專利名稱：分離硅粉體與碳化硅粉體的泡沫浮選方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能電池片切割產(chǎn)生的粉末中硅與碳化硅的泡沫浮選分離技術(shù)。
背景技術(shù)：
太陽能電池片普遍采用鋼絲線鋸配合碳化硅磨料漿切割生產(chǎn)，線鋸絲徑一般為
O.18mm，產(chǎn)生的鋸縫寬度一般為O. 20 O. 30mm，而當(dāng)前太陽能電池硅片的厚度為O. 18
O.22_，這意味在硅片線切割過程中超過50%的硅料成為鋸屑進入料漿。目前有進一步減薄線鋸的發(fā)展趨勢，但無論如何發(fā)展，光伏產(chǎn)業(yè)中硅料大約50%成為鋸屑進入料漿，因此提取回收等于開辟一種新的規(guī)模可觀的高純硅原料來源。為了能降低太陽能電池成本，國內(nèi)外對廢線鋸砂漿的回收利用已做了一些研究， 以下相關(guān)技術(shù)專利對硅與碳化硅的分離進行了報道I、專利CN 101491888報道了泡沫浮選方法分離砂漿中的硅與碳化硅，其中采用乙醇、甲醇、水、柴油、煤油等為溶劑，烷基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、油酸、松油醇等為表面改性劑。由于硅和碳化硅的物化性質(zhì)相近，找到合適的表面活性劑有很大困難，該專利報道的表面活性劑的分離效果一般。2、專利CN 101113029報道一種單晶硅切割廢液的處理回收方法。(I)將該廢液用稀鹽酸處理，并攪拌混合成易流動的混合料；(2)混合料加熱進行固液分離，水和聚乙二醇一起蒸出，冷凝，脫水，回收得聚乙二醇，分離得的固體為碳化硅和硅的粗固體混合物；(3) 將該粗固體混合物用水進行二次清洗后，得到碳化硅和硅的二次清洗固體混合物；(4)接著用HN03+HF組成的混合酸液處理，得到硅和碳化硅。第四步中用酸洗會將硅粉溶解，得到氟硅酸溶液，不能得到高純度硅。而且該過程復(fù)雜，對于回收碳化硅有效，但是對于回收硅此方法不合適。3、專利CN 100528488報道一種從單晶硅切割或磨削加工硅晶片產(chǎn)生的廢砂漿中提取高純度硅粉和碳化硅粉的工藝方法，通過有機溶劑去除廢料中的懸浮劑和粘結(jié)劑，對固態(tài)砂料進行氣體浮選，得到一定純度的硅，再進一步對該硅粉進行液體浮選和重力分選， 最后酸洗獲得高純度的硅粉。該過程中液體重力浮選所需要的三溴甲烷等試劑十分昂貴而且具有毒性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種毒性低、成本低、簡便快速的硅與碳化硅的泡沫浮選分離方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種分離硅粉體與碳化硅粉體的泡沫浮選方法，包括以下步驟I)、以太陽能電池片切割產(chǎn)生的粉末作為原料，向原料中加入酸，直至所得反應(yīng)液的PH值為I 3 ;過濾后烘干，得酸處理后原料；
該原料由硅、碳化硅和金屬氧化物組成(雜質(zhì)的含量微乎其微，忽略不計)。硅的含量一般為19 % 32 %、碳化硅的含量一般為40 % 48 %，金屬氧化物的含量一般為 26% 36%，上述％為重量％ ；2)、將捕收劑、起泡劑和酸處理后原料加水配成水溶液，將水溶液放入浮選機的浮選槽中進行浮選，直至沒有泡沫溢出停止浮選，收集溢出的泡沫，浮選槽中留有固液混合物；捕收劑與酸處理后原料的重量比為5 10%，起泡劑與酸處理后原料的重量比為I 3 % ；3)、待步驟2)收集所得的泡沫自然消泡變成液體后重新進行浮選，直至沒有泡沫溢出停止浮選；收集溢出的泡沫重復(fù)上述消泡后浮選(即自然消泡變成液體后再進行浮選)3 5次，最終所得的泡沫抽濾后烘干，得到硅；4)、將步驟2)所得的留在浮選槽中的固液混合物進行浮選，直至沒有泡沫溢出停止浮選；將所得的再次留在浮選槽中的固液混合物重復(fù)上述浮選3 5次，將最終所得的留在浮選槽中的固液混合物過濾后烘干，得碳化硅。作為本發(fā)明的分離硅粉體與碳化硅粉體的泡沫浮選方法的改進步驟2)、3)和4) 中的浮選均為轉(zhuǎn)速為1600 2000r/min，鼓泡流量為80 180m3/h。作為本發(fā)明的分離硅粉體與碳化硅粉體的泡沫浮選方法的進一步改進捕收劑為酯類非離子型捕收劑，例如為O-異丙基-N-乙基硫逐氨基甲酸酯、黃原酸酯或植物油。