使用）和一次分離液相（主要成分為PEG和硅粉），其中一次分離產生的固相D50大于5μm的主要為可以回收使用的SIC砂，此部分會進入到調制攪拌桶內，待重新利用。一次液相含有小于5μm的雜質SIC砂與硅片切割后遺漏的硅粉與其他雜質物體，不能直接使用，通過離心機的與壓濾機的二次分離，產生二次固相與二次液相，二次固相主要為硅片切割后遺漏的硅粉與其他雜質物體，此部分直接作為廢棄物處理。二次液相主要為可以回收使用的PEG回收液，進入調制攪拌桶內，加入20%左右的新SIC砂與PEG液體，與一次分離的固相攪拌均勻后成為再生砂漿，可以重新投入使用。