废砂浆在线回收设备与工作原理研究

2015-03-24王明娣

制造业自动化 2015年5期

刘坤，王明娣

LIU Kun, WANG Ming-di

（苏州大学机电工程学院，苏州 215021）

0 引言

在光伏产业链中，硅片切割是光伏电池生产中一个十分重要的工序，而对于硅片生产商而言，SIC砂和PEG是最重要的辅料，在切割加工成本消耗中占据主要位置。砂浆是太阳能硅片切割中通用的一种说法，主要由聚乙二醇（PEG）与碳化硅（SIC）微粉混合搅拌而成。在硅片切割领域，最直接降低生产成本的措施就是对切割后的废砂浆进行回收利用。目前主流的处理方法是采用离线回收技术，即切片后的废砂浆交给回收处理的工厂进行处理，分离出砂和液重新处理后，返回切片厂重新搅拌调和后进行使用。由于离线回收需要将大量废砂浆运输至回收工厂，增加了物流成本和管理费用，同时由于环保的压力以及国家政策的限制，成本比较高，而且处理过程中对环境有污染。在切片厂内采用砂浆在线回收技术，降低材料损耗、提高磨粒SIC的利用率，已成为硅片切割企业降低生产成本，提高经济效益最迫切的要求。

1 砂浆在线回收的工作原理

砂浆在经过硅片切割以后，会有一些SIC被磨碎变小，同时由于切割硅片产生的硅粉也混在砂浆里，需要将此部分物质进行剔除才能重新使用。在线回收工艺就是将废砂浆经在线回收设备处理，将可重复使用的碳化硅颗粒和切割液回收再利用，主要通过离心分离手段先固液分离,然后再分离出小颗粒杂质（硅粉与小颗粒的SIC），最后将大颗粒SIC和回收液混合，掺入部分新砂新液，供生产切割使用，达到回收利用的目的。

砂浆在线回收设备在进行不同物质分离的时候，使用的主要设备构件为离心机与压滤机。

在线回收的主要优点有：自动化程度较高，人工需求较少，不污染环境，流程短，成本低，目前在光伏硅片切割行业开始应用，已经成为硅片切割行业降本的一大手段。

2 砂浆在线回收主要设备与使用说明

2.1 卧式离心机

砂浆在线回收装置在进行不同物质分离的时候，使用的为卧式离心机，采用两段离心分离方式，一次一套在线回收装置需要2台离心机。离心机使可用的SIC与PEG与切粉分离，物料由进料管连续引入螺旋内筒，加速后进入转鼓，利用液固比重差，在离心力场作用下，较重的固相物沉积在转鼓壁上形成沉渣层。

图1 卧式离心机工作示意图

2.2 压滤机

压滤机的工作原理是利用压力泵，将需要处理的物质压入相邻两滤板形成的密闭滤室中，使滤布两边形成压力差，从而实现固液分离。

压滤机一般由头板、尾板、滤板、液压缸、主梁、传动及拉开装置等部分组成。液压缸活塞推动头板，使滤板压紧相邻的滤板形成滤室；由砂浆泵将砂浆送入滤室，水透过滤布经排液口排出，固体砂浆在滤室形成滤饼。当砂浆充满滤室后，用高压泵继续对砂浆进行加压过滤，使固体与液体在滤室内分离。

图2 压滤机工作示意图

3 砂浆在线回收的实例说明

以1500#的SIC砂浆为例，切割完毕产生的D50为5μm以下的基本为硅片切粉与不能重复使用的SIC弃粉，这部分杂质需要在处理的时候剔除掉，分离粒度示意图如图3所示。

图3 分离粒度示意图

砂浆在线回收处理设备在进行处理的时候，主要流程为：新砂浆在切片机上切割硅片后产生的废旧砂浆，经过砂浆在线回收设备中的离心机的一次分离，分离出粗粉（主要成分为SIC砂，可以回收使用）和一次分离液相（主要成分为PEG和硅粉），其中一次分离产生的固相D50大于5μm的主要为可以回收使用的SIC砂，此部分会进入到调制搅拌桶内，待重新利用。一次液相含有小于5μm的杂质SIC砂与硅片切割后遗漏的硅粉与其他杂质物体，不能直接使用，通过离心机的与压滤机的二次分离，产生二次固相与二次液相，二次固相主要为硅片切割后遗漏的硅粉与其他杂质物体，此部分直接作为废弃物处理。二次液相主要为可以回收使用的PEG回收液，进入调制搅拌桶内，加入20%左右的新SIC砂与PEG液体，与一次分离的固相搅拌均匀后成为再生砂浆，可以重新投入使用。