【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及硅材料切割，具體為一種切割液及其制備工藝以及循環(huán)再生利用方法。
技術(shù)介紹
1、隨著光伏行業(yè)的發(fā)展，光伏硅片切片技術(shù)正朝著硅棒直徑更大、金剛線更細(xì)、硅片厚度更薄的方向演進(jìn)，然而隨著硅棒直徑增大和金剛線變細(xì)會(huì)導(dǎo)致硅粉排泄能力明顯下降，進(jìn)一步引發(fā)硅片表面出現(xiàn)線痕、薄厚不均等質(zhì)量問(wèn)題；并且金剛線變細(xì)會(huì)導(dǎo)致切割產(chǎn)生的硅粉粒徑變小，比表面積增加，反應(yīng)活性增強(qiáng)，硅粉與水反應(yīng)生成氫氣并形成硅酸及其低聚物，這些膠體狀物質(zhì)會(huì)沾附在鋼線上，造成斷線風(fēng)險(xiǎn)；硅片厚度變薄意味著單刀出片數(shù)上升，這又會(huì)使硅粉增加，大量硅粉會(huì)聚集并附著在硅片側(cè)面和倒角出形成污垢，增加后續(xù)清洗難度，嚴(yán)重影響切割效果和產(chǎn)品質(zhì)量。
2、基于此，作為硅片切割不可或缺的切割液便顯得尤為重要，優(yōu)質(zhì)的切割液在薄硅片切片過(guò)程中不僅能有效潤(rùn)滑切割線，減少摩擦阻力，提高切割效率和精度，還能提供良好的清洗效果，及時(shí)清除切割過(guò)程中產(chǎn)生的碎屑和金屬粉塵等雜質(zhì)，延長(zhǎng)切割線壽命和保護(hù)設(shè)備安全。此外，切割液具備冷卻工件的作用，確保硅片表面清潔，簡(jiǎn)化后續(xù)清洗步驟。因此如何開(kāi)發(fā)出一種光伏硅片金剛線切割液既能快速有效分離和剔除切割液中硅粉，又不影響其有效成分，還能方便回收再利用是光伏硅片切割行業(yè)面臨的重要課題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)目的之一在于提供一種切割液，按照質(zhì)量份數(shù)由以下組分組成：30～40℃水71.5～87.5份、聚乙二醇2～6份、檸檬酸鈉0.5～3.5份、聚丙烯酰胺0.5～1.5份、親水型改性納米二氧化
2、優(yōu)選的，按照質(zhì)量份數(shù)由以下組分組成：30～40℃水79.5份、聚乙二醇4份、檸檬酸鈉2份、聚丙烯酰胺1份、親水型改性納米二氧化硅0.6份、氨基硅烷0.9份、碳化硅微粉12份。
3、優(yōu)選的，聚乙二醇選用peg?400或peg?600。
4、優(yōu)選的，親水型改性納米二氧化硅選用hydrophilic-200。
5、優(yōu)選的，氨基硅烷選用γ-氨丙基三乙氧基硅烷或n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷。
6、一種切割液制備工藝包括以下步驟：
7、依次向容器中加入30～40℃水71.5～87.5份、聚乙二醇(peg)2～6份，然后邊攪拌邊加入檸檬酸鈉0.5～3.5份調(diào)至ph3～4，繼續(xù)在攪拌狀態(tài)下依次加入聚丙烯酰胺0.5～1.5份、親水型改性納米二氧化硅0.2～1份、氨基硅烷0.3～1.5份、碳化硅微粉9～15份，繼續(xù)攪拌直至所有組分均勻混合即可。30～40℃水中更有利于聚乙二醇的溶解。
8、一種切割液循環(huán)再生利用方法，包括以下步驟：
9、切割液預(yù)處理：收集切割液至容器中，對(duì)切割液離心分離，得到上清液和沉淀物，上清液用碳化硅過(guò)濾膜進(jìn)行在線循環(huán)過(guò)濾得到凈化液和濃縮液，過(guò)濾方式為大流量錯(cuò)流過(guò)濾，凈化液出水速度與濃縮液回流速度比為1:3～1:6，過(guò)濾膜壓力為0.1～0.2mpa，可以確保過(guò)濾過(guò)程高效穩(wěn)定，避免壓力過(guò)高導(dǎo)致過(guò)濾膜損壞；當(dāng)回流濃縮液中固含量(固含量是指濃縮液中碳化硅微粉和硅粉等固體顆粒的質(zhì)量占濃縮液總質(zhì)量的百分比)達(dá)到2～5％時(shí)濃縮液進(jìn)入下一工序處理，凈化液依次通過(guò)活性炭柱、陽(yáng)離子樹(shù)脂交換柱、陰離子樹(shù)脂交換柱深度凈化，去除凈化液中各種金屬離子和非金屬離子后，返回切割系統(tǒng)中循環(huán)使用，節(jié)約資源；
10、固液分離：將固含量為2～5％的濃縮液通過(guò)壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離得硅料和壓濾液，硅料用于出售，壓濾液返回切割液預(yù)處理步驟中再次用碳化硅過(guò)濾膜在線循環(huán)過(guò)濾。
11、優(yōu)選的，離心速度為5000～10000rpm，離心10～20min。
12、優(yōu)選的，凈化液經(jīng)過(guò)活性炭柱的速度為10～30bv/h。
13、優(yōu)選的，凈化液經(jīng)過(guò)陽(yáng)離子樹(shù)脂交換柱和陰離子樹(shù)脂交換柱的速度均為5～20bv/h。
14、有益效果在于：本申請(qǐng)?zhí)峁┑那懈钜号浞竭x用聚乙二醇來(lái)提高切割液的潤(rùn)滑性能，有效減少摩擦，同時(shí)還防止碳化硅微粉團(tuán)聚，使其在液體中均勻分散，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，增強(qiáng)切割效率；添加氨基硅烷可改善碳化硅微粉與水之間的界面相容性，不僅可促進(jìn)碳化硅微粉在水中的良好分散，還可以在碳化硅微粉表面形成保護(hù)層，減少硅粉與其他成分或設(shè)備表面的粘附，便于后續(xù)回收；氨基硅烷與聚乙二醇共同作用使碳化硅微粉在水中處于持續(xù)穩(wěn)定分散狀態(tài)；加入檸檬酸鈉調(diào)節(jié)體系ph值可使切割液更加穩(wěn)定，支持切割液多次循環(huán)使用，降低成本；加入聚丙烯酰胺可促使切割硅片產(chǎn)生的硅粉相互吸引聚集沉降，使硅粉與切割液分離；加入的親水型改性納米二氧化硅與檸檬酸鈉等組分均具有良好的形容性，且親水型改性納米二氧化硅與聚丙烯酰胺協(xié)同作用，可以加快切割后的硅粉沉降，提高硅粉與切割液的分離效率；上述多種組分共同作用，既保證了切割過(guò)程中碳化硅微粉的良好分散，使切割液具有良好的加工性能，提高了硅片切割質(zhì)量，又能在硅片切割后快速有效分離和剔除切割液中的硅粉，而不影響其有效成分，不僅實(shí)現(xiàn)了硅粉的快速回收，還方便了切割液的回收再利用。
