硅片线锯废砂浆中硅与碳化硅分离技术研究

摘要

目前,世界上新增的光伏太阳能电池主要以多晶硅太阳能电池为主。硅片切割过程中有至少40％的硅材料浪费。因此,回收利用线锯砂浆中的硅料能大幅降低晶硅太阳能电池的成本,回收硅料的关键在于分离其中的硅与碳化硅颗粒。
　　 本文对硅片线锯废砂浆中硅与碳化硅的分离进行了基础性的研究。首先,通过对高纯碳化硅微粉的泡沫浮选性能进行研究,找到最佳的浮选捕收剂和起泡剂种类及用量。然后,用重力分选富集砂浆中的硅,并考察最佳的重力分选工艺参数。最后,将富集后砂浆进行酸处理并考察最佳的酸用量,进而考察PH值、浮选固液比、浮选转速对酸处理后线锯砂浆泡沫浮选的影响。主要实验结论如下:
　　 1.碳化硅微粉的浮选实验表明:泡沫浮选效果与所选择的捕收剂、起泡剂种类及用量有关。考察了不同捕收剂(PT、柴油、油酸)对碳化硅浮选的影响,PT作为捕收剂碳化硅上浮效果最好;考察不同起泡剂(松节油透醇、仲辛醇、正乙醇)对碳化硅浮选的影响,松节油透醇作为起泡剂碳化硅上浮效果最好。碳化硅浮选体系为2g/500ml时,当PT捕收剂在浮选体系中的所占体积比为0.2,松节油透醇在浮选体系中所占体积比为0.01时,碳化硅微粉的浮选分离效果最好,回收率为96.60%。
　　 2.线锯砂浆重力分选实验表明:重力分选可以去除大颗粒的碳化硅。考察了浮选体系固液比、超声振荡时间及静置时间对重力分选的影响。一定范围内,固液比比值越大、超声振荡时间越长,碳化硅的去除效果越好;静置时间对碳化硅去除效果影响不大。
　　 3.本文所要分离的硅线锯砂浆须经过酸处理方能使用泡沫浮选法进行分离。实验发现,当使用一定浓度的酸进行处理时,固体砂浆的质量和酸溶液体积的比存在一个最佳值,此时酸处理后所得的砂浆泡沫浮选后可得到最佳的分离效果。就本文研究的对象而言,酸溶液中H+浓度为0.75mol/L,固液比为1g/30ml处理后浮选效果最佳。
　　 4.用酸处理后砂浆进行泡沫浮选,在浮选条件与碳化硅浮选实验相同下,考察了PH值、浮选固液比及浮选转速对浮选分离效果的影响。当PH值在5左右时,酸处理后砂浆浮选分离效果最好;浮选固液比比值越小酸处理后砂浆分离效果越好;浮选转速越高浮选所得富硅砂浆质量越少但硅的含量越高。