[實用新型]硅片切割廢砂漿中硅與碳化硅分離回收裝置

無效

• 申請號: 201120045452.3
• 申請日: 2011-02-23
• 公開（公告）號: CN202030529U
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發明（設計）人: 丁輝;張瑞玲;王哲;羅偉;張艷華;李鑫鋼
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C01B33/02
• 分類號: C01B33/02;C01B33/037;C01B31/36;B01D57/02;C10M175/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

技術領域

本實用新型涉及太陽能、電子行業硅片切割加工的副產物廢砂漿的回收利用技術領域，具體是一種硅片切割廢砂漿中硅與碳化硅分離回收裝置。

背景技術

目前，工業切割生產太陽能硅棒時不斷排放出大量廢砂漿，這些砂漿中通常含有聚乙二醇、碳化硅以及貴重的高純硅粉。硅屑的產生不僅降低了切割液的性能，而且導致硅的使用率下降。與此同時，在光伏發電產業中硅片幾乎占了50％的成本。因此，如何降低硅片成本和工藝加工成本成了降低太陽能電池總成本的關鍵環節。

通過對廢砂漿中有價組分進行分析以及市場價值評估，我們發現：每噸廢砂漿中含有8％～9％的高純硅，價值為4萬～4.5萬元；含有35％左右的聚乙二醇，價值為0.45萬元；含有33％的碳化硅微粉，價值為0.50萬元。可以看出，廢砂漿所含各物質中單晶硅的價值最大。

從單晶硅的能源戰略意義和價值評估可以看出，回收廢砂漿中的單晶硅意義非凡。目前，人們把重點放在聚乙二醇和碳化硅的回收方面。其實，廢砂漿回收是一個系統的工程，它還包括單晶硅微粉與碳化硅微粉的分離。只有將各項工作都做好，才能真正意義上降低硅片生產成本。專利201010140008.X中提到了電泳分離的方法，采用常規電泳裝置利用電場來實現硅與碳化硅的分離，其存在的主要問題是：顆粒狀態的硅與碳化硅并不是真正離子，兩種顆粒在水平方向移向正負極板時空間位阻大、受重力影響大，分離不清晰；樣品分類收集難，獲得產品純度低，需要增加很多次重復分離工作，產業化程度低。本實用新型采用垂直電泳裝置分離單晶硅微粉與碳化硅微粉，選用密度介于硅與碳化硅之間的重液作為介質，克服了水平電泳帶來的重力影響的問題，提高了產品純度。從而為我國光伏發電產業的可持續發展提供強有力的技術支持。

實用新型內容

本實用新型的目的，是提供一種硅片切割廢砂漿中硅和碳化硅的分離裝置。

一種硅片切割廢砂漿中硅與碳化硅分離回收裝置，進口管1連接到垂直電泳槽筒體2上，在垂直電泳槽中上方為陽極電極管3，下方為陰極電極管4。陽極電極管由一根主電極管和相垂直的副電極管組成，陽極電極管下方有若干小孔。陽極電極管主電極管出口連接硅出口管5，硅出口管另一側連接硅出口泵6，硅出口泵連接到硅回收罐7中；陰極電極管也是由一根主電極管和相垂直的副電極管組成，陰極電極管上方有若干小孔，陰極電極管主電極管連接碳化硅出口管8，碳化硅出口管另一側連接碳化硅出口泵9，碳化硅出口泵連接到碳化硅回收罐10中，外置電源11正極連接到陽極電極管上，負極連接到陰極電極管上。

由于硅和碳化硅粒徑較細，非常容易吸附到電極上不易出料，為了解決該問題，實現裝置的連續運行，本實用新型在電極的設計上，采用了電極管的形式，并且在電極管上開了若干小孔，這樣當硅或碳化硅附著到電極上后，通過連接到電極管外的泵的作用下，硅或碳化硅穿過小孔進入到主電極管中從而帶出電解槽，實現裝置的連續化出料。

所述的電泳槽可以采用注塑材料整體加工成形，或者采用金屬材料分體做成。

所述的電極材料可采用金屬及合金做成。

本實用新型所涉及到的硅與碳化硅分離裝置其工作原理特征在于：一定條件下，硅粒子帶負電荷受到向上的電泳場力，同時電解液為重液，其密度介于硅和碳化硅之間，重液作用下硅粒子同時受到向上的浮力。在電泳場力和浮力的共同作用下可以克服向下的重力。使硅粒子附著在頂部的陽極電極上。而碳化硅粒子在此條件下帶正電荷受到向下的電場力的作用，同時其密度大于重液，在電場力和重力的作用下可以克服向上的浮力，從而使碳化硅粒子附著在底部的陰極電極上。

本實用新型廢砂漿回收裝置取得的技術進步：

(1)本實用新型涉及到的固固分離裝置采用垂直電泳分離裝置，克服了水平電泳帶來的重力影響的問題，提高了產品純度。

(2)本實用新型涉及到的固固重液垂直電泳分離裝置，采用的電極設計新穎，實現連續化操作，提高效率。

附圖說明

圖1：本實用新型的硅與碳化硅分離裝置工作流程圖。

圖2：本實用新型的硅與碳化硅分離裝置電泳槽結構圖。

圖3：本實用新型的硅與碳化硅分離裝置工作原理圖。

具體實施方式

下面結合實施例及附圖1，圖2，圖3對本實用新型作進一步詳細說明。