用于硅粉混合物的惰性剂及其制备方法和应用方法

技术领域

本发明涉及工业粉尘处理技术领域，具体涉及用于硅粉混合物的惰性剂及其制备方法和应用方法。

背景技术

目前晶硅太阳能电池片在进行组件制作过程中，为了降低电池片的光生电流，需对电池片进行切割处理。目前主流的切割方式为激光划片。晶硅太阳能电池片在进行1/2–1/n的切片过程中，会对产生的硅粉混合物进行回收，回收方式一般是对产生的残余硅粉混合物采用真空抽走，但硅粉混合物在抽真空设备(如工业吸尘器)的贮存箱中积攒到一定的量后，由于硅粉颗粒间具有静电作用，在受热、重击或与水等物质接触后就容易产生爆炸事故。

一般地，晶硅太阳能电池片在切片过程中所产生的硅粉混合物经过材料成分分析，其中硅成分占到96wt％，铝成分占到3wt％，银成分占到0.6wt％，其他材料如磷、硼等元素占到0.4％。在激光切割划片的过程中产生的硅粉混合物为干燥的粉状物质，颗粒度达到400目～600目。众所周知，粉状材料在收集、转运过程中，如果受热或者撞击会产生爆炸；另外若是刚切割下的硅粉由于温度较高若接触到水，极易发生反应生产氢气，如再遇到明火那么将发生爆炸事故。因此急需开发一种在回收过程中就能对产生的硅粉混合物具有抑爆作用的惰性剂，从源头解决爆炸事故的发生。

粉尘爆炸是一个非常复杂的非定常过程，其爆炸机理至今尚未完全揭示清楚。工业粉尘惰化抑爆机理研究起步较晚。惰化技术一般采用在可燃性粉尘中预先加入一定量的惰性粉体或者是充入适量的惰性气体，经过充分混合后，当可燃性粉尘被引燃时，惰性粉体或者惰性气体可以通过降低可燃性粉尘的浓度、减低氧气浓度或者移除燃烧必须的热量等方式阻止爆炸的发生。例如中国专利201910171052.8公开了一种抑制煤尘爆炸的粉体抑爆剂及其制备方法(抑爆剂由多种粉体材料组成，包括十八水硫酸铝13.2％～26.5％、碳酸铝17.4％～30.9％、碱式碳酸铋15.3％～28.2％、二溴化锡10.6％～23.7％、甲基硅酸钠3.9％～8.6％、六偏磷酸钠5.8％～10.2％)；中国专利201810385066.5公开了一种抑制甲烷爆炸的抑爆材料的制备方法及产品，该抑爆材料是NaHCO

发明内容

为了解决目前晶硅太阳能电池片在组件制作过程中产生的硅粉混合物易爆的技术问题，而提供用于硅粉混合物的惰性剂及其制备方法和应用方法。本发明的惰性剂，在采用真空(例如工业吸尘器)抽取硅粉混合物的过程中，将惰性剂均匀的喷射在硅粉混合物中，惰性剂包裹硅粉混合物并将其抽真空沉积在收集容器的滤芯上，从而避免发生意外。

为了达到以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

本发明第一方面提供用于硅粉混合物的惰性剂，包括如下重量百分数的组分：稀释剂70％～85％、润滑剂4％～15％、硼酸铝6％～15％、颜色标识剂3％～10％；

或者，用于硅粉混合物的惰性剂，包括如下重量百分数的组分：稀释剂70％～85％、润滑剂4％～15％、二氧化钛6％～15％、颜色标识剂3％～10％；所述稀释剂为二氧化硅。

进一步地，所述颜色标识剂为三氧化二铁。

进一步地，所述润滑剂为氧化铝。根据行业内抽真空设备的收集容器中的滤芯表面材料选择，一般滤芯表面材料为铝膜，铝膜通过滤芯层中的金属导线和滤芯的外筒连接并和地线连接，起到把静电消除的作用。

进一步地，所述惰性剂的粒径为：200目～400目。

本发明另一方面提供上述用于硅粉混合物的惰性剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)根据电池片切割方式所形成的硅粉混合物的目数筛选目标粒度的稀释剂，根据所述目标粒度，选择相应目标粒度的润滑剂、颜色标识剂、硼酸铝或二氧化钛；

