废晶硅光伏组件连续式热解处理的方法

446 编辑：中冶有色技术网来源：中国科学院广州能源研究所

2023-10-24 11:54:12

1.本发明涉及废晶硅光伏组件全组分综合回收技术领域，尤其涉及一种废晶硅光伏组件连续式热解处理的方法。

背景技术：

[0002][0003]

目前废晶硅光伏组件回收方法主要有物理法、化学法和热处理法。其中中国发明专利cn 108190481a公开了一种太阳能光伏组件处理流水线，但需要对光伏组件分割成块，导致玻璃板材及电池硅片破损，极大地损失了其资源价值；中国发明专利cn 110639933 a公开了采用加热剥离光伏组件聚合物背板，并用溶剂溶解封装胶膜得到完整电池片，但整个过程效率较低且产生大量难处理的有机溶剂污染物；中国发明专利cn 110328216 a公开了一种两段热处理光伏板的方法，一段热处理后需要取出聚合物背板，二段热解得到的电池片直接进行酸浸处理，导致电池硅片资源化价值低，且难于连续化生产。

[0004]

综合以上分析，现有技术存在劳动强度大、人工成本高、处理效率低且难以连续化生产的问题，因此亟待一种连续式、易于工业化生产的废晶硅光伏组件回收系统及其回收方法的出现，这样可以高效率地处理日益报废的废晶硅光伏组件，实现资源循环利用以及符合目前“双碳经济”及循环经济发展理念。

技术实现要素：

[0005]

本发明解决了现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种废晶硅光伏组件连续式热解处理的方法，该方法是对具有完整玻璃板材废晶硅光伏组件采用密闭梯次解构热处理连续化生产的技术，不仅实现有机组分快速完全解离得到富氢燃气，而且得到无损伤完整的玻璃板和光伏硅片，实现了废晶硅光伏组件全组分高值化利用。

[0006]

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种废晶硅光伏组件连续式热解处理的方法，包括如下步骤：

[0007]

(1)预拆解：将废晶硅光伏组件的接线盒和铝框进行拆解，得到完整废光伏板、铝框及接线盒，铝框及接线盒集中处理；

[0008]

(2)密闭梯次解离热处理：将步骤(1)得到的完整废光伏板依次通过密闭热解系统的预热区、主热解区以及冷却降温区进行梯次解离热处理，得到热解气和热解残余物，将热解气进行催化转化，得到用于燃烧供热的富氢燃气；

[0009]

(3)热解渣残余物分离回收：将步骤(2)密闭梯次解离热处理得到的热解残余物进行板材分拣，分拣出的完整玻璃板进行超声清洗，得到循环利用的再生玻璃，分拣后的热解残余物进行静电分选，得到焊锡导带集中处理，分离焊锡导带后的热解残余物进行风选，分离得到热解灰渣和循环利用的电池板硅片，热解灰渣进行氧化酸浸处理，得到浸出渣和含银酸浸液，浸出渣集中处理，含银酸浸液返贵金属回收系统进行处理和回收。

[0010]

优选地，步骤(2)密闭梯次解离热处理步骤中，预热区、主热解区以及冷却降温区

组成一个密闭系统，其中预热区温度为120℃～200℃，反应时间为5～15min，主热解区温度为 450℃～850℃，反应时间为30～60min，冷却降温区温度为120℃～200℃，反应时间为30～45 min。进一步，预热区温度为140℃～180℃，反应时间为8～12min，主热解区温度为 500℃～700℃，反应时间为35～55min，冷却降温区温度为140℃～180℃，反应时间为30～40 min。

[0011]

优选地，步骤(2)密闭梯次解离热处理过程由预热区通入氮气保护，其中氧气体积分数≤1.0％。

[0012]

优选地，步骤(2)所述的热解气进行催化转化中，催化剂为白云石或ni基zsm-5分子筛，转化温度为850℃～1050℃。

[0013]

优选地，步骤(3)所述的超声清洗的条件为：采用45～65khz的超声波处理，反应温度为25℃～65℃，超声清洗溶剂为乙醇，乙醇体积浓度为10％～60％。

[0014]

优选地，步骤(3)所述的氧化酸浸步骤中，浸出体系为hno3、h2so4+h2o2或h2so4+ 硫脲。

[0015]

进一步优选，浸出体系为h2so4+h2o2时，h2so4和h2o2的体积比为1:1，浸出体系为 h2so4和硫脲时，h2so4和硫脲的摩尔比为1:1。

[0016]

