一种废旧轻质光伏组件热解回收产物并制备碳化硅的方法技术

本发明专利技术公开了一种废旧轻质光伏组件热解回收产物并制备碳化硅的方法，利用废旧轻质光伏组件热解产物中的非金属组分作为基体材料制备碳化硅的新方法，该方法能够实现废旧轻质光伏组件的全组分高效回收和高值利用，具有工艺简单、资源利用率高及环境友好等特点，可应用于轻质光伏组件的大规模回收，解决了现有技术没有实现废旧轻质光伏组件的全组分高效回收和高值利用的问题，也解决了现有技术采用高纯度硅砂和无烟煤做碳化硅的制备原料导致碳化硅生产成本较高问题。化硅生产成本较高问题。

【技术实现步骤摘要】
一种废旧轻质光伏组件热解回收产物并制备碳化硅的方法

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[0001]本专利技术涉及废旧轻质光伏组件循环利用
，具体涉及一种废旧轻质光伏组件热解回收产物并制备碳化硅的方法。

技术介绍
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[0002]轻质光伏是一种无玻璃、轻量化、薄片化新型晶体硅光伏组件，该组件通过有机复合封装材料代替厚重的玻璃进行层压封装，从而具备轻柔薄美的特点。至2022年，1GWeArc轻质光伏基地已投产。随着组件大规模装机，轻质光伏组件产量逐渐增大，应提早布局废旧光伏组件的回收处置问题。
[0003]当前光伏组件的回收处置方法主要分为物理法和化学法，其中物理法机械拆解、切割、锤击和磨削等手段，将光伏组件破碎成较小的颗粒，通过筛分分选粒径不同颗粒将各组分分类回收。化学法包括化学溶剂法和热处理法，化学溶剂法是指采用无机或有机溶剂对光伏组件整体或者破碎物料进行浸泡处理，将封装介质溶解，但该方法常规溶解过程耗时长，且存在废液处理困难、二次污染严重等问题；热处理法是指加热条件下对有机封装层进行软化或分解以实现晶硅电池片的有效剥离，该方法工艺操作简单，耗能较少，有望得到大规模应用。
[0004]轻质光伏组件主要由有机复合封装材料与晶硅电池板组成，通过热处理方法可将封装材料与电池板剥离，获得热处理残渣、混杂金属与硅晶材料。基于资源循环利用的政策要求，须对热处理产物进行回收与再利用。然而，当前对轻质光伏组件的回收处置尚未有充足的考虑，且以轻质光伏组件热解产物非金属组分制备碳化硅未见报道。

