CN109092842B - 报废光伏组件拆解方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及环保回收技术领域，特别是涉及一种报废光伏组件拆解方法，包括以下步骤：1)拆解铝边框；2)拆解接线盒；3)去氟膜；4)去背板；5)分离EVA胶层和背板，分离硅片层、焊带和玻璃；6)物料单独分离。本发明结构简单，采用该方法既环保又经济的拆解报废光伏组件，铝边框、玻璃破损率＜4％；有色金属回收率达到95％以上，贵金属回收率为90％以上，硅料回收率达到90％以上，薄膜太阳能电池用铝边框破损率＜3％，稀贵金属回收率达到97％以上。
Description
技术领域
本发明涉及环保回收技术领域，特别是涉及一种报废光伏组件拆解方法。
背景技术
我国是光伏组件的生产及应用大国，仅2017年我国生产光伏组件超过60GW，按照7.6万吨/GW折算，仅2017年的光伏组件，待其报废后，其总质量将超456万吨。
光伏组件的大部分材料是可循环再造的材料，对光伏组件回收实现循环再利用，可节约资源，减少对原生资源开采并降低资源提炼的耗能，从而减轻生态环境影响及破坏。
光伏组件的构成为玻璃70％(重量占比，下同)，铝框18％，硅料4％，贵金属0.15％，接线盒为0.85％，背板为1％，EVA为6％。
当回收废旧的光伏组件时，需要对组件进行拆分，将铝边框、玻璃和接线盒部分去除，得到硅晶片。有效地完整硅晶片回收方法有“无机酸溶解法”和“热处理法”。其中，后者又分为“固定容器热处理法”和“流化床反应器热处理法”。
1)无机酸溶解法
用硝酸和过氧化氮混合酸，在一定的温度条件下，经过一段时间将EVA溶解掉，与玻璃分类。此法可保持晶硅片的完整，但需要进一步对硅晶片进行处理。
2)固定容器热处理法
将光伏组件放入焚烧炉中，设置反应温度600℃进行焚烧。焚烧完成后，将电池、玻璃和边框等手工分离。回收的各类材料进入相应的回收程序，塑料类的材料完全焚烧。
3)流化床反应器热处理法
使用流化床反应器对废弃光伏组件进行热处理。将细沙放入流化床反应器中，在一定温度、流速的空气作用下，细沙处于滚烫流动状态，具有液体的物理性质。将组件放入流化床中，EVA和背板材料会在反应器中气化，废气则从反应器中进入二次燃烧室，作为反应器的热源。对于厚度达到400微米以上的电池片，可以回收完好的硅片。由于制造技术不断发展，电池片逐代变薄，热处理法已无法获得完好的硅片，因此也只能够适用于回收硅料。
除上述3种方法外，还有“有机酸溶解法”和“物理分离法”；
4)有机酸溶解法
用有机溶剂溶胀EVA，以达到分离电池片、EVA、玻璃和背板的目的。该法所需时间较长，大约7天为一次反应周期。另外，EVA膨胀后使电池片破碎且存在有机废液处理问题，因此该法仍处于实验室研究阶段。
5)物理分离法
先将组件铝边框与接线盒拆除，随后粉碎无框组件，分离涂锡焊带与玻璃颗粒，剩下的部分再进行研磨，用静电分离方法得到金属、硅粉末、背板颗粒和EVA颗粒。该法最终得到是不同材料的混合物，未能实现单一组分的充分分离，仍处于实验室研究阶段。
结合国内外已有报废光伏组件的技术方法和经验来看：
无机酸和有机酸溶解：只针对EVA的去除和分离，未考虑到边框的拆除和硅晶片再利用。且需要用到大量的化学试剂，剩下的废液也属于危险废弃物。该方法既不经济，也不环保。
热处理法：处置过程会产生大量的有机废气，该方法既不经济，也不环保。
物理分离法：不够完善，未能分离各单一的组分。
因此，寻求一种既环保又经济的拆解报废光伏组件的方法，可以提高回收率，且拆解过程中降低破损率，满足国家期望指标，显得十分必要。
发明内容
本发明为了克服上述技术问题的不足，提供了一种报废光伏组件拆解方法，可以完全解决上述技术问题。
