对《太阳能晶硅片切割废砂浆回收工艺研究》的评述
2020-03-03 03:44:57 来源：范文大全收藏下载本文
对《太阳能晶硅片切割废砂浆回收工艺研究》项目的
评审建议
一、有关背景
1、硅片切割废砂浆来源及成份
集成电路用基板、太阳能电池用基板的产品切割，一般用钢丝带动由碳化硅磨料构成砂浆对高纯度单晶或多晶硅棒进行切割。太阳能光伏电池行业的发展带动了整个晶硅生产、晶硅切片及晶硅切割废砂浆回收利用行业的发展。
太阳能硅片切割液废砂浆是硅片切割的必然产物，其组成为：聚乙二醇35%；碳化硅微粉33%；单晶硅微粉9%；水5%和组成切割液其它物质15%；有机胶粒；二氧化硅；金属及金属离子；破碎碳化硅微粉（色素和有机胶粒以及金属及金属离子和破碎碳化硅微粉3%）。
2、硅片切割废液回用价值
废砂浆中主要可回用的是聚乙二醇、碳化硅和单晶硅。 每吨废砂浆中含有8%～9%（重量）高纯硅，也就是含有80kg～90kg单晶硅。（单晶硅主要用途是用作半导体材料和利用太阳能光伏发电、供热等。）
每吨废砂浆中含有35%聚乙二醇，也就含有350kg聚乙二醇。（聚乙二醇可用作环氧树脂和聚乙烯醇的增韧剂。）
每吨废砂浆中含有33%碳化硅微粉，即330kg碳化硅。（碳化硅主要用于制作砂轮、砂纸、砂带、油石、磨块、磨头、研磨膏及光伏产品中单晶硅、多晶硅和电子行业的压电晶体等方面的研磨、抛光等。也可用做炼钢的脱氧剂和铸铁组织的改良剂，或者可用做制造四氯化硅的原料，是硅树脂工业的主要原料。）
将切割砂浆中高纯硅粉、碳化硅和聚乙二醇提取出来，进一步用于制备单晶硅或多晶硅原料，还可以解决高纯度硅资源短缺问题，对于资源有效回收利用是一个重要贡献。
回收原料再利用的具体经济价值应以当前市场价格进行测算。
3、主要回收分离技术
当前一般采用物理方法进行分离，即依据各成份的性质先进行固体和液体分离，再进行液体提纯分离。
进行固体和液体分离的主要方法有：离心分离法、旋流分离、浮选法、虹吸法、过滤法、分级法、筛分法、电极法、超声法。
液体提纯分离的主要方法有：压滤、膜过滤和蒸馏。
3.1 用于碳化硅微粉分离的方法
1）离心分离法。离心分离借助于离心力，使比重不同的物质进行分离的方法。由于离心机等设备可产生相当高的角速度，使离心力远大于重力，于是溶液中的悬浮物便易于沉淀析出：又由于比重不同的物质所受到的离心力不同，从而沉降速度不同，能使比重不同的物质达到分离。目前生产厂家采用的设备有卧螺离心机，平板离心机，三足式离心机，主要用于聚乙二醇和碳化硅固液分离，以及碳化硅微粉中微小颗粒的分离，大约能将5μm以下的微粒分离。这3种分离设备有各自的特点，可互相配合使用。也可单一使用；
2）旋流分离法。浆液通过水压力从旋流器内壁外侧切向进入，在离心力的作用下，粗粒（重）度的固体颗粒旋转向下，定量或不定量地从下部排渣口流出，而细粒（轻）度的固体颗粒（或清液）从溢流管内向上流出。目前厂家采用的多为小直径旋流分离器；
3）浮选法。固体颗粒自身表面具有疏水性或经浮选药剂作用产生或增强疏水性。疏水就是亲油和亲气体，可在液，气或水—油的界面发生聚集。本方法仅适用于特殊情况，以及单晶硅微粉的提纯上，由于实际运用教少，加之浮选剂的难找，此处不加评述； 4）虹吸法。虹吸原理就是连通器的原理，加在密闭容器里液体上的压强，处处都相等。而虹吸管里灌满水，没有气，来水端水位高，出水口用手掌或其他物体封闭住。此时管内压强处处相等。一切安置好后，打开出水口，虽然两边的大气压相等，但是来水端的水位高，压强大，推动来水不断流出出水口。本方法主要在河南地区广泛使用，也称自然沉降法主要适用1200号碳化硅微粉。对于1500目以上的碳化硅微粉，出现沉降速度慢，生产周期长，硅料比较严重的问题；
5）过滤法。液体穿过滤纸上的小孔，而固态物质留在滤纸上，从而使固体和液体分离。主要设备为压滤机；
6）分级法。目前生产厂家使用的方法有水力分级和风力分级。水力分级为最原始可靠的方法，原理简单，便与控制与分级，但投资大，控制设备仪器尤其是分级锥斗角度，进液口速度精度要求高。水力分级为最原始可靠的方法，原理简单，便与控制与分级，但投资大，控制设备仪器精度要求高。虽然回用碳化硅微粉质量不如水力分级的好，但风力分级的碳化硅微粉也能满足回用要求，并且投资小，故目前风力分级为大多数厂商采用；