技术实现思路
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[0005]本专利技术的目的是提供一种废旧轻质光伏组件热解回收产物并制备碳化硅的方法，利用废旧轻质光伏组件热解产物中的非金属组分作为基体材料制备碳化硅的新方法，该方法能够实现废旧轻质光伏组件的全组分高效回收和高值利用，具有工艺简单、资源利用率高及环境友好等特点，可应用于轻质光伏组件的大规模回收，解决了现有技术没有实现废旧轻质光伏组件的全组分高效回收和高值利用的问题，也解决了现有技术采用高纯度硅砂和无烟煤做碳化硅的制备原料导致碳化硅生产成本较高问题。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案予以实现的：
[0007]一种废旧轻质光伏组件热解回收产物并制备碳化硅的方法，该方法包括如下步骤：
[0008](1)无氧热解：首先向热解炉中通过惰性气体(如氮气、氩气等)排出炉内空气，然后将废旧轻质光伏组件放入热解炉中进行热分解，热解温度为500～600℃，热解时间为5～10min，得到晶硅材料、金属、残炭混合物料；
[0009](2)机械破碎：将步骤(1)获得的混合物料采用机械破碎方式得到粒径为0.5～1mm的破碎物料；
[0010](3)涡电流分选：将步骤(2)中得到的破碎物料采用涡电流分选，分别得到银、铜、锡等金属物料和残炭、晶硅材料等非金属物料，其中金属物料进入金属回收系统；
[0011](4)定量配比超细粉碎：将步骤(3)中获得的非金属物料进行筛选，分别获取残炭和晶硅材料，并将两种原料定量配比，C/Si质量比为1:1～1:1.5，然后采用超细粉碎机破碎至粒径为0.05～0.2mm，使得残炭与晶硅充分混合得到混合物料；
[0012](5)高温高压炉烧结：将步骤(4)中得到的混合物料放入刚玉坩埚中在惰性气氛下进行加压微波热解，微波热解温度为1400～2000℃，停留时间为60～120min，环境压力为10～20Mpa热解后物料冷却出炉；
[0013](6)出炉分级：将步骤(5)的冷却出炉物料进行分级处理，将碳化硅结晶块与未充分反应的物料筛分，分别获得碳化硅结晶和回炉料，回炉料重新进入步骤(5)中高温高压炉中进行烧结。
[0014]本专利技术的有益效果如下：
[0015]本专利技术一方面采用热解法将轻质光伏组件中的高分子聚合物分解转化为碳质产物，并将碳质产物与硅晶材料作为基体材料制备碳化硅，相比传统方法使用无烟煤和石英砂生产碳化硅，该方法节约了矿产资源，降低了经济成本，制备过程无副产物产生，所得碳化硅满足生产质量要求，工序简单、环境友好，实现了废旧轻质光伏组件的高值利用；另一方面，通过热解
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机械拆解
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涡电流分选技术工艺回收轻质光伏组件中的金属组分，实现了废旧轻质光伏组件的全组分高效回收，解决了现有技术没有实现废旧轻质光伏组件的全组分高效回收和高值利用的问题，也解决了现有技术采用高纯度硅砂和无烟煤做碳化硅的制备原料导致碳化硅生产成本较高问题。
具体实施方式：
[0016]以下是对本专利技术的进一步说明，而不是对本专利技术的限制。
[0017]实施例1：
[0018]按照如下步骤进行实施：
[0019](1)无氧热解：将废旧轻质光伏组件放入热解炉中进行热分解，得到晶硅材料、金属、残炭混合物料。工作过程中，首先向热解炉中通过惰性气体(如氮气、氩气等)排出炉内空气，热解温度为500℃，热解时间为5min。
[0020](2)机械破碎：进一步的，将步骤(1)无氧热解获得的混合物料采用机械破碎方式得到粒径为1mm的破碎物料。
[0021](3)涡电流分选：将步骤(2)中得到的破碎物料采用涡电流分选，分别得到银、铜、锡等金属物料和残炭、晶硅材料等非金属物料，其中金属物料进入金属回收系统。
[0022](4)定量配比超细粉碎：将步骤(3)中获得的非金属物料进行筛选，分别获取残炭和晶硅材料，并将两种原料定量配比，采用超细粉碎机破碎至粒径为0.2mm，使得残炭与晶硅充分混合，其中C/Si质量比为1:1。
[0023](5)高温高压炉烧结：将步骤(4)中得到的混合物料放入刚玉坩埚中在惰性气氛下进行加压微波热解，热解后物料冷却出炉。微波热解温度为1400℃，停留时间为60min，环境压力为10Mpa。
[0024](6)出炉分级：进一步的，将步骤(5)的冷却炉料进行分级处理，将碳化硅结晶块与
未充分反应的物料筛分，分别获得碳化硅结晶和回炉料，回炉料重新进入步骤(5)中高温高压炉中进行烧结。
[0025]得到的碳化硅纯度90.55％。
[0026]实施例2
[0027]按照如下步骤进行实施：
[0028](1)无氧热解：将废旧轻质光伏组件放入热解炉中进行热分解，得到晶硅材料、金属、残炭混合物料。工作过程中，首先向热解炉中通过惰性气体(如氮气、氩气等)排出炉内空气，热解温度为550℃，热解时间为5min。
[0029](2)机械破碎：进一步的，将步骤(1)无氧热解获得的混合物料采用机械破碎方式得到粒径为1mm的破碎物料。
[0030](3)涡电流分选：将步骤(2)中得到的破碎物料采用涡电流分选，分别得到银、铜、锡等金属物料和残炭、晶硅材料等非金属物料，其中金属物料进入金属回收系统。
[0031](4)定量配比超细粉碎：将步骤(3)中获得的非金属物料进行筛选，分别获取残炭和晶硅材料，并将两种原料定量配比，采用超细粉碎机破碎至粒径为0.1mm，使得残炭与晶硅充分混合，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废旧轻质光伏组件热解回收产物并制备碳化硅的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)无氧热解：首先向热解炉中通过惰性气体排出炉内空气，然后将废旧轻质光伏组件放入热解炉中进行热分解，热解温度为500～600℃，热解时间为5～10min，得到晶硅材料、金属、残炭混合物料；(2)机械破碎：将步骤(1)获得的混合物料采用机械破碎方式得到粒径为0.5～1mm的破碎物料；(3)涡电流分选：将步骤(2)中得到的破碎物料采用涡电流分选，分别得到金属物料和非金属物料，其中金属物料进入金属回收系统；(4)定量配比超细粉碎：将步骤(3)中获得的非金属物料进行筛选，分别获取残炭和晶硅材料，并将两种原料定量配比，C/Si质量比...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁浩然，范洪刚，顾菁，王亚琢，吴玉锋，陈勇，
申请(专利权)人：中国科学院广州能源研究所，
类型：发明
国别省市：