浆料回收工艺简介

1．浆料回收基本情况

太阳能电池硅片切割过程用到了大量的切割浆料，随着切割过程的进行，大量硅粉和钢线上的金属屑末进入浆料，且浆料中的刃料碳化硅会由于不断研磨而破碎，导致浆料切割能力下降，形成废砂浆，需要更换才能继续切割。废砂浆是硅微粉、碳化硅、铁屑及切削液的混合物。据统计，年产量1GW的太阳能电池硅片厂一年要产生约65 000t废浆料。随着晶硅片产量的迅速增加，在切割过程中使用的晶硅片切割刃料和切削液形成了越来越多的废砂浆。废砂浆是一种工业垃圾，如果不进行处理，将会产生严重的污染；同时，废砂浆中的碳化硅微粉又是一种资源类物品，如不加以回收利用则会形成较大的资源浪费。目前上规模的企业都建有自己的浆料回收系统，浆料回收已经成为降低太阳能电池硅片成本的最主要途径之一。

浆料回收的目的是将切割后废浆料中的切割液和有用的切割刃料进行回收提纯，使其能够重新满足太阳能晶硅片切割要求。其中切割液的回收较为简单，只需将废浆料中的切割液与固渣进行固液分离；而切割刃料的回收较为复杂，因为切割完后有大量的硅微粉和金属屑末混入废浆料中，而且原先的刃料经过切割后会有一部分大颗粒破碎变为小颗粒，而不再适合再次切割，因此要回收得到合格的切割刃料，必须将这些硅微粉、金属屑末以及小颗粒的刃料全部去除。

目前市场上的浆料回收技术主要分为在线物理法和离线化学法。在线物理法主要是利用特定的颗粒分级设备先将废浆料中的小颗粒与大颗粒进行分离，有用的大颗粒刃料以固渣形式分离出来，而硅微粉和金属屑末的粒径都较小，因此会连同小颗粒的刃料一起进入切割液中，再经过精密的固液分离设备得到澄清的切割液，最终再掺入一定量的新液和新砂，与得到的大颗粒固渣和回收液配制成浆料重新用于硅片切割。该方法工艺简单，设备占地面积小，产品直接是配制好的切割浆料，可与线切割机配合使用。由于完全是物理分离，没有废液产生，唯一的废弃物为废浆料中的无用小颗粒，因此较为环保。但该方法废浆料处理量较低，得到的浆料杂质含量偏高，且设备成本较高，目前在欧美、日韩及中国台湾等环保要求严格的国家和地区应用广泛。

离线化学法在将废浆料粗略固液分离后，再分别对切割液和固渣进行处理。液相一般再经过澄清过滤，离子交换及脱水等处理，得到合格的回收液产品。固渣一般先用碱去除残留的硅粉，再用酸去除残留的金属屑末，最后对得到的刃料进行干燥，分级处理，得到合格的回收粉。该方法废浆料处理量大，得到的产品杂质含量低，质量较稳定，可分别对外销售回收液或回收刃料产品。但由于该方法使用了酸碱等化学品，除废浆料中的小颗粒废渣外，还会有一定的废水产生，需另外配套一组废水处理工序。

以上两种方法各有优缺点，企业需要结合自身特点进行选择。目前国内浆料回收企业多结合了两种方法的优点进行生产，如离线化学法粗滤后的固渣在化学处理前一般先进行颗粒分级，将大部分硅微粉和金属屑末去除，以减少后续酸碱用量，从而减少废水排放。总之，今后浆料回收技术的发展方向是得到质量更加稳定的产品，使硅片切割时回收砂和回收液的比例能够提高；同时提高产品回收率，降低浆料回收工艺成本，减少废水排放，并拓展新领域，以提高废浆料中小颗粒废渣的附加值。

2．浆料回收技术现状

对切割废料浆的回收，研究人员做了大量工作，也申请了许多相关的专利。在切割废料浆的回收方法和专利中，大部分都是回收浆料中的聚乙二醇和碳化硅，而对于浆料中高纯硅的回收方法还不够成熟。现行的回收工艺主要流程如图6－10所示。概括起来主要分为两大步骤，即固液分离和固体提纯。

图6－10　废浆料回收工艺流程图

近几年来国内外相关专利在固液分离和固体提纯两个主要步骤中采取的相应的解决方案，如表6－6所示。

表6－6　国内外废浆料回收技术专利一览

续表

3．国内废浆料回收企业状况

表6－7为切割废料浆回收企业状况，其中的部分厂家为国外公司在中国的分公司。

表6－7　废浆料回收企业状况

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从表6－6中可以看出，切割废料浆的回收企业主要是回收料浆中的聚乙二醇和碳化硅粉，相对回收工艺比较简单，易于实现工业化的回收。