光伏材料切割废液中的Si和SiC旋流分离过程

太阳能硅片切割废料中的硅和碳化硅分离回收对于资源回收和环境保护具有重要的意义。根据硅和碳化硅微细颗粒易团聚且难用化学方法分离的特点,本文利用重介质微型旋流器分离技术,通过实验研究和数值模拟,探究进料流量和底流分率对重介质微型旋流器分离性能的影响。数值模拟采用CFD软件Fluent 6.3.26研究流场和颗粒运动轨迹,实验用微型旋流器直径为10mm,分离粒度分布为0.3~25μm的硅和碳化硅混合粉料。结果表明,硅的分离效率随着进料流量的增大先增大后趋于稳定,且当进料流量达到0.13m^3/h时,分离效率不再增大。不论介质是水还是重介质溶液,当底流分率增大时,旋流场内的轴向速度减小,而切向速度先增大后减小,硅的分离净化效率先增大后减小,当底流分率为0.6左右时,硅的分离净化效率达到最高值。旋流分离硅和碳化硅时,介质采用重介质溶液分离效果更好。

用于硅片切割废液Si和SiC分离旋流器的锥角影响研究

根据太阳能硅片切割废砂浆中Si(0.3~5.0μm)和SiC(5~25μm)颗粒细、易团聚以及密度均大于水等特性,利用重介质微型旋流器内强大的超重力场和剪切分散作用来分离Si和SiC。通过CFD软件Fluent 6.3.26数值模拟,探究锥角对重介质微型旋流器的流场及分离性能的影响,并用试验验证模拟的可靠性。结果表明,旋流器柱段长度一定时,同一截面高度随着锥角的增大,静压力和准自由涡切向速度增大,内旋流轴向速度减小,径向速度增大,湍流强度显著增强,压力降增大,而且锥角为8°时,牛顿分离效率达到最大值86.4%。旋流器长径比一定时,同一截面高度随着锥角的增大,静压力、切向速度和轴向速度均减小,径向速度增大,湍流强度略微增强,压力降缓慢减小,牛顿分离效率随着锥角的增大而减小,锥角8°时的分离效果较好。根据压力降和牛顿效率,定长径比变锥角与定柱段长度变锥角相比可得到更好的性能。

旋流器空气柱特性的研究

旋流器因具有剪切洗涤作用而成为食品工业中不可替代的分离设备,但是在使用的过程中水力旋流器存在空气柱,会增大能耗、降低分离效率,这也直接影响了旋流器在食品工业中的发展前景。此次研究通过试验和CFD数值模拟相结合的方法对旋流器空气柱的特性进行研究。结果表明:由两端出口进入的空气在相遇后会形成空气柱,并且从底流口进入的空气速度明显高于从溢流口进入的空气速度;随着底流背压的增大,空气柱直径逐渐变小,直到完全消失。