[发明专利]从光纤或玻璃渣中回收GeCl4和/或SiCl4的方法以及由富含SiO2的材料制造SiCl4的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种从光纤中回收锗和硅的方法，并且更具体而言，本发明涉及一种从含有氧化锗和氧化硅的光纤中回收氯化锗和氯化硅的方法。本发明涉及一种由氧化硅例如SiO₂制造SiCl₄的方法，以及一种由玻璃渣例如光纤同时制造GeCl₄和SiCl₄的方法。

背景技术

包含光纤作为传输光信号的有效部分的光缆的制造方法通常分成以下三个主要步骤：a)制造预制棒，b)拉制光纤，和c)将光纤拧成缆(Williams，2000，高纯硅实例及其在IT和可再生能源中的应用(The caseof high purity silicon and its application in IT and renewable energy)，UNU/IAS，145 p.)。光纤包含被具有较低折射率的包层(cladding)包围的具有高折射率的芯体(Alwayn，2004，光网络设计和实施(Optical    network design and implementation)，思科出版社(Cisco Press)，840 p.)。通常，该芯体由含有作为掺杂剂的氧化锗的热解二氧化硅制成，以增加二氧化硅的折射率。所述包层通常由纯二氧化硅制成。

光纤制造是以氯化物在加热至约1000℃的化学反应器中转化为氧化物的脱氯反应为基础进行的。该氧化物沉积在二氧化硅制成的固体载体上。存在三种主要的沉积体系(Williams，2000)。首先，在改进的化学气相沉积(MCVD)方法中，该氧化物沉积在高纯二氧化硅管中，进行脱氯反应直至该管被填满。将得到的玻璃棒烧结成预制棒而所得的预制棒备用于拉制工序中。其次，外部沉积体系(ODS)在氧化物颗粒的堆积处采用玻璃棒作为载体，进行脱氯反应直至达到所需的玻璃棒直径。然后将该棒烧结成预制棒。最后，除了氧化物材料的沉积开始于与全部棒长相对的点，轴向气相沉积(AVD)方法在某种程度上与ODS体系类似。将得到的烟灰(soot)烧结成预制棒。

在制造由SiO₂和GeO₂形成的光纤的MCVD方法中所发生的脱氯反应为(Tandon，2005，应用陶瓷技术国际期刊(Int.J.Appl.Ceram.Technol.)，2，6，504-513)：

(1)SiCl₄(g)+2O₂(g)＝SiO₂(s)+2Cl₂(g)

(2)GeCl₄(g)+2O₂(g)＝GeO₂(s)+2Cl₂(g)

对于ODS和AVD方法而言，脱氯反应为(Williams，2000)：

(3)SiCl₄(g)+O₂(g)+2H₂＝SiO₂(s)+4HCl(g)

(4)GeCl₄(g)+O₂(g)+2H₂＝GeO₂+4HCl(g)

SiCl₄和GeCl₄为这三种方法的起始化学组分。

通过仔细选取适当的反应物混合物，采用这些方法获得了由富含具有指定的高折射率的氧化物的芯体和包围所述芯体的纯二氧化硅包层构成的预制棒。将该预制棒放置在竖直的轴上。用小的焚烧炉熔化预制坯的基顶(basal tip)。将熔化的材料拉制成光纤，将该光纤涂覆并缠绕于线轴上(Yin和Jaluria，1998，制造技术和工程期刊(Trans.ASME)，120，916-930)。

为了制造由纯氧化物形成的光纤，光纤工业使用引用光纤等级标准(99.999999wt％，小数点后6个9)的极纯的起始氯化物。这种纯度是必须的以保证被传输的光信号没有失真(Alwayn，2004)。由于这种所需的纯度，因此在、脱氯反应中所使用的氯化物是非常昂贵的。特别对于四氯化锗更是如此，锗是地壳中的稀有元素(R，Kling，M，Schroll，E：锗的成矿原因-综述(Metallogenesis of germanium-a review)，矿床地质综述(Ore Geology Reviews)30(2007)，145-180)。