(2)将二氧化硅稀释剂、润滑剂、颜色标识剂加入到水中，搅拌混匀后，边搅拌边加热蒸发，得到颜色均匀的颗粒状混合物，然后粉碎筛出目标粒度的混合物；

(3)在步骤(2)得到的所述混合物中加入硼酸铝混合均匀后，得到用于硅粉混合物的惰性剂。

进一步地，步骤(1)中所述电池片切割方式为红外纳秒激光工艺时其所产生的硅粉混合物的目数约为200目，则选择的二氧化硅稀释剂的目标粒度为200目；所述电池片切割方式为皮秒激光工艺时其所产生的硅粉混合物的目数约为300目～400目，则选择的二氧化硅稀释剂的目标粒度为300目～400目。

进一步地，步骤(2)中所述水的加入量为固体物质的两倍体积的量。

本发明最后一方面提供上述用于硅粉混合物的惰性剂的应用方法，采用抽真空除尘设备将电池片切割后产生的硅粉混合物吸入到所述设备的管道中，在所述管道中的硅粉混合物被吸入到所述设备的收集容器之前，于所述管道内喷入所述惰性剂并与硅粉混合物混合形成混杂物，由于抽真空使所述混杂物被吸附在所述收集容器的滤芯上，若所述滤芯的负压值达到了所设定的阈值，关闭所述设备的抽真空，除去所述滤芯上的混杂物，进行回收或者再生处理；

所述惰性剂占所述混杂物的质量百分数≥80％。

有益技术效果：

(1)本发明中选用二氧化硅作为硅粉混合物的稀释剂，由于二氧化硅具有较高的热稳定性，能够较好的吸收硅粉混合物发生爆炸时的热量，对硅粉混合物能够起到物理稀释作用，降低粉尘浓度及燃料浓度；

本发明选用二氧化钛或硼酸铝作为主要抑爆剂，在滤芯管道喷粉的过程中，本发明的惰性剂包裹在硅粉混合物周围，若硅粉混合物存在切割后的余热或者由于静电作用摩擦生热等情况而发生爆炸的瞬间，二氧化钛由于具有高达1800℃的熔点，能在一定程度上提高二氧化硅稀释剂的熔点，使本发明惰性剂能够吸收产生的更多热量，从而更进一步降低爆炸的风险；另外硼酸铝由于含有结晶水在受热时分解产生气态水，一方面能够带走多余的热量，同时硼酸铝受热后能够生成玻璃质硼酸盐进而包裹在硅粉混合物表面并起到隔离层的作用，达到隔离热源、燃料的效果，也能够更进一步降低爆炸的风险。本发明的惰性剂能够将粉尘爆炸的风险降为零。

(2)选用氧化铝作为润滑剂的依据是抽真空收集容器的滤芯材质，该滤芯表层镀有铝膜来作为粉尘的静电消除导通层，在惰性剂中添加氧化铝一方面与滤芯的材质接近，另一方面在滤芯反吹时，滤芯上的汇合物更容易从滤芯表层脱落，起到润滑剂的作用。

(3)本发明的惰性剂中还可以加入少量三氧化二铁作为颜色标识剂，由于三氧化二铁不易于硅粉混合物剂惰性剂中其他材料产生各种化学物理反应，并且在抽真空的沉积到滤芯的过程中能明显观察到滤芯上的沉积层是否含有惰性剂，以方面观察用。

(4)本发明的惰性剂与硅粉混合物等易爆物混合，能使爆炸的风险降为零；贮藏时置于阴凉干燥通风的环境中，开袋后建议一次使用完毕，空气湿度较大时会导致抑爆性能下降。

附图说明

图1为本发明惰性剂的应用方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例和附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的数值不限制本发明的范围。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

