[发明专利]多晶硅行业废气液焚烧处理后回收二氧化硅的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及多晶硅领域，尤其是一种多晶硅行业废气废液焚烧处理后干法回收二氧化硅的装置及方法。

背景技术

高纯多晶硅是当今发展微电子产业和太阳能产业的重要基础原材料。是跨化工、冶金、机械、电子等多学科、多领域的高新技术产品。

目前，随着全球微电子产业和光伏产业的迅猛发展，特别是受光伏产业的强劲拉动，多晶硅市场国内一直供不应求。为此，近年来国内形成多晶硅热，许多大的多晶硅项目已经上马或即将上马。据不完全统计，我国正在建设或即将建设的多晶硅企业有60家以上，产能达到10吨、从2005年国内多晶硅产量不足百吨到2010年国内多晶产量将达到3.5万吨左右，可以说发展是飞速的。

随着国内多晶硅产业飞速发展，规模、产量的不断扩大，随之而来的多晶硅生产过程中排出的废气、废液和副产物的安全和环保问题日益突出。由于国内尚未完全掌握多晶硅生产的核心技术，消耗指标普遍比国外高，以每生产1kg多晶硅消耗液氯为例。国外0.4~0.6kg，国内消耗2kg或更高，加重了废气、废液的处理量和难度，更凸显出污染物综合治理的重要性。

在多晶硅生产中，废气、废液的主要成分是：三氯氢硅、四氯化硅和二氯二氢硅等氯硅烷。还有少量金属杂质氯化物及氢、氮气，这些未经处理的氯硅烷是具有强腐蚀性的有毒有害液体或气体，对安全和环境危害很大。因此，氯硅烷废气废液的安全、有效、稳定的处理工艺已成为整个多晶硅产业链中急需解决的瓶颈之一。

目前国内多晶硅行业对氯硅烷废气、废液的处理工艺通常采用如下几种方法：

（1）、水解碱吸收法：水解、碱吸收法是将多晶硅生程中各工序排放的氯硅烷废气、废液，全部分别用管道送入废气淋洗塔，用10%NaOH溶液连续洗涤，出塔底的淋洗液，经过滤后，渣外运填埋，过滤液用泵送入废水处理工序继续处理，余气经烟囱达标排放。

水解碱吸收法虽然能够处理多晶硅生产过程中的废气和废液，可以将有毒的氯硅烷转化为无害的物质，但同时也产生了大量的废水、废渣，尤其是碱消耗量大，水解池易结渣导致设备不能正常运行，对环境污染较大。

（2）、用常规的石灰乳Ca(OH)₂中和沉淀法：由于氯化钙在水中的溶解度高，氯离子仍存在于水中，处理后水是含盐水，这种含盐水是不能排放的，导致处理效果不好。

由于投加石灰的量大，现场需要很大的占地面积堆放石灰和溶解石灰，使得废气、废液处理需占据更大场地，且现场操作环境很差。

（3）、用中和沉淀加反渗透法：虽然效果不错，但最后浓缩产生的废水中氯离子浓度更高，更难于处理达标。

（4）、中和沉淀加蒸发结晶法：方法虽然好，但处理量大、投资、运行成本费太高、能耗也高，一般项目难以承担，而且氯以渣的形态被排放没有回收。

（5）、焚烧湿式处理法：与上述诸法相比，该法引进了燃烧技术，在焚烧炉中将有毒难处理的氯硅烷（SiHCl₃、SiCl₄、SiH₂Cl₂）经高温水解生成SiO₂、HCI、CO₂、H₂O和少量Cl₂的高温烟气。然后用水进行急冷降温，文丘里洗涤、湿式静电沉淀等处理后，渣同酸性废液还要再分别处理达标排放。

虽然焚烧湿法处理技术与传统的水解碱吸收技术相比具有优点，国外有采用，但是也存在严重的缺陷：它没有对物料和余热的回收功能，造成资源的白白浪费。例如，氯硅烷经过焚烧后的烟气，含有较高浓度的氯化氢（HCl）、二氧化硅（SiO₂），和热能，完全可回收利用，粒径在微米、亚微米级别，气相二氧化硅（白炭黑）以其优越的补强、增稠、触变、吸附等性能而广泛应用于橡胶、塑料、涂料、油墨油漆、电子、农业、医药、食品、化妆品等领域，经济效益很高；氯化氢（HCl）易溶于水，完全可以利用水吸收法回收利用。热能可转变成蒸汽供多晶硅生产使用。

上述这些情况，是国内多晶硅行业中综合处理含氯硅烷废气、废液的现状，它严重束缚了这个行业的健康发展。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种利用金属滤芯过滤器干法回收气相二氧化硅、回收热能、避免破坏环境的多晶硅行业废气废液焚烧处理后回收二氧化硅的装置及方法。

按照本发明提供的技术方案，所述多晶硅行业废气废液焚烧处理后回收二氧化硅的装置为：