作為本發(fā)明的分離硅粉體與碳化硅粉體的泡沫浮選方法的進一步改進起泡劑為十二烷基硫酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉。作為本發(fā)明的分離硅粉體與碳化硅粉體的泡沫浮選方法的進一步改進步驟2) 的水溶液中，酸處理后原料的重量濃度為20 35%。作為本發(fā)明的分離硅粉體與碳化硅粉體的泡沫浮選方法的進一步改進步驟I) 中的酸為質(zhì)量濃度為5 15%的強酸溶液；強酸例如為硫酸、鹽酸等。本發(fā)明的發(fā)明過程簡述如下原料(太陽能電池片切割產(chǎn)生的粉末)先經(jīng)酸處理， 過濾烘干，再與捕收劑和起泡劑配成一定濃度的水溶液，攪拌均勻進行浮選，泡沫不斷從浮選槽溢出，直至不能溢出為止，浮選出來的泡沫自然消泡后繼續(xù)浮選若干次(較佳為4次， 即總共5次)，最后得到高純度的硅；將下層物繼續(xù)浮選若干次(較佳為4次)，最后得到高純度的碳化硅。本發(fā)明的方法具有如下優(yōu)點(I)本發(fā)明提供了一種毒性低、成本低、簡便快速的分離方法。(2)本發(fā)明獲得的硅和碳化硅純度高，可以返回使用，作為生產(chǎn)原料，適用于工業(yè)
化生產(chǎn)。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細(xì)說明。圖I是本發(fā)明使用的泡沫浮選機的結(jié)構(gòu)圖；左圖為泡沫浮選機的右視圖，右圖為泡沫浮選機的主視圖。I為轉(zhuǎn)速控制器,2為攪拌裝置,3為浮選槽,4為托盤,5為電動機,6為開關(guān)，7為流量計。
具體實施例方式以下實施例中所用的浮選機如圖I所示，該浮選機為常規(guī)市購產(chǎn)品，例如可采用武漢恒樂生產(chǎn)的XFD浮選機。以下％均為重量％。實施例I、一種分離硅粉體與碳化硅粉體的泡沫浮選方法，包括以下步驟I)、以太陽能電池片切割產(chǎn)生的粉末作為原料，該原料事先經(jīng)檢測，其由24%的單質(zhì)硅、40%的碳化硅和36%的金屬氧化物組成。注根據(jù)《林炳熹，楊紅等.工業(yè)硅中單質(zhì)硅的揮發(fā)與測定.冶金分析，2008， 28(7) 62-64中的測定硅單質(zhì)的方法》測得硅含量，根據(jù)《SN/T0256-93出口碳化硅分析方法-碳化硅含量的測定》測得碳化硅含量，根據(jù)強酸處理后減少的重量得到金屬氧化物含量。利用天平秤取320g原料，向原料中緩慢加入鹽酸溶液(質(zhì)量濃度15% )，并隨時測定PH值，直至反應(yīng)液呈現(xiàn)酸性(即pH小于7)，然后再過量滴加鹽酸溶液(約IOmL)，即， 從而調(diào)節(jié)pH值為2。此時認(rèn)為原料中的金屬氧化物被反應(yīng)完。將上述反應(yīng)后的產(chǎn)物進行抽濾，將所得的固體烘干，得到205g酸處理后原料(即娃與碳化娃混合固體)。2)、選用植物油(例如為常規(guī)的花生油)作為捕收劑，選用十二烷基硫酸鈉作為起泡劑；將12g捕收劑、2. 5g起泡劑和205g酸處理后原料加O. 8L水?dāng)噭蚝笈涑伤芤?(即，酸處理后原料在水溶液中的重量濃度為20. 1% )，將水溶液放入浮選機的浮選槽(浮選槽被固定于浮選機上)中進行浮選，接通電源開始浮選，直至沒有泡沫溢出關(guān)閉電源停止浮選，設(shè)置浮選機的轉(zhuǎn)速為1800r/min,鼓泡流量為100m3/h。收集溢出的泡沫，浮選槽中留有固液混合物。該兩者分別進行以下處理。3)、步驟2)收集所得的泡沫待其自然消泡后，重新進行浮選，具體如下倒入第二個浮選槽內(nèi)，接通電源開始浮選，直至沒有泡沫溢出關(guān)閉電源停止浮選，設(shè)置浮選機的轉(zhuǎn)速為1800r/min，鼓泡流量為100m3/h。將所收集的泡沫重復(fù)上述自然消泡后的浮選3次(浮選的工藝條件同上)，最終浮選所得的泡沫抽濾后，得固體；所得的固體于80°C烘干至恒重，得66. 2g到硅(即收率為 86.2%)，純度為92. 2 %。該純度依據(jù)《林炳熹，楊紅等.工業(yè)硅中單質(zhì)硅的揮發(fā)與測定.冶金分析，2008，28 (7) 62-64中的測定硅單質(zhì)的方法》進行檢測。此步驟中，浮選過程中殘留在浮選槽內(nèi)的微量的殘留物作廢棄處理。