一种利用废光伏硅电池片制备的拟薄水铝石及其制备方法与流程

本发明属于废光伏组件资源化利用，具体涉及一种利用废光伏硅电池片制备的拟薄水铝石及其制备方法。

背景技术：

1、近年来，我国光伏产业发展迅猛，光伏组件主要由玻璃、背板、电池片、铝边框、封装层乙烯-醋酸乙烯共聚物(eva)、焊带和接线盒等组成。目前，玻璃、铝边框、焊带和接线盒等可经物理分选等方法实现回收，而废硅电池片则必须经化学法处理后才能实现资源回收利用。

2、废光伏硅电池片中含有al、al2o3、si、si3n4、ag、cu、pb等物质，组分复杂。废电池片硅含量最高(约90％)，铝含量在5％以上，有研究表明，利用硅电池片提纯制备高纯硅，比从石英砂中提取硅的成本要低得多，因此，为了实现硅资源的再利用，必须对废光伏硅电池片进行除铝提纯。目前，在废光伏硅电池片除铝及铝资源化应用方面，利用铝的两性特征，常采用酸(hcl、h2so4和hno3)或碱(naoh和koh)浸出除去电池片中的铝，然后中和沉淀形成al(oh)3，实现铝资源的回收。关于用酸浸出除铝，其中用氧化性酸(h2so4和hno3)易发生铝的钝化反应，形成的氧化铝膜会阻止铝的进一步溶出，导致难以实现铝的高去除率，同时也会发生银的溶出，降低后续银的收率。用hcl浸出则可避免铝的钝化和银的溶出，故多用hcl去除废电池片中的铝杂质。但hcl浸出过程中hcl易挥发，导致操作环境差。另外，用酸浸出除铝，易发生电池片中共存金属共溶反应，从而导致后续分离回收难度大，直接加碱中和回收会发生其它金属共沉淀，导致制备的al(oh)3纯度不高。

3、用碱性溶液浸出铝则可有效避免其它金属共溶问题，故现研究工作中常采用碱法除铝作为电池片提纯的第一步。碱液除铝效率高，去除率可达99％以上，同时会发生si的溶出反应，但浸出液组分少，为naoh-naalo2-na2sio3-h2o体系。针对碱法除铝后铝资源回收利用，多采用直接中和沉淀得到al(oh)3产品，但极少关注到浸出过程发生硅溶出这一副反应而造成的铝产品中杂质硅存在问题。工业上三级al(oh)3产品质量要求al2o3≥63.5％、sio2≤0.08％，(即铝硅比大于794)上述碱性浸出液加酸中和过程中，在形成al(oh)3沉淀的同时也会发生铝硅共沉形成铝硅酸钠沉淀，这是导致氢氧化铝产品硅杂质超标的原因。另外，这种铝资源回收方法也存在铝产品附加值不高的问题。因此，开发一种废光伏硅电池片铝资源高值化的回收利用方式具有十分重要的意义。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种废光伏硅电池片除铝及铝资源高值化利用的方法，以解决针对现有回收废光伏硅电池片中铝资源方法中存在铝产品杂质硅含量高和附加值低的技术问题。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、本发明公开了一种利用废光伏硅电池片制备拟薄水铝石的方法，包括：

4、1)用碱性溶液浸出废光伏硅电池片，过滤后，得到除铝硅电池片和含铝酸钠的溶液；

5、2)向步骤1)得到的含铝酸钠的溶液中加入脱硅剂，过滤后，得到硅含量低的铝酸钠溶液；

6、3)向步骤2)所得的硅含量低的铝酸钠溶液中加酸进行中和沉淀，经老化后，制得低胶溶指数中孔拟薄水铝石；

7、4)向步骤3)所得的低胶溶指数中孔拟薄水铝石中加入成胶剂进行成胶处理，洗涤后，得到拟薄水铝石。

8、优选地，步骤1)中，碱性溶液：废光伏硅电池片的液固质量比为(1-30):1。

9、优选地，步骤1)中，碱性溶液为naoh溶液或koh溶液；碱性溶液的浓度为20-400g/l；浸出时间为0.5-4h；浸出温度为20-90℃；浸出过程中辅以搅拌，搅拌速度为50-500r/min。

