[发明专利]一种从废旧太阳能板中回收金属和能源气体的装置

说明书

本发明公开了一种从废旧太阳能板中回收金属和能源气体的装置。所述装置包括多温区真空加热装置、刚玉管、拼装坩埚、真空泵和集气瓶；所述刚玉管置于多温区加热装置炉内，拼装坩埚置于刚玉管内，拼装坩埚由若干个坩埚基体拼装形成，且每个坩埚基体对应多温区真空加热装置的不同加热温区的位置放置；刚玉管的入口设有密封盖A，密封盖A上设有放气阀和放气管道，刚玉管的出口设有密封盖B，密封盖B上设有与真空泵连接的导气管，导气管设有真空泵阀，真空泵的出气口通过输送管道与集气瓶连接，输送管道中设有放气管道、放气阀及气瓶阀。该装置实现了废旧太阳能板中金属、有机物和硅原料的高效精准回收，具有结构简单，高效回收，环境友好的特点。

技术领域

本发明涉及固体废弃物资源化技术领域，具体涉及一种从废旧太阳能板中回收金属和能源气体的装置。

背景技术

太阳能被公认为是21世纪最清洁、丰富的能源，近年来，由于能源危机逐渐加深，太阳能电池板被推广生产和应用。太阳能板的寿命一般在15到20年，国内每年太阳能板生产量都在快速扩张，2016年已达到28.14％，虽然太阳能技术相关的固体废弃物与传统能源产生的废弃物数量相比较少，但是未来的5到10年内，将会出现大量的废旧太阳能电板亟待处理。因此，目前急需对太阳能电板处理的相关技术和设备，来应对将面临的废弃物问题。太阳能电板的结构由上到下主要包括合成树脂外膜、钢化玻璃、锡包铜导线、二氧化锡、铟、镓、锗等稀有金属、晶体硅、氧化锌和铝制底座，各组分之间用EVA(乙烯-乙酸乙酯共聚物)等有机粘合剂固定粘结，其中的铜、铟、镓、锗等金属都是属于较为稀有，并且比较贵重的金属，特别是铟、镓、锗在自然界是没有单质态的矿产，基本上都是以伴生的形态存在的，是非常珍贵的金属资源。因此对于废旧太阳能板中金属的回收是非常有必要的，对于资源的可持续开采具有重要的意义。

目前对于废旧太阳能板中金属的回收的报道还非常少，并且均是采用“浓酸溶解+化学浸出”的方法：CN103184338A提供了一种铜铟镓硒薄膜太阳能板回收方法，首先将太阳能板破碎，然后利用H₂SO₄+H₂O₂体系过滤浸出，然后通过P₂O₂+煤油、HCl、碱液进行萃取和浸出得到In、Se、Cu的氢氧化物溶液，然后通过电解和沉淀的方法得到金属Ga。此方法可以高效回收稀有金属，流程也比较简单，但是过程中会产生大量的酸碱、含有金属离子和氧化性较强的废水，处理难度大，不是一种绿色的回收方法。

CN103199148A提供了一种从废旧薄膜太阳能电池中回收镓、铟、锗的方法，利用硫酸和硝酸混合氧化太阳能板破碎物，得到含有镓、铟、锗、镉、铜、锡、锌金属离子的第一分离液，通过调节pH沉淀分离铜、镉，然后加入锌、铝、镁的至少一种，调节pH置换出镓、铟、锗、锡并过滤得到金属混合滤渣，然后通过加入碱液溶解镓并电解得到金属镓，接下来将铟、锗金属固体加入酸液中溶解，通过P₂O₂+煤油体系、碱液进行反萃取、电解和沉淀，得到金属铟和氢氧化锗沉淀，通过焙烧还原方法得到金属锗。此方法同样可以回收到稀有金属，但是方法流程复杂，并且多次用到强酸、强碱等化工原料，过程中产生大量酸碱及重金属废水，不是一种绿色的回收方法，不适合用于工业生产。

采用真空冶金的技术可以避免上述湿法冶金技术产生的问题，然而关于真空冶金的设备装置的报道目前还比较少，主要有：

CN105817461A公开了一种废旧电路板电子元器件高附加值资源化的装置，包括真空加热装置，若干个串联的冷凝器、储存罐、真空泵、集气瓶，通过将破碎后的电子元器件送入装置中经过真空热解和真空冶金，使其中非金属热解、金属气化，在通过分级冷凝将它们分离达到回收的目的。此装置操作简单且绿色环保，然而，一方面，此装置对于金属的回收描述较少，气化凝结的金属附着在冷凝器中，金属回收工作难以进行；另一方面，冷凝油类和金属在同一个冷凝装置内，且不能按照温度来区分不同的物质，回收到的金属和油类均为混合状态，再利用需要进行进一步纯化。因此在本装置的基础上需要进行进一步的改进，来进一步减小回收难度和回收产物的价值。