CONFIDENTIAL - 福岡県リサイクル総合研究事業化センター

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（財）福岡県環境保全公社リサイクル総合研究センター
共同研究プロジェクト
シリコンスラッジリサイクル共同研究成果報告
（研究期間： 平成２２～２３年度）
平成２４年７月２７日
ＮＳソーラーマテリアル株式会社
日軽エムシーアルミ株式会社
早稲田大学情報生産システム研究センター
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NSソーラーマテリアル（株）
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目次
１．研究期間
２．メンバーと役割分担
３．研究の背景
４．目的・目標
５．研究成果
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NSソーラーマテリアル（株）
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１．研究期間： H22年5月～H24年3月
２．メンバーと役割分担
研究代表者
NSソーラーマテリアル（株）
事業・研究分野（★印）　および役割分担
★ 太陽電池用多結晶シリコン製造メーカー
・ シリコンの再資源化技術の構築
研究メンバー
早稲田大学
情報生産システム研究センター
（巽研究室）
★ 電子材料、実装材料等の研究
日軽エムシーアルミ（株）
★ アルミニウム精練メーカー
・ シリコンの酸化制御等に関する指導・助言
・ 再生シリコンの活用・評価
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NSソーラーマテリアル（株）
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３．研究の背景
太陽電池用多結晶シリコン製造プロセス
シリコンスラッジ（切断くず）を
産業廃棄物として排出
（４５０トン/年、研究開始前）
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NSソーラーマテリアル（株）
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マテリアルフロー・研究開始前
凝集沈殿工程
切断工程
切断水
切断屑（150T/年）
＋
切断水
ｼﾘｺﾝｽﾗｯｼﾞ
（ｾﾒﾝﾄ原料として処理）
（450T/年）
切断ﾌﾞﾚｰﾄﾞ
貯留槽
原料用
ｲﾝｺﾞｯﾄ
廃液
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NSソーラーマテリアル（株）
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太陽電池用多結晶シリコン製造プロセス
シリコンスラッジ（切断くず）を
産業廃棄物として排出
（４５０トン/年、研究開始前）
↓
・産業廃棄物を削減したい
・副生成物を有効活用したい
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NSソーラーマテリアル（株）
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４．目的・目標
（１） 回収技術の確立
シリコンスラッジの簡便で安価な回収技術を確立
する。
（２） 要求品質の実現
アルミ精錬でのシリコンスラッジ利用における要
求品質を確保する。
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NSソーラーマテリアル（株）
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プロジェクトでの目標＝要求品質
要求品質項目
研究開始前の値
目標値
手段
SiO2比率
50%超（推定）
40%以下
固液分離
10%以下
固液分離
および
自然乾燥
含水率
50%超
（凝集剤処理後）
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NSソーラーマテリアル（株）
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マテリアルフロー・改善後
切断工程
乾燥工程
（自己発熱）
切断水
固液分離装置
切断屑（150T/年）
＋
切断水
切断ﾌﾞﾚｰﾄﾞ
原料用
ｲﾝｺﾞｯﾄ
貯留槽
再生ｼﾘｺﾝ
脱水ｽﾗｯｼﾞ
SiO2比率：
乾燥後の素材中の
SiO2（酸化物）の重量％
SS濃度：
貯留槽中の貯留液中の
ｼﾘｺﾝ粉の重量％
含水率：
乾燥後の素材中の
水分の重量％
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５．研究成果
5-1．成果１： SiO2比率の低減
脱水スラッジSiO2比率(wt%)
50.0
40.0
30.0
20.0
10.0
0.0
0
50,000
100,000
150,000
200,000
250,000
SS濃度（mg/L)
SiO2比率とSS濃度との関係
SS濃度100,000mg/L以下ではオフラインと同様SS濃度を上げるとSiO2比率
は下がるが、それより高濃度では逆にSiO2比率が上昇した。
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SiO2比率とSS濃度の相関データ見直し
→ SiO2比率とスラッジの水槽内での滞留時間との相関に「変換」
槽水替え直後 非定常
50
固形分中のＳｉＯ２比率（％）
固液分離装置停止（滞留時
間＝80～86ｈｒ）
45
脱水スラッジSiO2比率(wt%)
40
40
35
30
25
20
15
10
5
ﾊﾞﾗﾝｽ：滞留時間50ｈｒ
0
0
50,000
100,000
150,000
ﾃﾞｶﾝﾀｰの回収効率を悪く
しＳＳ濃度アップ（滞留時
間＝120ｈｒ）
200,000
250,000
35
30
25
25
20
15
10
5
0
0
300,000
SS濃度（mg/L)
20
40
60
80
100
120
140
滞留時間（ｈｒ）
槽内滞留時間短縮すればSiO2量低減
できると考えた
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滞留時間短縮方法
水槽容量の削減
スラッジ回収量増
検証実験にて確認
生産システム上対応困難
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5-4-3. 滞留時間を短縮した系によるSiO2比率検証結果
定常滞留時間：50時間
貯留槽の容量を少なくする
ことで滞留時間を50時間
から8時間に短縮した。
定常滞留時間：8時間
（水槽容量約1/5、切断ｽﾗｯｼﾞ発生量約1/2～1/3）
固形分中のＳｉＯ２比率（％）
40
滞留時間の短縮により短く
すれば、ＳｉＯ２比率を5％
まで低減することが出来た。
35
30
25
20
15
10
5
ＳｉＯ2比率
N=3
0
0
20
40
60
80
100
120
140
滞留時間（ｈｒ）
＝酸化速度＊滞留時間
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5-2．成果２： 含水率の低減
50
含水率（重量％）
40
切断直後
5712rpm　①
5712rpm　②
30
採集日
25
46
１日後
16
39
２日後
6
28
３日後
5
17
４日後
3
9
5712rpm　①
5712rpm　②
20
10
0
切断直後
採集日
１日後
２日後
３日後
４日後
経過時間
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5-3. 研究成果のまとめ
要求品質項目
研究開始前の値
目標値
達成状況
SiO2比率
50%超（推定）
40%以下
○（達成）
含水率
50%超
10%以下
○（達成）
（凝集剤処理後）
結論：
１．SiO2比率低減：
固液分離、および槽容量の縮小による滞留時間の短縮で
目標達成
２．含水率低減：
固液分離装置による固形分離と、自己発熱の組み合わせで
目標達成
→回収技術を確立し、要求品質を実現することができた。
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