太阳能晶硅片切割废液资源化回收处理工艺研究

宋漫漫，阳辉，高敏杰，王杰

（河南新大新材料股份有限公司，河南开封475000）

太阳能晶硅片切割废液资源化回收处理工艺研究

宋漫漫，阳辉，高敏杰，王杰

（河南新大新材料股份有限公司，河南开封475000）

采用纯物理法，通过固液分离、脱色、精滤、真空蒸馏、指标调节等工艺技术，对太阳能晶硅片切割废液进行资源化回收处理，切割废液回收得到的产品各项性能指标满足使用要求，可以再次作为太阳能晶硅片切割液使用，实现切割废液资源化循环利用，以及社会、环境和经济效益的有机统一和协调发展。

晶硅片；切割；废液；回收

太阳能晶硅片在切割过程中随着硅片的不断切割以及切割液的循环工作，使得切割液中引入了大量的固体颗粒、金属离子和液体外加剂等杂质，这些杂质造成切割液的切割效率下降，对切割产品质量造成影响。切割液使用到一定程度便无法继续使用，必须更换新的切割液，因此导致大量的切割废液的产生[1-2]。切割废液中含有大量有机物和金属离子以及固体杂质，如果不进行有效的处理，将会对生态环境造成污染破坏，需要对其进行严格的无害化处理，该过程耗费大量的人力财力，增加了企业的生产运营成本和社会负担。如何对该切割废液进行资源化回收处理就显得尤为重要，使其得到有效利用，既保证环境安全又实现经济循环发展。

目前国内通常采用的晶硅片切割液的主要成分是聚乙二醇，其他还包括碳化硅、三乙醇胺、皂化液、吸附水等。对单晶硅切割废液进行回收处理主要是对其中的主成分聚乙二醇进行回收[3]。聚乙二醇的两端羟基具有拟醇性质，能进行酯化和醚化反应。它具有较好的悬浮分散性，在晶硅片切割过程中起到粘滞、润滑、冷却的作用[4]。在空气中加热时聚乙二醇发生氧化作用，在300℃以上醚键发生断裂，分子量愈大，被氧化的倾向愈大。这也是聚乙二醇生产过程中遇到的难点之一。

1 切割废液回收处理工艺

晶硅片切割废液回收工艺采用纯物理法进行，主要包括固液分离、脱色、精滤、真空蒸馏、指标调节等过程。其工艺流程如图1所示。

1.1 固液分离

通过离心分离的作用，使得单晶硅切割废液中的固体颗粒杂质，在高速旋转的离心力的作用下，和切割废液液体形成分离，将单晶硅切割废液中的较大固体颗粒和切割废液液体分离开，除去较大部分的单晶硅切割废液中的固体杂质，对切割废液进行提纯[5]。切割废液中固体含量可降到10%以下。再通过压滤的方式，在一定孔径的滤布过滤作用下，进一步除去切割废液中的细小固体颗粒杂质，过滤装置的滤孔大小根据固液分离后切割废液中固体颗粒粒径而调整，使得其中的固体颗粒充分得到滤除。

1.2 脱色

压滤后的单晶硅切割废液通常较为浑浊，具有较高的色度，需要进行进一步的处理。通过在一定的温度下，向切割废液中添加一定量的活性炭等吸附剂利用多孔吸附剂的吸附作用，使得切割废液中的影响色度的细小固体杂质以及金属粒子等得到滤除，进一步提高处理的切割废液的纯度。选用加热作为脱色的辅助方式，能促进粒子活性，使得切割废液和活性炭充分接触，提高脱色效率。切割废液经过脱色处理，成为无色透明的液体，其色度可达到50以下。

1.3 精滤

将脱色工序中经活性炭等脱色剂脱色后的切割液进一步通过树脂的离子交换作用除去其中的杂质离子。使其得到深度过滤，滤除液体中的杂质离子，降低液体中的电导率，使其具有较高的纯度。保证切割废液回收的质量。

1.4 真空蒸馏

将精滤处理后的单晶硅切割废液进一步通过蒸馏，将其中的水分等杂质，通过蒸馏形式除去，提高切割废液的纯度。蒸馏采用减压蒸馏的方式进行，真空度要求控制在0.09MPa以下，蒸馏温度控制在60～70℃，使杂质在较低沸点下快速除去，避免高温对切割液的化学成分造成破坏。切割废液经过蒸馏处理后，其水分降到0.5%以下。

1.5 指标调节

根据市场客户对产品的使用性能要求，对回收处理的切割废液进行进一步的指标调节，形成不同型号的产品，使之满足各类市场对太阳能晶硅片切割液的使用需求。

切割废液经过上述回收处理后，其主要性能指标如表1所示。

待回收的切割废液经过固液分离处理，将其中大部分的固体颗粒分离出，再将分离后的液体进行进一步压滤，对液体进行提纯，去除其中的细小颗粒，然后再向液体中加入活性炭等脱色剂，依靠活性炭的吸附作用对液体进行脱色处理成为无色透明的液体，再经过精滤工序去除液体中的杂质离子，降低液体中的电导率，然后在蒸馏塔中对液体进行蒸馏提纯处理，将其中的水分等液体杂质通过蒸馏除去，最终回收处理得到切割液半成品，再将其有针对性的添加一些外加剂，进而达到和新液相当的性能指标，满足工业使用要求。采用固液离心分离+吸附脱色+离子精滤+蒸馏+指标调节等一系列纯物理法的工艺技术，对晶硅片切割废液进行处理，避免对切割废液发生化学反应以及切割液中的有效物质化学成分产生破坏，使得切割废液回收得到的产品性能指标满足使用要求，可以再次在太阳能晶硅片切割领域中作为切割液使用。实现对太阳能晶硅片切割废液的资源化回收处理。