15、本申請(qǐng)?zhí)峁┑那懈钜褐苽涔に嚥襟E簡(jiǎn)單，操作性強(qiáng)，適合大規(guī)模批量生產(chǎn)，制備的切割液性能穩(wěn)定、安全環(huán)保。
16、本申請(qǐng)?zhí)峁┑那懈钜貉h(huán)再生利用方法，首先利用離心分離去除切割過(guò)程中產(chǎn)生的金屬碎屑、非金屬顆粒等雜質(zhì)，此時(shí)再利用碳化硅過(guò)濾膜大流量錯(cuò)流過(guò)濾技術(shù)便能對(duì)上清液快速凈化而且不容易損壞過(guò)濾膜，接著利用活性炭柱、陽(yáng)離子樹(shù)脂交換柱、陰離子樹(shù)脂交換柱對(duì)凈化液深度凈化，保證回收的切割液質(zhì)量，最后通過(guò)壓濾機(jī)對(duì)濃縮液進(jìn)行固液分離，獲得的硅料可以直接出售，而壓濾液則再次返回切割液預(yù)處理步驟，整個(gè)工藝實(shí)現(xiàn)了資源的循環(huán)利用，減少?gòu)U棄物排放，節(jié)約了企業(yè)的生產(chǎn)成本。
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1.一種切割液，其特征在于，按照質(zhì)量份數(shù)由以下組分組成：30～40℃水71.5～87.5份、聚乙二醇2～6份、檸檬酸鈉0.5～3.5份、聚丙烯酰胺0.5～1.5份、親水型改性納米二氧化硅0.2～1份、氨基硅烷0.3～1.5份、碳化硅微粉9～15份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切割液，其特征在于，按照質(zhì)量份數(shù)由以下組分組成：30～40℃水79.5份、聚乙二醇4份、檸檬酸鈉2份、聚丙烯酰胺1份、親水型改性納米二氧化硅0.6份、氨基硅烷0.9份、碳化硅微粉12份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切割液，其特征在于，所述聚乙二醇選用PEG?400或PEG?600。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切割液，其特征在于，所述親水型改性納米二氧化硅選用Hydrophilic-200。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切割液，其特征在于，所述氨基硅烷選用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)或N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(AEAPTES)。
6.一種切割液制備工藝，其特征在于，包括以下步驟：
7.一種切割液循環(huán)再生利用方法，其特征在于，
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的切割液循環(huán)再生利用方法，其特征在于，所述離心速度為5000～10000rpm，離心10～20min。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的切割液循環(huán)再生利用方法，其特征在于，所述凈化液經(jīng)過(guò)所述活性炭柱的速度為10～30BV/h。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的切割液循環(huán)再生利用方法，其特征在于，所述凈化液經(jīng)過(guò)所述陽(yáng)離子樹(shù)脂交換柱和陰離子樹(shù)脂交換柱的速度均為5～20BV/h。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種切割液，其特征在于，按照質(zhì)量份數(shù)由以下組分組成：30～40℃水71.5～87.5份、聚乙二醇2～6份、檸檬酸鈉0.5～3.5份、聚丙烯酰胺0.5～1.5份、親水型改性納米二氧化硅0.2～1份、氨基硅烷0.3～1.5份、碳化硅微粉9～15份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切割液，其特征在于，按照質(zhì)量份數(shù)由以下組分組成：30～40℃水79.5份、聚乙二醇4份、檸檬酸鈉2份、聚丙烯酰胺1份、親水型改性納米二氧化硅0.6份、氨基硅烷0.9份、碳化硅微粉12份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切割液，其特征在于，所述聚乙二醇選用peg?400或peg?600。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切割液，其特征在于，所述親水型改性納米二氧化硅選用hydrophilic-200。
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【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：高東瑞，胡萬(wàn)達(dá)，王志剛，張俊青，李世鈺，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：廣東臻鼎環(huán)境科技有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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