解决上述技术问题的技术方案如下：
报废光伏组件拆解方法，包括以下步骤：
1)拆解铝边框
采用自动拆框机，通过增加报废光伏组件铝边框向外的扩张力度，将铝边框完全拆下；
2)拆解接线盒
采用刀片，人工将接线盒拆卸；
3)去氟膜
氟膜位于报废光伏组件背板的最外侧一层结构，通过控制喷枪喷出流质的压力和角度去除氟膜；步骤3)中所述的喷枪喷出的是流质、砂或者流质和砂的混合物，所述的流质、砂或者流质和砂的混合物流出喷枪口时呈雾状或者流状，所述的喷出的压力为100-200kg/cm2；喷枪口与目标物的距离为0.1-1.5米，喷出物与目标物的直线夹角为30-45°。
4)去背板
背板材料通过EVA胶层与硅片紧密结合，通过控制喷枪喷出流质的压力和角度将背板与硅片分离，此时，背板和EVA胶层粘接在一起；步骤4)所述的去背板之前，用刀片将背板靠近待喷流质一侧纵向划开一道，使得划口深度至少延伸至硅片层，甚至玻璃层。步骤4)中所述的喷枪喷出的是流质、砂或者流质和砂的混合物，所述的流质、砂或者流质和砂的混合物流出喷枪口时呈雾状或者流状，所述的喷出的压力为300-400kg/cm2；喷枪口与目标物的距离为0.02-0.3米，喷出物与目标物的直线夹角为20-25°。
5)分离EVA胶层和背板，分离硅片层、焊带和玻璃
硅片和EVA胶层之间为焊带，通过控制喷枪出流质的压力和角度分别分离出EVA胶层、背板、硅片层、焊带和玻璃，所述的硅片粉碎剥离，硅片剥离呈50-150目颗粒，所述的焊带呈5cm以上条状，所述的硅片与玻璃间的EVA胶层呈45-55目的粉末，90％以上的背板与EVA胶层呈2cm2以上大小结合在一起；步骤5)中所述的喷枪喷出的是流质、砂或者流质和砂的混合物，所述的流质、砂或者流质和砂的混合物流出喷枪口时呈雾状或者流状，所述的喷出的压力为400-500kg/cm2；喷枪口与目标物的距离为5-5.5米，喷出物与目标物的直线夹角为10-15°。
6)物料单独分离
上述步骤5)得到的混合物料，流入收集箱，收集箱内设置滤网，通过控制滤网的网孔先将大颗粒的物料分离出来，再通过控制离心分离机的离心速度分别逐步分离其余物料。
进一步地说，喷枪为单射流喷头、扇形喷头或者旋转喷头中任意一种。
本发明结构简单，采用该方法既环保又经济的拆解报废光伏组件，铝边框、玻璃破损率＜4％；有色金属回收率达到95％以上，贵金属回收率为90％以上，硅料回收率达到90％以上，薄膜太阳能电池用铝边框破损率＜3％，稀贵金属回收率达到97％以上。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为报废光伏组件的结构示意图；
具体实施方式
实施例1：
报废光伏组件拆解方法，包括以下步骤：
1)拆解铝边框
采用自动拆框机，通过增加报废光伏组件铝边框向外的扩张力度，将铝边框完全拆下；
2)拆解接线盒
采用刀片，人工将接线盒拆卸；
3)去氟膜
氟膜位于报废光伏组件背板的最外侧一层结构，通过控制喷枪喷出流质的压力和角度去除氟膜；喷枪喷出的是流质，流质流出喷枪口时呈雾状，喷出的压力为100kg/cm2；喷枪口与目标物的距离为0.1米，喷出物与目标物的直线夹角为30°。
4)去背板
背板材料通过EVA胶层与硅片紧密结合，通过控制喷枪喷出流质的压力和角度将背板与硅片分离，此时，背板和EVA胶层粘接在一起；去背板之前，用刀片将背板靠近待喷流质一侧纵向划开一道，使得划口深度延伸至硅片层。
喷枪喷出的是流质，流质流出喷枪口时呈雾状，喷出的压力为300kg/cm2；喷枪口与目标物的距离为0.02米，喷出物与目标物的直线夹角为20°。
5)分离EVA胶层和背板，分离硅片层、焊带和玻璃