优选地，将步骤(1)得到的完整废光伏板依次通过通过密闭热解系统的预热区、主热解区以及冷却降温区进行梯次解构热处理，具体步骤为：将步骤(1)得到的完整废光伏板固定在热解托架上，热解托架包括若干层，每层放置一块完整废光伏板，完整废光伏板的玻璃板面朝下，硅片面朝上，将放置完整废光伏板的热解托架整体放置在传送带上，依次通过密闭热解系统的预热区、主热解区以及冷却降温区进行梯次解构热处理。

[0017]

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0018]

1、本发明提出的连续式热解处理快速分解废光伏板中有机组分并通过催化转化得到富氢燃气，与传统热解方式不同，本发明的热解过程中预热、热解及冷却均在一个密闭系统内梯次升温分段完成，不需关炉停火即可实现多层连续进料，大大提高了生产效率、解决了无需破碎即可实现完整光伏板连续式回收的问题。密闭梯次解构热处理过程中首先进行的低温预热可以使废光伏组件中玻璃板与电池硅片之间的eva胶膜充分软化解构，避免后续高温热解过程瞬间产生的高温气体对玻璃板和电池硅片产生冲击破碎，热解完成后的炉内降温冷却处理，可以避免过热的环境对后续分拣完整玻璃板造成的实际困难，而且密闭系统热解炉内冷却可以防止残余热解气体的逸出，避免对环境造成污染。通过梯次解构，有机组分实现先软化后分解高效转化，可得到无损伤完整的玻璃板和光伏硅片，实现了废晶硅光伏组件全组分高值化回收。

[0019]

2、本发明适合处理具有完整玻璃板的废晶硅光伏组件进行密闭系统梯次热解分离，具有资源综合利用率高、无污染、工艺流程短且易于工业化应用推广等特点。

附图说明

[0020]

图1是本发明一种废晶硅光伏组件连续式热解处理的工艺流程图。

具体实施方式

[0021]

以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。除特别说明，本发

明使用的设备为本技术领域常规市购产品。

[0022]

实施例1

[0023]

一种废晶硅光伏组件连续式热解处理的方法，包括如下步骤：

[0024]

(1)预拆解：将废晶硅光伏组件的接线盒和铝框进行拆解，得到完整废光伏板、铝框及接线盒，其中铝框及接线盒集中处理；

[0025]

(2)密闭梯次解离热处理：主要包括密闭梯次解构和燃气催化转化步骤；将步骤(1) 得到的完整废光伏板固定在热解托架上，每层放一块完整废光伏板，共五层，其中玻璃板面朝下，硅片面朝上，将放置完整废光伏板的热解托架整体放置在传送带上，依次进入具有预热区、主热解区以及冷却降温区的密闭热处理系统装置，得到热解气和热解残余物，其中预热区温度为120℃，反应时间为15min，主热解区温度为450℃，反应时间为60min，冷却降温区温度为120℃，反应时间为45min，热解过程由预热区通入氮气保护，氧气体积分数 1.0％，将得到的热解气进行催化转化，催化剂为白云石，转化温度为850℃，得到富氢燃气，可用于燃烧供热，热解残余物通过步骤(3)热解渣残余物分离回收进行处理；

[0026]

(3)热解渣残余物分离回收：包括板材分拣、超声清洗、静电分选、风选和氧化酸浸步骤；将步骤(2)密闭梯次解离热处理系统得到的热解残余物进行板材分拣，分拣出的完整玻璃板放入盛有乙醇的超声清洗池中采用45khz的超声波进行超声清洗，反应温度为25℃，乙醇体积浓度10％，得到再生玻璃，可循环利用；分拣后直接进入静电分选，得到焊锡导带，进行集中处理；分离焊锡导带后进行风选，分离得到热解灰渣和电池板硅片，其中电池板硅片可循环利用，热解灰渣进行氧化酸浸处理，浸出体系为hno3，得到浸出渣和含银酸浸液，其中浸出渣集中处理，含银酸浸液返贵金属回收系统。

[0027]

在整个回收处理系统中，与传统一段热处理相比，废晶硅光伏组件中有机物综合分解率由95％提升至99.4％，与传统物理破碎分选及氨浸分离相比，热解灰渣中银的回收率由94％提升至98.9％。

[0028]

实施例2

[0029]

与实施例1相同，不同之处在于：

[0030]

步骤(2)中预热区温度为200℃，反应时间为5min，主热解区温度为850℃，反应时间为30min，冷却降温区温度为200℃，反应时间为30min，热解过程由预热区通入氮气保护，氧气体积分数0.2％，将得到的热解气进行催化转化，催化剂为ni基zsm-5分子筛，转化温度为1050℃。

