一种机械化学法浸出废晶硅电池片中银铝的方法和应用与流程

本发明属于新能源固废资源化回收，具体涉及一种机械化学法浸出废晶硅电池片中银铝的方法和应用。

背景技术：

1、近年来，光伏产业快速发展，退役晶硅光伏组件规模持续增长，光伏组件设计使用寿命为25～30年，当前早期装机的光伏设备已逐步进入报废阶段。随着光伏组件逐步达到使用寿命，其资源化回收利用至关重要。晶硅电池片中含有银、铝、硅等多种组分，其中银是晶硅电池片中最具经济价值的有价金属，铝作为电池片背面电极，在电池片中含量高（＞5%），二者的高效回收对实现资源循环、降低光伏产业全生命周期成本具有关键作用。

2、传统浸出方法多采用湿法冶金工艺，普遍采用强酸（硝酸、硫酸）浸出银、强碱浸出铝，存在流程繁琐、操作风险高、环境污染重、回收成本高、难以协同提取银铝等问题，不符合绿色低碳发展需求，难以兼顾回收效率、绿色环保与经济性，无法满足光伏产业规模化、无害化、高值化回收需求。公开号为cn120041674a的中国专利申请公开了一种硝酸浸出-氯化沉银-硫化沉淀-中和沉铝的全湿法工艺，虽可实现电池片中多种元素的协同回收，但该工艺流程繁琐冗长，且需要使用浓硝酸和剧毒氢氟酸等危险试剂，存在设备防腐成本高、操作风险大、环境污染严重等问题。机械化学法通过研磨、摩擦等机械能直接驱动化学反应，具有常温常压、无有机溶剂、短流程、绿色高效等特点，为有价金属回收提供了新思路。已有研究尝试将机械化学法应用于废弃光伏组件中有价金属的回收，例如，公开号为cn121204404a的中国专利申请公开了一种采用过硫酸盐作为活化剂的机械化学活化-水浸工艺，相较于传统酸碱工艺更为绿色环保，银浸出率可达95%以上、铝浸出率达92%以上。然而，该方案仅使用过硫酸盐单一组分作为活化剂，氧化能力和浸出效率有限，银和铝的浸出率仍有较大提升空间。传统工艺中银和铝的回收通常分为不同步骤分别进行，难以在同一工艺条件下实现二者在温和条件下的同步高效浸出。

3、因此，开发一种流程短、污染小、回收率高的机械化学协同提取方法，对破解废旧光伏组件回收技术瓶颈、推动光伏产业循环经济发展具有重要现实意义。

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机械化学法浸出废晶硅电池片中银铝的方法和应用，以解决现有单一过硫酸盐体系因氧化能力不足导致银铝浸出率偏低的问题，采用硫酸氢盐提供酸性环境、有机酸络合金属离子，与过硫酸盐协同增效；同时利用机械化学活化-水浸工艺替代传统强酸强碱湿法流程，以解决其工艺繁琐、污染严重的技术问题。

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、本发明公开了一种机械化学法浸出废晶硅电池片中银铝的方法，包括：

4、将废晶硅电池片粉碎，得到废电池片粉料；将废电池片粉料与添加剂混合，进行机械化学活化反应，得到活化产物；用水浸出活化产物，得到浸出浆料；将浸出浆料固液分离，得到含银和铝的浸出液；

5、添加剂为过硫酸盐、硫酸氢盐和有机酸组中的至少一种。

6、优选地，过硫酸盐为过硫酸钠、过硫酸钾和过硫酸铵中的一种或多种。

7、优选地，硫酸氢盐为硫酸氢钠、硫酸氢钾和硫酸氢铵中的至少一种。

8、优选地，有机酸为柠檬酸、乙二胺四乙酸、酒石酸和草酸中的至少一种。

9、优选地，过硫酸盐与废电池片粉料的质量比为（0.5-4）:1，硫酸氢盐与废电池片粉料的质量比为（0.05-0.3）:1，有机酸与废电池片粉料的质量比为（0.02-0.3）:1。

