[发明专利]单晶硅切割废液的处理回收方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种单晶硅切割废液的处理回收方法。

背景技术

随着能源的日益紧张和污染的加重，引起各国对清洁能源使用的重视。全球都掀起太阳能电池建设风潮，我国研制太阳能电池近年来发展很快，太阳能电池广泛的应用已促使作为太阳能电池的主要原料单晶硅的生产也迅猛发展。太阳能电池使用的单晶硅片是由单晶硅棒切割加工而成，单晶硅棒在切割过程中必须使用起润滑冷却作用的切割液，因此在切割过程中就产生大量的切割废液。目前在国内通常采用的切割液是一个包括聚乙二醇，碳化硅，三乙醇胺，皂化液，煤油等的混合物，因此切割废液的COD值大大超过废水排放标准，按环保要求是禁止排放的。而目前又没有找到合适的废液处理回收方法，因此国内生产厂只能将大量废液堆放着，随着生产不断发展，长年累月堆积的切割废液也堆积如山，已成为企业继续生产的揽路虎。因此迫切要寻找一个简便而有效的单晶硅切割废液的处理回收方法，从切割废液中主要回收聚乙二醇，碳化硅和硅。废液的处理回收非但解决了环保问题，又有很大的经济效益。

发明内容

本发明提供一种单晶硅切割废液的处理回收方法，方法的工艺流程参见图1，该方法包括下列步骤：

1.将除去煤油的单晶硅切割废液放入喷雾搅拌器中，加入稀盐酸处理，盐酸的浓度是0.0001-0.4mol，每公斤废液加入100-500ml盐酸溶液，循环喷雾搅拌10-30分钟，得初步混合料，排出进入喷雾混合器，再循环喷雾混合10-30分钟，温度上升到30-50℃，得二次混合料，排出；

生产厂已将存放在桶中的废液多次倾滗回收，因此待处理的废液中煤油已基本除去。

单晶硅切割废液是一个粘度很大的带有固体粉粒的粘稠料，不易流动输送，工艺处理困难。本发明方法将废液用稀盐酸处理，通过中和作用生成盐将废液中含有的碱性物质三乙醇胺和皂化液除去，同时废液的粘度明显降低，通过在喷雾搅拌器和喷雾混合器中的循环喷雾搅拌混合，使得废液成为一个易流动输送的均匀混合料，利于工艺处理。

喷雾搅拌器是通过循环喷雾搅拌，使加入的酸液与粘稠的废液尽量搅匀与反应。混合料通过喷雾搅拌器中的第一喷雾通道喷出，形成一个大范围循环混合，又由于在喷嘴腔内形成负压，混合料通过液流孔进入喷嘴腔，再形成一个小范围混合，这样可大大增加搅拌混合与反应效果。

喷雾混合器的结构特点是在其喷雾装置中设有喷雾通道及导向板，喷雾通道中设有湍流道，液流的雷诺数Re(液体流动时的惯性力和内摩擦力之比称为雷诺数)大于3000，因此液流呈湍流流动，混合料在湍流道中发生分子撞击与摩擦，使混合料混合并颗粒更细化，再由于导向板的设置，使得混合料形成小范围流窜，使混合与反应效果更好。

2.从喷雾混合器排出的二次混合料进入固液分离器，混合料通过加热温度为50-80℃的电加热板加热，水蒸汽和聚乙二醇一起蒸出，通过第一冷凝器冷却，得水及聚乙二醇的混合液。再进入喷雾脱水器中通过循环喷雾脱水15-40分钟，温度上升到40-80℃，水分由喷雾脱水器中排出，就可回收得聚乙二醇。固液分离器底部放出碳化硅和硅的粗固体混合物；

喷雾脱水器的工作原理是，水及聚乙二聚的液流在湍流道中呈湍流流动，在湍流道中发生分子撞击与摩擦，使水及聚乙二醇的分子颗粒更细化，在循环喷雾混合过程中，温度逐渐上升，沸点低的水分子就蒸发排出，从而达到聚乙二醇脱水的目的。

3.将碳化硅和硅的粗固体混合物送入第一喷雾清洗器中，加入为粗固体混合物重量的10-20％量的水，一起进行循环喷雾清洗10-30分钟，温度上升到40-80℃，清洗后混合物放入第一摇床，分离除去比重轻的“外壳残渣”，得碳化硅和硅的一次清洗固体混合物。再送入第二喷雾清洗器中，固体混合物再同样重覆一次循环喷雾清洗后，混合物放入第二摇床，再分离除去“外壳残渣”，得到碳化硅和硅的二次清洗固体混合物；

碳化硅和硅的粗固体混合物中含有的中和生成的盐和其它杂质，以“外壳”的形式紧密的包裹在碳化硅粉粒和硅粉粒的外面，很难除去。通过喷雾清洗器二次用水清洗处理，通过反复循环混合搅拌清洗，混合物中物料分子与水分子撞击与摩擦，物料颗粒细化，“外壳”松裂而脱落，起到了清洗作用，再通过摇床分离，由于比重的差异，使碳化硅和硅与“外壳残渣”分离，分出的“外壳残渣”回收后，有可能利用来作为肥料用。