硅片和EVA胶层之间为焊带，通过控制喷枪出流质的压力和角度分别分离出EVA胶层、背板、硅片层、焊带和玻璃，所述的硅片粉碎剥离，硅片剥离呈50-150目颗粒，所述的焊带呈5cm以上条状，所述的硅片与玻璃间的EVA胶层呈45-55目的粉末，90％以上的背板与EVA胶层呈2cm2以上大小结合在一起；喷枪喷出的是流质，流质流出喷枪口时呈流状，喷出的压力为400kg/cm2；喷枪口与目标物的距离为5米，喷出物与目标物的直线夹角为10。
6)物料单独分离
上述步骤5)得到的混合物料，流入收集箱，收集箱内设置滤网，通过控制滤网的网孔先将大颗粒的物料分离出来，再通过控制离心分离机的离心速度分别逐步分离其余物料。
喷枪为单射流喷头。
铝边框、玻璃破损率为3.3％；有色金属回收率达到97％，贵金属回收率为91.3％，硅料回收率达到95％，薄膜太阳能电池用铝边框破损率为2.3％，稀贵金属回收率为97.8％。
实施例2：
报废光伏组件拆解方法，包括以下步骤：
1)拆解铝边框
采用自动拆框机，通过增加报废光伏组件铝边框向外的扩张力度，将铝边框完全拆下；
2)拆解接线盒
采用刀片，人工将接线盒拆卸；
3)去氟膜
氟膜位于报废光伏组件背板的最外侧一层结构，通过控制喷枪喷出流质的压力和角度去除氟膜；喷枪喷出的是砂，砂流出喷枪口时呈流状，喷出的压力为200kg/cm2；喷枪口与目标物的距离为1.5米，喷出物与目标物的直线夹角为45°。
4)去背板
背板材料通过EVA胶层与硅片紧密结合，通过控制喷枪喷出流质的压力和角度将背板与硅片分离，此时，背板和EVA胶层粘接在一起；去背板之前，用刀片将背板靠近待喷流质一侧纵向划开一道，使得划口深度延伸至玻璃层。
喷枪喷出的是流质和砂的混合物，流质和砂的混合物流出喷枪口时呈雾状，喷出的压力为400kg/cm2；喷枪口与目标物的距离为0.3米，喷出物与目标物的直线夹角为25°。
5)分离EVA胶层和背板，分离硅片层、焊带和玻璃
硅片和EVA胶层之间为焊带，通过控制喷枪出流质的压力和角度分别分离出EVA胶层、背板、硅片层、焊带和玻璃，所述的硅片粉碎剥离，硅片剥离呈50-150目颗粒，所述的焊带呈5cm以上条状，所述的硅片与玻璃间的EVA胶层呈45-55目的粉末，90％以上的背板与EVA胶层呈2cm2以上大小结合在一起；喷枪喷出的是砂，砂流出喷枪口时呈流状，喷出的压力为500kg/cm2；喷枪口与目标物的距离为5.5米，喷出物与目标物的直线夹角为15°。
6)物料单独分离
上述步骤5)得到的混合物料，流入收集箱，收集箱内设置滤网，通过控制滤网的网孔先将大颗粒的物料分离出来，再通过控制离心分离机的离心速度分别逐步分离其余物料。
喷枪为扇形喷头。
铝边框、玻璃破损率为3.2％；有色金属回收率为96.1％，贵金属回收率为93.4％，硅料回收率为93.8％，薄膜太阳能电池用铝边框破损率为2.01％，稀贵金属回收率为98.1％。
实施例3：
报废光伏组件拆解方法，包括以下步骤：
1)拆解铝边框
采用自动拆框机，通过增加报废光伏组件铝边框向外的扩张力度，将铝边框完全拆下；
2)拆解接线盒
采用刀片，人工将接线盒拆卸；
3)去氟膜
氟膜位于报废光伏组件背板的最外侧一层结构，通过控制喷枪喷出流质的压力和角度去除氟膜；喷枪喷出的是砂，砂流出喷枪口时呈雾状，喷出的压力为150kg/cm2；喷枪口与目标物的距离为1米，喷出物与目标物的直线夹角为35°。
4)去背板
背板材料通过EVA胶层与硅片紧密结合，通过控制喷枪喷出流质的压力和角度将背板与硅片分离，此时，背板和EVA胶层粘接在一起；去背板之前，用刀片将背板靠近待喷流质一侧纵向划开一道，使得划口深度延伸至玻璃层。
喷枪喷出的是流质和砂的混合物，流质和砂的混合物流出喷枪口时呈雾状，喷出的压力为350kg/cm2；喷枪口与目标物的距离为0.15米，喷出物与目标物的直线夹角为22°。
5)分离EVA胶层和背板，分离硅片层、焊带和玻璃