10、优选地，步骤2)中，脱硅剂加入量为1-20g/l；脱硅时间为2-10h；脱硅温度为50-95℃；脱硅过程辅以搅拌，搅拌速度为50-500r/min。

11、优选地，步骤2)中，脱硅剂为含钙化合物和含镁化合物中的一种或两种；含钙化合物为氧化钙、氢氧化钙、硫酸钙、氯化钙、铝酸钙或碱式碳酸钙；含镁化合物为氧化镁、氢氧化镁、氯化镁或镁铝水滑石；含钙化合物：含镁化合物的质量比为(1-10):1。

12、优选地，步骤3)中，酸为硫酸、盐酸或硝酸；酸的浓度为1-8mol/l；中和时间通过加酸速度来控制，加酸速度为5-100ml/min；老化时间为10-180h；老化温度为50-90℃。

13、优选地，步骤3)中，中和沉淀温度为20-90℃；中和沉淀的ph为6.5-8.5；中和过程辅以搅拌，搅拌速度为200-600r/min。

14、优选地，步骤4)中，成胶处理时间为10-90min；成胶处理温度为30-90℃；成胶处理中，成胶剂：低胶溶指数中孔拟薄水铝石的液固质量比为(2-10):1。

15、优选地，步骤4)中，成胶剂为氢氧化物溶液或氢氧化物与强碱弱酸盐溶液的混合溶液；氢氧化物溶液浓度为2-20g/l；强碱弱酸盐溶液浓度为5-30g/l；

16、氢氧化物溶液为naoh溶液、koh溶液或氨水溶液；强碱弱酸盐溶液为碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液、碳酸钾溶液或碳酸氢钾溶液；

17、洗涤温度为50-90℃；洗涤液固质量比为(3-8):1；洗涤时间为0.5-3h；洗涤次数为2-6次。

18、本发明还公开了上述利用废光伏硅电池片制备拟薄水铝石的方法制得的拟薄水铝石，其特征在于，胶溶指数为97.9％-98.3％，比表面积为266 -303m2/g，孔容为0.36-0.48ml/g，na2o含量为0.08％-0.16％，sio2含量为0.097％-0.15％。

19、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

20、本发明公开了一种利用废光伏硅电池片制备拟薄水铝石的方法，先用碱性溶液浸出除去废光伏硅电池片中的铝，过滤得到除铝硅电池片和含铝酸钠的溶液；针对现有碱性溶液除铝过程铝硅共溶导致浸出液含有杂质硅的问题，提出浸出液预脱硅的思路，并提供了解决方法，提高了浸出液中的铝硅比，有利于提高后续铝产品的品质；然后向含铝酸钠的溶液中加入脱硅剂，过滤后得到硅含量低的铝酸钠溶液；提高脱硅效率，增加产量；再向硅含量低的铝酸钠溶液中加酸中和沉淀，经老化后，制得低胶溶指数中孔拟薄水铝石；针对现有氢氧化铝产品附加值不高、经济性差的问题，提出中和制备拟薄水铝石的思路，并提供了制备方法，实现了废光伏硅电池片中铝资源的高值化应用；最后，向低胶溶指数中孔拟薄水铝石中加入成胶剂，洗涤后，得到拟薄水铝石；形成稳定的胶体体系，这有助于防止溶液中的成分发生沉淀或分层，保持溶液的均匀性和稳定性，从而提高后续处理过程的效率和效果。本发明公开的利用废光伏硅电池片制备拟薄水铝石的方法实现了废光伏硅电池片高效除铝，有利于后续硅电池片进一步提纯，也实现了铝资源的高值化利用，并可制备高附加值拟薄水铝石产品，另外拟薄水铝石产品质量要求al2o3≥63％、sio2≤0.3％，(即铝硅比＞210)，制备拟薄水铝石产品也可降低脱硅要求。通过利用废光伏硅电池片作为原料，实现了废物的资源化利用。这种方法不仅减少了废物对环境的压力，而且将原本被废弃的光伏硅电池片转化为有价值的拟薄水铝石产品，实现了资源的循环利用，提高了资源利用效率。利用废光伏硅电池片制备拟薄水铝石的方法，有助于实现资源循环利用、高附加值产品制备、降低生产成本、环保效益以及促进产业升级与创新，对于推动废物资源化利用、促进可持续发展具有重要意义。

21、本发明还公开了上述利用废光伏硅电池片制备拟薄水铝石的方法制得的拟薄水铝石胶溶指数为97.9％-98.3％，比表面积为266 -303m2/g，孔容为0.36-0.48ml/g，na2o含量为0.08％-0.16％，sio2含量为0.097％-0.15％。具有高铝硅比、低胶溶指数和中孔结构等特点，满足了市场对高附加值产品的需求，提升了产品的经济价值。