[0031]

步骤(3)中超声清洗池中采用65khz的超声波进行超声清洗，反应温度为65℃，乙醇体积浓度60％，得到再生玻璃，可循环利用；浸出体系为h2so4+h2o2，h2so4和h2o2的体积比为1:1。

[0032]

在整个回收处理系统中，与传统一段热处理相比，废晶硅光伏组件中有机物综合分解率由95.5％提升至99.9％，与传统物理破碎分选及氨浸分离相比，热解灰渣中银的回收率由93.5％提升至96.3％。

[0033]

实施例3

[0034]

与实施例1相同，不同之处在于：

[0035]

步骤(2)中预热区温度为140℃，反应时间为12min，主热解区温度为500℃，反应时间为50min，冷却降温区温度为140℃，反应时间为35min，热解过程由预热区通入氮气保护，

氧气体积分数0.8％，将得到的热解气进行催化转化，催化剂为白云石，转化温度为1000℃。

[0036]

步骤(3)中超声清洗池中采用50khz的超声波进行超声清洗，反应温度为30℃，乙醇体积浓度20％，得到再生玻璃，可循环利用；浸出体系为h2so4+硫脲，h2so4和硫脲的体积比为1:1。

[0037]

在整个回收处理系统中，与传统一段热处理相比，废晶硅光伏组件中有机物综合分解率由96.5％提升至99.8％，与传统物理破碎分选及氨浸分离相比，热解灰渣中银的回收率由94.5％提升至98.6％。

[0038]

实施例4

[0039]

与实施例1相同，不同之处在于：

[0040]

步骤(2)中预热区温度为180℃，反应时间为8min，主热解区温度为700℃，反应时间为35min，冷却降温区温度为180℃，反应时间为35min，热解过程由预热区通入氮气保护，氧气体积分数0.4％，将得到的热解气进行催化转化，催化剂为ni基zsm-5分子筛，转化温度为950℃。

[0041]

步骤(3)中超声清洗池中采用60khz的超声波进行超声清洗，反应温度为60℃，乙醇体积浓度50％，得到再生玻璃，可循环利用；浸出体系为hno3。

[0042]

在整个回收处理系统中，与传统一段热处理相比，废晶硅光伏组件中有机物综合分解率由95.7％提升至99.5％，与传统物理破碎分选及氨浸分离相比，热解灰渣中银的回收率由95.1％提升至97.7％。

[0043]

实施例5

[0044]

与实施例1相同，不同之处在于：

[0045]

步骤(2)中预热区温度为160℃，反应时间为10min，主热解区温度为550℃，反应时间为55min，冷却降温区温度为160℃，反应时间为40min，热解过程由预热区通入氮气保护，氧气体积分数0.5％，将得到的热解气进行催化转化，催化剂为白云石，转化温度为900℃。

[0046]

步骤(3)中超声清洗池中采用55khz的超声波进行超声清洗，反应温度为35℃，乙醇体积浓度40％，得到再生玻璃，可循环利用；浸出体系为h2so4+h2o2。

[0047]

在整个回收处理系统中，与传统一段热处理相比，废晶硅光伏组件中有机物综合分解率由93.9％提升至99.4％，与传统物理破碎分选及氨浸分离相比，热解灰渣中银的回收率由92.6％提升至96.8％。

[0048]

实施例6

[0049]

与实施例1相同，不同之处在于：

[0050]

步骤(2)中预热区温度为150℃，反应时间为10min，主热解区温度为600℃，反应时间为50min，冷却降温区温度为180℃，反应时间为30min，热解过程由预热区通入氮气保护，氧气体积分数0.6％，将得到的热解气进行催化转化，催化剂为ni基zsm-5分子筛，转化温度为950℃。

[0051]

步骤(3)中超声清洗池中采用60khz的超声波进行超声清洗，反应温度为50℃，乙醇体积浓度50％，得到再生玻璃，可循环利用；浸出体系为h2so4+硫脲，h2so4和硫脲的体积比为1:1。

[0052]

在整个回收处理系统中，与传统一段热处理相比，废晶硅光伏组件中有机物综合分解率由97.7％提升至99.7％，与传统物理破碎分选及氨浸分离相比，热解灰渣中银的回

收率由95.4％提升至98.2％。

[0053]

