砂漿在線回收離心分離技術(shù)的研究
行業(yè)動態(tài)
1 引言
隨著太陽能硅片利潤空間的持續(xù)下降，生產(chǎn)企業(yè)不得不千方百計(jì)控制和降低生產(chǎn)成本，而直接的就是對三大輔料中的切割液和碳化硅微粉進(jìn)行回收再利用。然而，目前企業(yè)普遍采用離線式回收，即切片廠將多線切機(jī)使用過的廢砂漿，交給回收加工廠回收處理，把砂和液分別處理后，再運(yùn)回切片廠重新調(diào)和攪拌后供切片機(jī)使用。由于離線回收受到物流等中間環(huán)節(jié)、來自環(huán)保的壓力以及政策的限制，成本居高不下，且對環(huán)境造成一定的污染，所以離線回收方式很難再有發(fā)展空間，在這種環(huán)境下砂漿回收技術(shù)逐漸走向市場。
2 砂漿在線回收機(jī)工作原理
在線回收技術(shù)是采用離心機(jī)先分離出合格顆粒砂，然后再分離去除液體中的小顆粒雜質(zhì)，將合格顆粒砂和液體混合，加入部分新砂新液，調(diào)和后成為再生砂漿。在線回收處理中，砂漿每經(jīng)過一次離心分選，硅粉等細(xì)顆粒雜質(zhì)被大部分去除，砂的粒度分布就得到一次優(yōu)化，因而保證了切割質(zhì)量。此技術(shù)顯著降低了砂漿消耗，從而顯著降低了切片成本。
在線回收技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：流程短、效率高、回收自動化程度高；成本低，投資回收周期短；基本不產(chǎn)生污染。
3 離心機(jī)物料分離分析
離心機(jī)是利用離心力，將懸浮液中的固體顆粒與液體分開的機(jī)械，工業(yè)用離心機(jī)按結(jié)構(gòu)和分離要求，可分為過濾離心機(jī)、沉降離心機(jī)和分離離心機(jī)三類。離心分離機(jī)的作用原理有離心過濾和離心沉降兩種。離心沉降是利用懸浮液密度不同的各組分在離心力場中迅速沉降分層的原理，實(shí)現(xiàn)液—固（或液—液）的分離。
當(dāng)含有細(xì)小顆粒的懸浮液靜止不動時(shí)，由于中立場的作用使得懸浮液的顆粒逐漸下沉。此外，物質(zhì)在介質(zhì)中沉降時(shí)還伴隨有擴(kuò)散現(xiàn)象（布朗運(yùn)動）。擴(kuò)散與物質(zhì)的質(zhì)量成反比，顆粒越小擴(kuò)散越嚴(yán)重。而沉降與物體質(zhì)量成正比，顆粒越大沉降越快。
微粒在重力場下移動的速度與微粒的大小、形態(tài)、密度有關(guān)，并且又與重力場的強(qiáng)度及液體的黏度有關(guān)。對小于幾微米的微粒，它們在溶液中成膠體或半膠體狀態(tài)，僅僅利用重力是不可能觀察到沉降過程的。所以需要利用離心機(jī)產(chǎn)生強(qiáng)大的離心力，才能迫使這些微?？朔U(kuò)散產(chǎn)生沉降運(yùn)動。
4 臥式離心機(jī)工作原理分析
SR120砂漿在線回收機(jī)設(shè)備所采用的離心機(jī)為臥式螺旋沉降離心機(jī)。
臥式離心機(jī)的工作原理是，電機(jī)通過大、小端帶輪分別帶動轉(zhuǎn)鼓、差速器旋轉(zhuǎn)，高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有同心安裝的具有螺旋葉片的推進(jìn)器，轉(zhuǎn)鼓有軸承座支撐。轉(zhuǎn)鼓通過右軸承座處的空心軸與差速器的外殼相連接，差速器的輸出軸帶動螺旋輸送器與轉(zhuǎn)鼓同向轉(zhuǎn)動。需要分離的物料從進(jìn)料管內(nèi)進(jìn)入離心機(jī)內(nèi)，經(jīng)過螺旋輸送器進(jìn)入到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)。高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓產(chǎn)生強(qiáng)大的離心力，物料在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)形成一個(gè)環(huán)形液池。密度大的固體顆粒離心沉降到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)表面上形成沉渣，由于螺旋葉片與轉(zhuǎn)鼓的相對運(yùn)動，沉渣被螺旋葉片推送到轉(zhuǎn)鼓的小端，沉渣從小端排出。密度小的液體經(jīng)過調(diào)節(jié)的堰板連續(xù)的從轉(zhuǎn)鼓大端排出。
