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“再生”的二氧化硅,商机有多大?
2021年05月13日    阅读量:     新闻来源:中国化工网 okmart.com  |  投稿

随着各种资源的日渐匮乏,环保、可再生等似乎已经成了世界各国的发展主题,“循环经济”也不再只是一个口号——比如说2017年时,苹果就宣布今后iPhone/Mac都会使用可回收材料打造,以停止对地球的索取。

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苹果的“再生”海报


在信息化时代背景下,电子废弃物的存在感达到了前所未有的强度,不仅种类繁多,而且数量庞大。从事电子废物物回收的从业者不少,但大部分看重的都是里头的贵金属,包括金,银,铂和钯等,它们带来的价值肉眼可见中国化工网okmart.com。但也有从业者“别出心裁”,选择了二氧化硅进行攻克,这是为什么呢?


01电子废弃物中的二氧化硅


电子废弃物中可回收二氧化硅的途径很多,而在集成电路、太阳能等行业中,最主要的来源就是一种随着晶硅的线切割而大量产生的名为“废砂浆”的废弃物。


废砂浆


在单晶硅、多晶硅的切片制程,为了保证切割硅片的质量和效率,整个过程需要使用大量的新鲜切割砂浆。切割砂浆的主要成分为碳化硅磨料和聚乙二醇切削液。在硅片切割过程过程中,伴随着碳化硅颗粒与晶体硅的碰撞和摩擦,造成碳化硅颗粒破碎,破碎的碳化硅和硅粉混入切割砂浆中;聚乙二醇具有很强的吸水性能,不断的吸收空气中的水分,使切割砂浆水分含量增大,同时聚乙二醇暴露在空气易氧化,当温度升高使聚乙二醇受热会发生聚合等反应,生成部分色素和胶粒状杂质;切割金属丝磨擦后少量金属碎屑脱落混入废砂浆中;由于硅长时间受热,与空气接触缓慢氧化生成二氧化硅。因为硅粉比较细,易附着于研磨砂上,致使碳化硅磨料在切割前沿原料表面上出现打滑现象,切割能力降低,因此,切割产生的旧砂浆要连续地排出,同时不断补充切割新砂浆。


硅片切割过程及回收链


这些排出的废砂浆主要成分为有机物、低分子量聚合物,若不经过预处理直接排入处理污水的系统中,一方面,将会致使污水中的COD值增大,这样会给废水处理带来严重的考验,难以有效的对污水进行治理;另一方面,由于其中含有大量的磨料颗粒会产生大量的废渣也加大了处理的难度。此外,更为重要的是硅切割废砂浆直接排放将形成巨大的资源浪费,其中硅、二氧化硅及碳化硅,具有非常重要的回收价值。


因此,使用切割废砂浆制备二氧化硅粉体,同时回收利用碳化硅,可以使成本降低,减少资源浪费,降低环境污染以及提高经济效益,具有重要的环境与经济意义。


02二氧化硅的回收


砂浆经预处理,除去聚乙二醇和大颗粒碳化硅,剩余部分称为环保废砂浆,其主要成分为二氧化硅、硅、小颗粒碳化硅及少量金属杂质。由于金属杂质含量很微小,可以忽略不计。


废砂浆在一定条件下强碱氢氧化钠反应可生成水玻璃,其水溶液是一种粘稠状液体,分子式为Na2O·nSiO2,式中n为SiO2与Na2O摩尔数的比值,叫做水玻璃的摩数,水玻璃的附着力较大,同时具有很大的强度,并且具有良好的耐酸性和耐热性等性质。接着再以水玻璃和酸化剂为原料,适时加入表面活性剂,控制反应温度,在沉淀溶液pH值为8时加稳定剂,所得沉淀经洗涤、干燥,煅烧后便可得到二氧化硅粉体。淀法生成的SiO2粒径均匀且成本低,工艺易控制,有利于工业化生产。


再生二氧化硅粉体

03再生二氧化硅的价值


或许会有人奇怪,与贵金属相比,二氧化硅本身的价值似乎并不那么值得。而且废弃物再生的成本说不定比直接购入高纯原料再生产还高,这样真的会有客户买单吗?


但事实上,不仅有,而且还不少。近年来环保之风刮遍大江南北,很多服饰、鞋履品牌也因此调整了自己的营销路线,比如说目前欧美的部分品牌厂就会要求所有的产品都添加30%的再生料,这就成为了再生二氧化硅一个良好的发展契机。


凭借良好的耐磨、止滑、补强、绝缘性能,这些再生二氧化硅在被均匀地添加到树脂材料和普通橡胶中时,可全面改善树脂基材料和橡胶填料性能,如强度、韧性、延展性以及抗老化性、保色性等,因此在橡胶产业(包括篮球、鞋材和轮胎等)都有着相当不错的商机。据悉,某球鞋品牌已与台湾的一家专门从事再生二氧化硅生产的企业达成合作,仅仅是这个品牌的需求量,就已超出这家企业的生产产能。可见,再生二氧化硅的市场容量不容小觑,前景着实可观。



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