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。技术特征：

1.一种废晶硅光伏组件连续式热解处理的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)预拆解：将废晶硅光伏组件的接线盒和铝框进行拆解，得到完整废光伏板、铝框及接线盒，铝框及接线盒集中处理；(2)密闭梯次解离热处理：将步骤(1)得到的完整废光伏板依次通过密闭热解系统的预热区、主热解区以及冷却降温区进行梯次解离热处理，得到热解气和热解残余物，将热解气进行催化转化，得到用于燃烧供热的富氢燃气；(3)热解渣残余物分离回收：将步骤(2)密闭梯次解离热处理得到的热解残余物进行板材分拣，分拣出的完整玻璃板进行超声清洗，得到循环利用的再生玻璃，分拣后的热解残余物进行静电分选，得到焊锡导带集中处理，分离焊锡导带后的热解残余物进行风选，分离得到热解灰渣和循环利用的电池板硅片，热解灰渣进行氧化酸浸处理，得到浸出渣和含银酸浸液，浸出渣集中处理，含银酸浸液返贵金属回收系统进行处理和回收。2.根据权利要求1所述的废晶硅光伏组件连续式热解处理的方法，其特征在于，步骤(2)密闭梯次解离热处理步骤中，预热区、主热解区以及冷却降温区组成一个密闭系统，其中预热区温度为120℃～200℃，反应时间为5～15min，主热解区温度为450℃～850℃，反应时间为30～60min，冷却降温区温度为120℃～200℃，反应时间为30～45min。3.根据权利要求2所述的废晶硅光伏组件连续式热解处理的方法，其特征在于，步骤(2)所述的预热区温度为140℃～180℃，反应时间为8～12min，主热解区温度为500℃～700℃，反应时间为35～55min，冷却降温区温度为140℃～180℃，反应时间为30～40min。4.根据权利要求1或2所述的废晶硅光伏组件连续式热解处理的方法，其特征在于，步骤(2)密闭梯次解离热处理过程由预热区通入氮气保护，其中氧气体积分数≤1.0％。5.根据权利要求1所述的废晶硅光伏组件连续式热解处理的方法，其特征在于，步骤(2)所述的热解气进行催化转化中，催化剂为白云石或ni基zsm-5分子筛，转化温度为850℃～1050℃。6.根据权利要求1所述的废晶硅光伏组件连续式热解处理的方法，其特征在于，步骤(3)所述的超声清洗的条件为：采用45～65khz的超声波处理，反应温度为25℃～65℃，超声清洗溶剂为乙醇，乙醇体积浓度为10％～60％。7.根据权利要求1所述的废晶硅光伏组件连续式热解处理的方法，其特征在于，步骤(3)所述的氧化酸浸步骤中，浸出体系为hno3、h2so4+h2o2或h2so4+硫脲。8.根据权利要求1所述的废晶硅光伏组件连续式热解处理的方法，其特征在于，步骤(2)中将步骤(1)得到的完整废光伏板依次通过密闭热解系统的预热区、主热解区以及冷却降温区进行梯次解构热处理，具体步骤为：将步骤(1)得到的完整废光伏板固定在热解托架上，热解托架包括若干层，每层放置一块完整废光伏板，完整废光伏板的玻璃板面朝下，硅片面朝上，将放置完整废光伏板的热解托架整体放置在传送带上，依次通过密闭热解系统的预热区、主热解区以及冷却降温区进行梯次解构热处理。

技术总结

本发明公开了一种废晶硅光伏组件连续式热解处理的方法。该方法，包括如下步骤：(1)将废晶硅光伏组件的接线盒和铝框进行拆解，得到完整废光伏板；(2)将完整废光伏板依次通过密闭热解系统的预热区、主热解区以及冷却降温区进行梯次解离热处理，得到热解气和热解残余物，热解气催化转化得到富氢燃气；(3)将热解残余物进行板材分拣，分拣出的完整玻璃板进行超声清洗，分拣后的热解残余物进行静电分选，得到焊锡导带集中处理，分离焊锡导带后的热解残余物进行风选，分离得到热解灰渣和电池板硅片，热解灰渣进行氧化酸浸处理。本发明适合处理具有完整玻璃板的废晶硅光伏组件，具有资源综合利用率高、无污染、易于工业化连续生产等特点。特点。特点。

技术研发人员：袁浩然吴玉锋顾菁王亚琢陈勇

受保护的技术使用者：中国科学院广州能源研究所

技术研发日：2022.04.19

技术公布日：2022/8/8

声明：

“废晶硅光伏组件连续式热解处理的方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。

我是此专利(论文)的发明人(作者)