7）筛分法。主要使用超声波微粉震动筛，可将500目以上的大颗粒杂质及碳化硅微粉团聚物筛除。
3.2 用于聚乙二醇分离的方法
1）电极法。通常所谓离子选择电极，是指带有敏感膜的、能对离子或分子态物质有选择性响应的电极，使用此类电极的分析法属于电化学分析中的电位分析法；
2）吸附法。目前回收厂家采用方法为活性碳或硅藻土吸附。以及离子交换吸附； 3）膜过滤法。膜过滤是一种与膜孔径大小相关的筛分过程，以膜两侧的压力差为驱动力，以膜为过滤介质，在一定的压力下，当原液流过膜表面时，膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液，而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为浓缩液，因而实现对原液的分离和浓缩的目的。在废砂浆回收利用中，主要用于去除聚乙二醇中的微量杂质及悬浮物；
4）蒸馏法。利用液体混合物中各组分挥发度的差别，使液体混合物部分汽化并随之使蒸汽部分冷凝，从而实现其所含组分的分离。是一种属于传质分离的单元操作。目前在废砂浆回收中主要采用了单效及多效薄膜蒸发。
二、行业发展状况及趋势 2007年以来，全国先后出现了许多废砂浆回收企业，使得废砂浆回收技术不断改进和完善。几年来在硅片切割废砂浆的回收利用方面物理分离提纯方法得到了长足的进步，但全国回收企业技术参差不齐，仍存在许多问题，尤其是其中硅微粉的提纯仍处于研发阶段；污水处理回收企业仍等待着更加完善和好的物理分离提纯方法出现等。
前文主要介绍了废砂浆回收利用方面当前比较广泛应用的物理方法，其他的还有化学处理法、电选处理法、电泳（电位）分离法等。
截至2012年底，国内晶硅切割废砂浆回收利用的相关专利申请92项，申请量居于前三的是江苏佳宇资源利用股份有限公司、连云港佳宇电子材料科技有限公司、江西赛维LDK太阳能高科技有限公司。
行业发展上，由于金刚线切割技术的发展，对传统的砂浆切割工艺的应用产生替代，但一定时期内砂浆切割技术仍会继续广泛使用。
三、对申报项目的意见和建议
1、申报材料的完整性及合理性
（1） 申报书在第一部分的《项目基本情况》授权专利栏注明了：发明专利0件；实用新型专利7件；在第四部分《第三方评价》之6“取得知识产权”项下注明是：发明专利二项，实用新型九项。以上两处存在不一致问题。
（2） 在申报书第五部分《经济效益情况表》中的2011年9月-2014年9月的项目起止期内，项目累计新增利润3833.62万元，其中2013年度与2012年度、2014年1-10月两个时间段相比，在销售收入基本相当的情况下新增利润相差较多，下附的计算依据中未见有合理说明。
（3） 在《工业性试验报告》的“结论”部分提到回收率80％以上；在《效益分析报告》的“社会效益分析”中提到回收率在85％，二者存在不一致问题，这将直接影响到经济效益指标和项目评价。
2、申报项目的先进性、可行性和效益性
新大新材会同开封万盛新材进行的《太阳能晶硅片切割废砂浆回收工艺研究》项目，在技术研究和工艺路线的确定方面，与国内同行业其他企业和研究机构相比具有一定的先进性，实验监测数据和知识产权、专利申请查新和批复情况也予以了佐证。
从项目工艺技术、产品市场价格、行业技术经济发展等方面来看，其可行性较强，经济效益相对明显。
同时也应看到，该项目主要采取的技术工艺偏向物理方法，在综合利用当代工业先进技术上还有改进余地，如可以进一步综合利用化学方法和电学方法等，在控制上可以考虑开发以更加先进和通用的DCS控制技术替代PLC控制技术，以进一步提高有关参数的精确性。
3、建议：
从项目所处行业发展来看，该项目在技术上主要侧重进行了物理方法的研究和试验，取得了较好成果。建议继续跟踪行业发展方向和其他技术工艺路线的比较，进一步深入了解或探索化学方法、电泳（电位）方法等技术的发展进程和经济可行性，以保持在该领域及行业的技术前瞻性和地位先进性。
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