10、优选地，废晶硅电池片粉碎至粒径低于200目。

11、优选地，机械化学活化反应的球料质量比为（5-50）:1，机械化学活化反应的研磨速度为200-1000r/min，活化时间为30-600min。

12、优选地，浸出的温度为20-100℃，浸出的时间为30-240min。

13、优选地，浸出的液固比为5-50ml/g，搅拌速度为300-600r/min。

14、本发明还公开了上述的机械化学法浸出废晶硅电池片中银铝的方法在回收银和铝中的应用。

15、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

16、本发明公开的机械化学法浸出废晶硅电池片中银铝的方法，采用过硫酸盐、硫酸氢盐和有机酸中的至少一种作为添加剂，通过机械化学活化反应实现银和铝的协同浸出。过硫酸盐在机械化学活化过程中原位产生硫酸根自由基和羟基自由基，将银和铝氧化为可溶性硫酸盐；硫酸氢盐提供弱酸性环境，促进金属氧化物的溶解；有机酸作为络合剂，与溶出的金属离子形成可溶性络合物，防止其水解沉淀或二次吸附于硅粉表面，实现了银和铝的高效同步浸出。经检测，采用该方法银提取率可达99.1%、铝提取率可达98.2%，相较于现有单一过硫酸盐体系，本发明的银和铝浸出率均取得了有效提升。同时，该方法全程不涉及强酸、强碱等危险试剂，水浸过程仅使用去离子水，避免了传统湿法工艺中设备防腐成本高、操作风险大、废水处理困难等问题，具有绿色环保、工艺简洁的突出优势。

17、本发明公开的机械化学法浸出废晶硅电池片中银铝的方法在回收银和铝中的应用，采用过硫酸盐、硫酸氢盐和有机酸中的至少一种作为添加剂，经机械化学活化-水浸出即可将废晶硅电池片中的银和铝同步转移至液相，获得含银和铝的浸出液用于后续分离提纯，其银提取率可达99%、铝提取率可达98%，回收效率显著优于现有技术。该应用方案不涉及任何危险化学试剂，无有毒废气排放，设备要求低、操作步骤简单，可在常温常压条件下实现大规模工业化回收处理，为解决退役晶硅光伏组件中银和铝的高效资源化回收提供了切实可行的技术路径，具有良好的经济效益和环境效益。

1.一种机械化学法浸出废晶硅电池片中银铝的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的机械化学法浸出废晶硅电池片中银铝的方法，其特征在于，所述过硫酸盐为过硫酸钠、过硫酸钾和过硫酸铵中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的机械化学法浸出废晶硅电池片中银铝的方法，其特征在于，所述硫酸氢盐为硫酸氢钠、硫酸氢钾和硫酸氢铵中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的机械化学法浸出废晶硅电池片中银铝的方法，其特征在于，所述有机酸为柠檬酸、乙二胺四乙酸、酒石酸和草酸中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的机械化学法浸出废晶硅电池片中银铝的方法，其特征在于，将废晶硅电池片粉碎至粒径低于200目。

6.根据权利要求1所述的机械化学法浸出废晶硅电池片中银铝的方法，其特征在于，所述过硫酸盐与废电池片粉料的质量比为（0.5-4）:1，硫酸氢盐与废电池片粉料的质量比为（0.05-0.3）:1，有机酸与废电池片粉料的质量比为（0.02-0.3）:1。

7.根据权利要求1所述的机械化学法浸出废晶硅电池片中银铝的方法，其特征在于，所述机械化学活化反应的球料质量比为（5-50）:1，所述机械化学活化反应的研磨速度为200-1000r/min，活化时间为30-600min。

8.根据权利要求1所述的机械化学法浸出废晶硅电池片中银铝的方法，其特征在于，所述浸出的温度为20-100℃，浸出的时间为30-240min。

9.根据权利要求1所述的机械化学法浸出废晶硅电池片中银铝的方法，其特征在于，所述浸出的液固比为5-50ml/g，搅拌速度为300-600r/min。

10.权利要求1-9任一项所述的机械化学法浸出废晶硅电池片中银铝的方法在回收银和铝中的应用。