2 注意事项

（1）做好切割废液的固液分离和脱水处理，尽可能地使切割液与其中的固体杂质分开,保证无肉眼观察到的颗粒存在，同时检查切割废液体系的酸度，使酸度降下来然后再脱水，脱水时要保证切割废液脱水充分。

（2）脱色的目的是将产生颜色的高分子色素除去,并采用吸附剂吸附，将这一危害硅片切割的杂质物质从体系中完全除去，并不只是为了使回收的产品外观好看,更是通过物理吸附作用，将切割废液中的部分杂质除去，提高切割液的纯度。

（3）做好切割废液中金属离子的脱除工作,切割硅片时切割液中产生了大量的金属离子，再加上酸度处理时引入的离子,不把它们除去将影响切割液的电导率和重金属含量,而这些在晶硅片切割时也将影响硅片切割质量。

3 结论

采用纯物理的方法对晶硅片切割液进行回收处理，防止回收处理过程发生化学反应，对切割液的成分造成破坏。

经过本工艺技术处理，晶硅片切割废液得到有效的回收，生产的回收液具有与新液相当的各项性能指标，完全满足晶硅片切割工业使用要求。

对晶硅片切割废液的回收处理，既避免污染环境，又变废为宝，达到切割废液资源化循环利用的目的，实现社会效益、环境效益和经济效益的有机统一和协调发展。

[1]仝宇，徐冬梅，齐维，等.硅切割废砂浆回收现状[J].无机盐工业，2011(9)：5-7.

[2]张照元，田力.多晶硅切割液废液的回收与利用[J].中国环保产业，2011(8)：55-57.

[3]奚西峰，宋涵.一种硅晶圆线切割废砂浆中聚乙二醇和碳化硅的回收方法：中国，200810232782.6[P].2009-7-8．

[4]李涛.多用途聚乙二醇产品的市场和应用[J].石油化工技术与经济，2010(4)：24-28.

[5]许新启.浅析立式砂仓尾砂浆固液分离技术[J].采矿分离技术，2006(9)：201-264.

循环经济成中国地方发展“绿色引擎”

作为世界第二大经济体，中国政府已越来越意识到绿色发展的重要性。不断发展的循环经济园区，成为中国探索绿色经济发展模式的缩影，正逐步被纳入许多城市的发展规划中。

在位于中国东北地区的边境城市珲春，一座循环经济产业园回收着周边地区和国家的报废机电设备、电线电缆等废旧资源。

该园区位于珲春边境经济合作区，邻近对俄罗斯的长岭子口岸和对朝鲜的圈河口岸，总占地面积300 hm2。通过先进技术进行拆解加工，园区产品可直接出售或作为园区深加工产品的原材料，全部建成后将达到年处理和综合利用再生资源300万t的规模。

近年来，中国推进节能减排、提倡循环经济、厉行资源节约。2009年，中国实施了《循环经济促进法》。中共十八大报告首次将生态文明建设纳入中国特色社会主义事业“五位一体”总体布局。

一些欠发达地区试图通过大力发展循环经济来实现弯道超车。江西丰城是全国大宗工业固废综合利用试点基地，以废弃物和废旧物为主原料的产业集群成为该市经济总量的重要组成部分。园区化发展正在成为许多地区发展循环经济的首选。

“这种模式有利于污染防范、提高资源利用效率，便于集约利用土地，”中关村国际环保产业促进中心主任徐云说：“园区处理废物种类将由传统的再生资源拓展到城市生产和消费过程，循环产业发展联系将更紧密。”

有专家认为，类似珲春、丰城的循环经济园区建设在欠发达城市循环经济发展路径中具有很强的示范效应，然而由于基础设施建设缺位、产业层级较低，发展仍显滞后。不仅如此，中国一些地区的循环经济发展缺少有效盈利模式。

“许多产业园合理高效的产业园区污染防控体系并未有效构建，园区物质流的管理也显得很粗放。”黑龙江省社会科学院东北亚研究所所长笪志刚说。

为了缓解类似矛盾，分层发展、逐步推进成为中国地方政府发展循环经济园区的共识。一些园区通过建立产业技术联盟来搭建与国内外高技术企业合作平台。

作为中国知名的高科技创新区域，中关村正在通过产业联盟的方式为各类循环经济园区提供技术、咨询等服务，鼓励以及编制产业承接技术指南。

徐云表示，建立园区内物质、能量和信息交换所构成的生态链可实现资源充分利用。通过园区与周边地区基础设施共享，拓展物质集成的空间，继而与相邻地区合作，可形成突破空间限制的虚拟产业链。不仅如此，严格实施绿色招商，从源头控制污染也是循环经济发展的根本。

Silicon wafers cutting waste fluids resourceful treatment technology researchment

SONGManman，YANG Hui，GAOMinjie，WANG Jie
（Henan XINDAXINMaterials Co.,LTD,Kaifeng 475000,China）

Adopt purely method,using the technology of the solid-liquid separation,decoloring,fine filtration, vacuum distillation,index adjustm ent technology,the silicon w afers cutting w aste fluids w ere treated resourcefully,and the perform ance indexes m eet the requirem ent.It can be used as the solar silicon w afers cutting fluid again and realized the resource recycling and the environm ent,econom y and society benefit of coordinated development.

silicon w afers;cutting;w aste fluids;recycling

X703

A

1674-0912（2013）12-0028-03

2013-10-12）

宋漫漫（1986-），女，安徽太和人，硕士学历，主要从事化工新材料技术研发方面的工作。