切割废砂浆中有价资源的分离回收

摘要

近年来,随着欧债危机影响了整个欧美太阳能光伏产业的终端市场需求,欧洲国家不断下调光伏补贴,使得太阳能硅片价格持续走低,切割行业利润持续下降。同时根据《固体废物污染环境防治法》的相关规定,废砂浆属于固体废物的范畴,必须进行无害化处理。因此,为了降低硅片生产成本并且妥善利用和处置切割废砂浆,对废砂浆的有价资源聚乙二醇、硅和碳化硅进行分离和回收,是实现经济效益与环保双赢的必由之路。
　　本文对切割废砂浆中的有价资源聚乙二醇,硅和碳化硅的分离回收做了系统研究。
　　首先对聚乙二醇进行分离回收,将废砂浆进行固液分离得到废切割液,再经过脱色、过滤、去金属离子、减压精馏去降粘剂一系列过程,得到性能良好的回收液。固液分离加入质量比为1:1的水作为降粘剂,在转速3500rpm下离心15min,操作两次。减压精馏操作压力为5KPa,加热电压220V,采取变回流比操作,开始阶段回流比设为1:4,当塔釜温度达到46oC时,将回流比设为1:1。
　　继而,通过SEM、XRD、XRF、粒度分析等对废砂物性做了详细的研究。同时对酸洗去金属杂质过程进行优化,得到最佳酸洗条件:硝酸质量分数为30％,用量为2g/gslurry,搅拌时间30min。此操作条件下可以达到金属粉末及其氧化物的最大去除效果。
　　同时,建立了一种准确测定切割废砂中硅、二氧化硅和碳化硅含量的方法。样品经过反应,硅钼黄显色后,以紫外可见分光光度计测定二氧化硅的含量,用氢氟酸挥散法测定总硅含量(单质硅和二氧化硅),然后通过作差法即可得到硅和碳化硅的含量。考察了反应时间和反应温度等因素的影响,适合反应温度为70oC,反应时间60min。方法检出限为0.04mg/L SiO2。硅和二氧化硅的加标回收率分别为97.2%~98.3%和96.7%~98.6%,相对标准偏差均小于5%。用该方法测得切割废砂中硅含量19.97%,碳化硅含量75.10%,二氧化硅含量4.93%。
　　最后,采用垂直电泳与超声相结合的方法,对硅片废砂中的硅和碳化硅进行分离。通过Plackett-Burman实验设计、最陡爬坡实验设计及Box-Behnken实验设计一系列步骤对分离过程进行了优化,确定各因素的最佳水平为固相体积分数0.73%,pH值9.32,电压5.64V。在该条件下收率90.68%,纯度93.09%,与预测值相近。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 文献综述

1.1切割废砂浆的来源与组成

1.2切割废砂浆的回收方法

1.3电泳分离技术简介

1.4本文的立题意义和研究内容

第二章 聚乙二醇的分离回收

2.1聚乙二醇的理化性质及质量标准

2.2实验试剂和仪器

2.3聚乙二醇的分离

2.4回收效果评价方法

2.5实验结果与讨论

2.6本章小结

第三章 切割废砂的物性研究及各组分含量测定

3.1硅和碳化硅的理化性质

3.2切割废砂的预处理

3.3废砂浆中各组分的含量

3.4切割废砂的形貌

3.5切割废砂的物相组成

3.6切割废砂的化学组成

3.7切割废砂的粒径分布

3.8切割废砂中硅、二氧化硅、碳化硅含量的测定

3.9结果与讨论

第四章 硅和碳化硅的分离回收

4.1实验试剂和实验仪器

4.2实验原理

4.3实验设计

4.4实验结果与讨论

4.5回收效果评价

4.6本章小结

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