硅片和EVA胶层之间为焊带，通过控制喷枪出流质的压力和角度分别分离出EVA胶层、背板、硅片层、焊带和玻璃，所述的硅片粉碎剥离，硅片剥离呈50-150目颗粒，所述的焊带呈5cm以上条状，所述的硅片与玻璃间的EVA胶层呈45-55目的粉末，90％以上的背板与EVA胶层呈2cm2以上大小结合在一起；喷枪喷出的是流质，流质流出喷枪口时呈雾状，喷出的压力为450kg/cm2；喷枪口与目标物的距离为5.2米，喷出物与目标物的直线夹角为12°。
6)物料单独分离
上述步骤5)得到的混合物料，流入收集箱，收集箱内设置滤网，通过控制滤网的网孔先将大颗粒的物料分离出来，再通过控制离心分离机的离心速度分别逐步分离其余物料。
喷枪为旋转喷头。
铝边框、玻璃破损率为3.6％；有色金属回收率为99％，贵金属回收率为94.8％，硅料回收率为92.5％，薄膜太阳能电池用铝边框破损率为2.2％，稀贵金属回收率为97.9％。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.报废光伏组件拆解方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)拆解铝边框
采用自动拆框机，通过增加报废光伏组件铝边框向外的扩张力度，将铝边框完全拆下；
2)拆解接线盒
采用刀片，人工将接线盒拆卸；
3)去氟膜
氟膜位于报废光伏组件背板的最外侧一层结构，通过控制喷枪喷出流质的压力和角度去除氟膜；
4)去背板
背板材料通过EVA胶层与硅片紧密结合，通过控制喷枪喷出流质的压力和角度将背板与硅片分离，此时，背板和EVA胶层粘接在一起；
5)分离EVA胶层和背板，分离硅片层、焊带和玻璃
硅片和EVA胶层之间为焊带，通过控制喷枪出流质的压力和角度分别分离出EVA胶层、背板、硅片层、焊带和玻璃，所述的硅片粉碎剥离，硅片剥离呈50-150目颗粒，所述的焊带呈5cm以上条状，所述的硅片与玻璃间的EVA胶层呈45-55目的粉末，90％以上的背板与EVA胶层呈2cm以上大小结合在一起；
6)物料单独分离
上述步骤5)得到的混合物料，流入收集箱，收集箱内设置滤网，通过控制滤网的网孔先将大颗粒的物料分离出来，再通过控制离心分离机的离心速度分别逐步分离其余物料；
步骤4)所述的去背板之前，用刀片将背板靠近待喷流质一侧纵向划开一道，使得划口深度至少延伸至硅片层，甚至玻璃层。
2.根据权利要求1所述的报废光伏组件拆解方法，其特征在于，步骤3)中所述的喷枪喷出的是流质、砂或者流质和砂的混合物，所述的流质、砂或者流质和砂的混合物流出喷枪口时呈雾状或者流状，所述的喷出的压力为100-200kg/cm；喷枪口与目标物的距离为0.1-1.5米，喷出物与目标物的直线夹角为30-45°。
3.根据权利要求1所述的报废光伏组件拆解方法，其特征在于，步骤4)中所述的喷枪喷出的是流质、砂或者流质和砂的混合物，所述的流质、砂或者流质和砂的混合物流出喷枪口时呈雾状或者流状，所述的喷出的压力为300-400kg/cm；喷枪口与目标物的距离为0.02-0.3米，喷出物与目标物的直线夹角为20-25°。
4.根据权利要求1所述的报废光伏组件拆解方法，其特征在于，步骤5)中所述的喷枪喷出的是流质、砂或者流质和砂的混合物，所述的流质、砂或者流质和砂的混合物流出喷枪口时呈雾状或者流状，所述的喷出的压力为400-500kg/cm；喷枪口与目标物的距离为5-5.5米，喷出物与目标物的直线夹角为10-15°。
5.根据权利要求1所述的报废光伏组件拆解方法，其特征在于，所述的喷枪为单射流喷头、扇形喷头或者旋转喷头中任意一种。
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