5 砂漿離心分離的影響因素
5.1 離心機(jī)離心參數(shù)
該參數(shù)是根據(jù)分離過程的要求和經(jīng)濟(jì)性原則，綜合平衡各種因素而進(jìn)行選擇的。其技術(shù)參數(shù)包括：轉(zhuǎn)鼓內(nèi)直徑，轉(zhuǎn)鼓總長度，轉(zhuǎn)鼓半錐角，轉(zhuǎn)鼓溢流口直徑，螺旋的螺距或升角。
離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓的直徑和轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速決定了離心機(jī)分離因數(shù)的大小。分離因數(shù)越大，通常分離也越迅速，分離效果越好。分離效果提高，螺旋與轉(zhuǎn)鼓之間的差速隨之增大，處理能力加大，但離心機(jī)的振動、噪聲也隨之增大，使用壽命會有所下降。一般在能滿足分離要求的前提下，選用合適的轉(zhuǎn)速十分重要。轉(zhuǎn)鼓體的全長同直徑的比也是很關(guān)鍵的參數(shù)，轉(zhuǎn)鼓在一定速度下長徑比越大，處理能力越大。固體物料在離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部相對沉降時(shí)間越長，分離處理的固體物質(zhì)中含水率越低，分離效果越好。
5.2 操作方面的參數(shù)
主要包括：轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速或角速度，轉(zhuǎn)鼓與螺旋的轉(zhuǎn)速差。選擇這些技術(shù)參數(shù)的依據(jù)是：懸浮液的特征、處理量、分離效率的要求、沉渣產(chǎn)量、渣含濕量、輸渣功率等。
差速器傳動裝置是螺旋卸料離心機(jī)中重要的部件，其性能和質(zhì)量決定著整個(gè)設(shè)備的工作能力和可靠性?！安钏佟笔寝D(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速與螺旋轉(zhuǎn)速之差，行星差動齒輪箱是產(chǎn)生和調(diào)節(jié)差速的關(guān)鍵部件，差速一般為轉(zhuǎn)鼓的0.2～3%。差速與一定單位時(shí)間的固體排出量成正比。當(dāng)處理量一定時(shí)，如果差速比較低，固相在離心機(jī)中停留時(shí)間較長，脫水后會更干，處理能力也較低，反之處理能力較高。
5.3 供料穩(wěn)流作用
由于離心機(jī)工作處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，供料穩(wěn)定性是前提。SR120砂漿在線回收機(jī)使用蠕動泵，通過壓縮空氣的驅(qū)動類似于脈沖間斷式供應(yīng)，所以對離心機(jī)的磨損相對較為嚴(yán)重。進(jìn)料流量小，物料在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)停留時(shí)間較長，分離效果提高；進(jìn)料流量增大，軸向流速也增大，物料在機(jī)器內(nèi)停留時(shí)間減少，分離效果隨之下降。
6 結(jié)束語
砂漿在線回收技術(shù)將成為光伏行業(yè)中重要部分，離心機(jī)作為砂漿在線回收設(shè)備上的核心部件，對砂漿分離效果起著重要作用，離心機(jī)未來的發(fā)展趨勢將是強(qiáng)化分離性能、發(fā)展大型的離心機(jī)、改進(jìn)卸渣結(jié)構(gòu)、增加專用和組合轉(zhuǎn)鼓離心機(jī)、加強(qiáng)分離理論研究和研究離心機(jī)過程控制技術(shù)等。
