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大事记
光伏家
关键词：砂浆 在线回收 硅片 一次重液
1 引言
砂浆是由碳化硅和切割液按照一定比例混合而成，在硅片切割过程中，真正起切割作用的为碳化硅颗粒，其依靠悬浮液的悬浮作用包裹在钢线表面，随着钢线的运动，碳化硅棱角不断对硅块进行摩擦起到切割作用。砂浆切割一次后，会有部分碳化硅颗粒破碎成较小颗粒，且切割过程中产生的硅粉等微粉也混入砂浆中，这部分微粉不具有切割能力。但旧砂浆中仍有大量具有有效切割能力的大颗粒碳化硅存在，可以进行回收利用。提高回收碳化硅的质量在节能降耗和降低生产成本方面具有重要意义。
2 在线回收技术
砂浆的回收方法有两种，即化学回收和物理回收，而在线回收则属于物理回收方式，主要是通过在线回收设备实现，其基本原理是通过一次离心机的离心作用，将具有切割能力的碳化硅颗粒和无切割能力的碳化硅微粉、硅粉、金属杂质等微粉分离开来，回收的部分称为一次重液，它包括有切割能力的碳化硅和少量切割液（即一次轻液）。将一次重液与新碳化硅和新切割液按照一定比例混合并搅拌均匀配制成可再次进行切割生产的成品砂浆。此为在线回收设备的一段回收流程。
与传统的化学回收方式相比，使用在线回收设备生产流程简单且易操作，回收过程中无需添加任何化学试剂，保证了砂浆的原有性质，可实现砂浆的多次循环利用，此外，可减少旧砂浆的堆积，减少环境污染，降低员工获职业病的风险。
3 在线回收砂浆质量控制
在线回收砂浆主要是由一次重液、新碳化硅和切割液混合而成，因此需从此三方面控制，保证在线回收砂浆的质量。
（1）一次重液质量控制。一次重液是由旧砂浆分离得到，由于切割后的旧砂浆中不可避免会存在有碎硅片、碎导向条及碎钢线等杂质，因此在将旧砂浆投入在线设备的旧砂浆储存罐时，需用过滤棉对旧砂浆进行过滤，且过滤棉要定期更换，防止杂质被回收。碳化硅回收比例对质量控制很关键，碳化硅回收比例不同，回收的碳化硅粒径、圆度及微粉含量差别很大。理论上，回收比例越低，回收的重液质量越好；另一方面，回收比例越高，生产成本降低得越多。回收比例可根据实际生产情况进行调整。但是，对于同一回收比例，在线回收设备参数的匹配性对离心效果和重液质量影响很大，其影响因素主要包括砂浆特性、进料流量、离心机转速及差速。
a.砂浆特性影响。砂浆中固相粒子越大，则越易分离；固相颗粒大小不一，则能被分离极限粒子决定了最终的分离效果，部分小于极限粒子的小颗粒，将会随分离轻液夹带出去。固液两相的密度差愈大，则越容易分离；砂浆粘度越小，越容易分离，反之则难分离。 砂浆主要由切割液和碳化硅混合配比而成，要增大物质本身的密度差最常用也最简单的方法是对物质加热。其中主要改变的是液相的特性，切割液在温度升高后体积增大。根据科拉伯龙方程PV=nRT，得出密度降低，密度差增大。而在一定的温度范围内切割液加热后粘度也会有明显降低，从而可以降低碳化硅的悬浮性，进一步提高分离效果。
b.进料流量影响。进料流量小，砂浆在转鼓内的轴向流速也小，砂浆在机器内停留时间则长，分离效果提高，同时回收率提高；进料流量增大，轴向流速也增大，砂浆在机器内停留时间减少，分离效果随之下降，回收率降低。但砂浆回收的主要目的是要将其中不利于切割的小颗粒碳化硅分离出去，因此流量太小也会导致砂浆中的无用小颗粒被回收，同时对离心机的生产能力有明显影响。
c.转速及差速影响。转速决定固体下降速度，转速上升，分离效果提高，处理能力加大。差速越小，砂浆受扰动越小，分离效果变好，但固相排渣能力下降,易产生堵料；反之差转速大，分离效果变差。
通过调整在线回收设备参数进行砂浆在线回收比例测试试验，得到以下结果：
（2）新碳化硅质量控制。在硅片切割过程中，碳化硅是真正起到切割作用的材料，碳化硅的质量直接影响硅片的切割质量。判断碳化硅的质量主要有三个参数：粒径（D50）、圆度值和微粉含量，粒径的小偏差、高稳定将严重影响硅片的厚度、平行度，粒径值小，不利于后期的在线回收；粒径值大，则容易出现TTV或造成硅片划伤。随着切割的进行，碳化硅的棱角会逐渐被磨平，圆度会逐渐增大，切割能力也会下降，若切割能力不足就会导致产生锯痕片和切斜的情况。同样，微粉含量高也会直接导致切割能力不足影响切割质量。
（3）切割液质量控制。由于碳化硅是由钢线携带，在高速运动的过程中与硅块产生摩擦，此过程会产生大量热量，而切割液的作用主要是悬浮和冷却。衡量切割液品质的参数主要是粘度、密度、水含量及Ph值。其中粘度是表征切割液性能的重要指标，只有符合机器要求的切割标准的粘度，才能保证碳化硅颗粒均匀悬浮分布及流动性，否则，砂浆流动性较差，无法降低由于碳化硅与硅块摩擦产生的高温，导致硅片灼伤或断线。切割液的密度保证了其与碳化硅有较强的混合性能。切割液水含量高，会使得砂浆中的碳化硅颗粒团聚结块，降低切割能力，且易堵塞过滤器。Ph值不符合要求，会导致切割过程中由于受热发生化学反应而产生脏片。
（4）环境条件。由于碳化硅和切割液都具有较强的吸水性，需保证碳化硅、切割液及砂浆的贮存环境湿度不得高于60%，且在配制砂浆的过程中，碳化硅和切割液不得直接暴露于空气中，防止配制的砂浆中碳化硅结块。
4 结语
使用在线回收设备对旧砂浆进行回收利用可以有效降低生产成本，但保证在线回收砂浆质量对于确保硅片切割质量有着重要意义，通过对一次重液和新碳化硅、切割液等的质量控制可有效达到提高在线回收成品砂浆质量的目的。
【参考文献】
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