4)、將步驟2)所得的留在浮選槽中的固液混合物倒入第二個浮選槽進行浮選，直至沒有泡沫溢出停止浮選；設(shè)置浮選機的轉(zhuǎn)速為1800r/min，鼓泡流量為100m3/h。將所得的再次留在浮選槽中的固液混合物重復(fù)上述浮選3次(浮選的工藝條件同上)，將最終所得的留在浮選槽中的固液混合物抽濾后，得固體；該固體于80°C烘干至恒重，得108. 6g碳化硅(即收率為84. 8% )，純度為90. 3%。該純度依據(jù)《SN/T0256-93出口碳化硅分析方法-碳化硅含量的測定》進行檢測。改變實施例I中的捕收劑的種類及其用量、起泡劑的種類及其用量、水溶液中原料的重量濃度、浮選機的轉(zhuǎn)速和鼓泡流量(步驟2)、步驟3)和步驟4)中的浮選機的轉(zhuǎn)速和鼓泡流量均一致)；其余步驟同實施例1，分別得到實施例2 實施例19。實施例2 7的原料成分同實施例I。實施例8 13的原料成分具體如下硅32%，碳化硅42%，金屬氧化物26%。實施例14 19的原料成分具體如下娃19 %，碳化硅48 %，金屬氧化物33 %。所得的硅和碳化硅的純度及收率如表I所示。表I
權(quán)利要求
1.分離硅粉體與碳化硅粉體的泡沫浮選方法，其特征是包括以下步驟1)、以太陽能電池片切割產(chǎn)生的粉末作為原料，向原料中加入酸，直至所得反應(yīng)液的PH 值為I 3 ;過濾后烘干，得酸處理后原料；2)、將捕收劑、起泡劑和酸處理后原料加水配成水溶液，將所述水溶液放入浮選機的浮選槽中進行浮選，直至沒有泡沫溢出停止浮選，收集溢出的泡沫，浮選槽中留有固液混合物；所述捕收劑與酸處理后原料的重量比為5 10%，所述起泡劑與酸處理后原料的重量比為I 3% ;3)、待步驟2)收集所得的泡沫自然消泡變成液體后重新進行浮選，直至沒有泡沫溢出停止浮選；收集溢出的泡沫重復(fù)上述消泡后浮選3 5次，最終所得的泡沫抽濾后烘干，得到娃；4)、將步驟2)所得的留在浮選槽中的固液混合物重新進行浮選，直至沒有泡沫溢出停止浮選；將所得的再次留在浮選槽中的固液混合物重復(fù)上述浮選3 5次，將最終所得的留在浮選槽中的固液混合物過濾后烘干，得碳化硅。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分離硅粉體與碳化硅粉體的泡沫浮選方法，其特征是所述步驟2)、3)和4)中的浮選均為轉(zhuǎn)速為1600 2000r/min，鼓泡流量為80 180mVh0
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分離硅粉體與碳化硅粉體的泡沫浮選方法，其特征是所述捕收劑為酯類非離子型捕收劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的分離硅粉體與碳化硅粉體的泡沫浮選方法，其特征是所述酯類非離子型捕收劑為O-異丙基-N-乙基硫逐氨基甲酸酯、黃原酸酯或植物油。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的分離硅粉體與碳化硅粉體的泡沫浮選方法，其特征是: 所述起泡劑為十~■燒基硫酸納或十~■燒基苯橫酸納。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的分離硅粉體與碳化硅粉體的泡沫浮選方法，其特征是所述步驟2)的水溶液中，酸處理后原料的重量濃度為20 35%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種分離硅粉體與碳化硅粉體的泡沫浮選方法，包括以下步驟1)、以太陽能電池片切割產(chǎn)生的粉末作為原料，加酸處理后，得酸處理后原料；2)、將捕收劑、起泡劑和酸處理后原料加水配成水溶液，水溶液放入浮選槽中進行浮選，收集溢出的泡沫，浮選槽中留有固液混合物；3)、待步驟2)收集所得的泡沫自然消泡變成液體后重新進行浮選，最終所得的泡沫抽濾后烘干，得到硅；4)、將步驟2)所得的留在浮選槽中的固液混合物重新進行浮選，最終所得的留在浮選槽中的固液混合物過濾后烘干，得碳化硅。
文檔編號B03D101/04GK102600988SQ20121006002
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月8日
發(fā)明者錢超, 陳新志, 黃佳民 申請人:浙江大學(xué)