实施例1

用于硅粉混合物的惰性剂，包括如下重量百分数的组分：二氧化硅稀释剂70％、氧化铝润滑剂15％、硼酸铝8％、三氧化二铁7％。

实施例2

用于硅粉混合物的惰性剂，包括如下重量百分数的组分：二氧化硅稀释剂80％、氧化铝润滑剂9％、硼酸铝6％、三氧化二铁5％。

实施例3

用于硅粉混合物的惰性剂，包括如下重量百分数的组分：二氧化硅稀释剂75％、氧化铝润滑剂12％、二氧化钛8％、三氧化二铁5％。

实施例4

用于硅粉混合物的惰性剂，包括如下重量百分数的组分：二氧化硅稀释剂85％、氧化铝润滑剂4％、二氧化钛6％、三氧化二铁5％。

实施例5

用于硅粉混合物的惰性剂，包括如下重量百分数的组分：二氧化硅稀释剂78％、氧化铝润滑剂7％、硼酸铝12％、三氧化二铁3％。

实施例6

用于硅粉混合物的惰性剂，包括如下重量百分数的组分：二氧化硅稀释剂80％、氧化铝润滑剂4％、硼酸铝6％、三氧化二铁10％。

实施例7

实施例1～6的用于硅粉混合物的惰性剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)根据电池片切割方式所形成的硅粉混合物的目数筛选目标粒度的稀释剂，若电池片的切割方式为红外纳秒激光工艺其所产生的硅粉混合物的目数约为200目，那么选择的二氧化硅稀释剂的目标粒度为200目；若电池片的切割方式为皮秒激光工艺其所产生的硅粉混合物的目数约为300目～400目，那么选择的二氧化硅稀释剂的目标粒度为300目～400目；

根据以上目标粒度，选择相应目标粒度的氧化铝润滑剂、三氧化二铁颜色标识剂、硼酸铝或二氧化钛抑爆剂；

(2)将二氧化硅稀释剂、氧化铝润滑剂、三氧化二铁颜色标识剂加入到水中，搅拌混匀后，边搅拌边加热蒸发，得到颜色均匀的颗粒状混合物，然后粉碎筛出目标粒度的混合物；

(3)在步骤(2)得到的所述混合物中加入硼酸铝或二氧化钛混合均匀后，得到用于硅粉混合物的惰性剂。

所制得惰性剂的粒径根据电池片切割方式所形成的硅粉混合物的目数来确定，若电池片的切割方式为红外纳秒激光工艺其所产生的硅粉混合物的目数约为200目，那么生产出的惰性剂的粒径为200目；若电池片的切割方式为皮秒激光工艺其所产生的硅粉混合物的目数约为300目～400目，那么生产出的惰性剂的粒径为300目～400目。

以上实施例7的惰性剂的制备方法也可以按照常规方法来制备，例如可以将本发明惰性剂的组分直接进行固体状态下的混合。而本发明中采用在液态状态下的混合，能够使得组分之间混合的更加均匀，应用起来抑爆效果更佳。

实施例8

上述实施例制得的用于硅粉混合物的惰性剂，其应用方法如图1所示：采用抽真空除尘设备将电池片切割后产生的硅粉混合物吸入到抽真空除尘设备的管道中，在该管道中的硅粉混合物被吸入到该设备的收集容器之前，于该管道内喷入以上实施例制得的惰性剂并与硅粉混合物混合形成混杂物，所述惰性剂占所述混杂物的质量百分数大于85％，由于抽真空使该混杂物被吸附在该设备的收集容器的滤芯上，若该设备滤芯的负压值达到了所设定的阈值，关闭该设备的抽真空，除去滤芯上的混杂物，可进行回收或者再生处理。

为了检验本发明惰性剂的抑爆效果，对实施例3～6配方的惰性剂分别进行点火试验。检测方法：在1立方米的容器中，分别喷入硅粉混合物及实施例3～6配方的惰性剂，使得粉尘的总体质量浓度为500g/m

表1点火试验结果

由表1可知，本发明惰性剂的组成及配比应用于硅粉混合物能够对其产生明显的抑爆效果。

将本发明实施例3以及实施例5配方的惰性剂按照实施例8的应用方法用于实际生产中的硅粉混合物，试验从2018年5月开始进行，两年多来无一起硅粉爆炸的实例。可见采用本发明惰性剂的组成及配比用于硅粉混合物具有非常好的抑爆作用，能将爆炸风险降为零。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，例如二氧化硅的原材料也可以是微硅粉、硅藻土等，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内。根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，例如惰性剂的组分包括二氧化硅稀释剂、氧化铝润滑剂、三氧化二铁颜色标识剂、二氧化钛以及硼酸锌这五个组分，通过优化实验获得最佳配比以达到二氧化钛与硼酸铝的协同抑爆效果，都应涵盖在本发明的保护范围之内。