[发明专利]四氯化硅的无害化处理及综合利用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种副产物四氯化硅的无害化处理及综合利用方法，属于节能减排及环保领域。 

背景技术

四氯化硅是无色或淡黄色的发烟液体，有刺激性气味。遇水分解放热，放出有毒的腐蚀性氯化氢烟气。对眼睛及上呼吸道有强烈刺激作用，高浓度可引起角膜混浊，呼吸道炎症，甚至肺水肿。皮肤接触后可引起组织坏死。

当前，四氯化硅主要来源于多晶硅生产中，且为产生量最大的副产物，回收的四氯化硅是一种具有强腐蚀性的有毒有害液体，处理不当，对安全和环境危害很大。随着绿色能源太阳能的大规模开发利用，光伏电池原料多晶硅的用途越来越广泛，用量也越来越大，尤其是近几年来，中国多晶硅产业已呈现几何级数的发展态势。然而，随着中国多晶硅总产量的逐年增多，多晶硅生产的副产物四氯化硅的安全和环保问题也日益突出，因此安全而有效地处理和利用四氯化硅将对多晶硅产业的发展起着十分重要的作用。

处理四氯化硅有多种方法，水解处理四氯化硅是其中的一种。水解处理四氯化硅工艺中，有氯化氢和硅酸生成，氯化氢溶解于水中生成盐酸，所以水解四氯化硅产生的液体是两种酸，盐酸(强酸)和硅酸（弱酸）的混合物，呈酸性，不符合环保排放标准。一般是加碱进行中和反应，使液体呈中性或偏碱性后排放，只有pH值可以达到排放标准。由于硅酸是弱酸中和反应常用强碱，反应生成的盐都溶解于水，分离利用困度大，成本费用高，排放很难达标，因此水解四氯化硅的处理技术已被淘汰。如用氢氧化钠进行中和反应，与硅酸生成硅酸钠，与盐酸生成氯化钠，两种盐都溶解于水。虽然两种盐都可以利用，但都是传统产品，市场易饱和，且分离比较困难，费用高。因此在考虑成本控制的前体下，企业常采用碱进行中和后排放，这就是难以达到环保排放标准的原因，尤其是氯化钠的超标排放将对环境水体造成永久性污染。若用氢氧化钙进行中和反应，可以与盐酸生成氯化钙，但与硅酸不反应，排放仍然不符合标准。由此可见，水解处理四氯化硅要做到无害化，必需要对盐酸和硅酸找到合理的利用方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种催化剂，催化水解四氯化硅反应生成的液体，再用氢氧化钙进行中和反应，生成溶解于水的氯化钙和硅酸钙沉淀。这样就能使水解四氯化硅反应生成的液体中的盐酸和硅酸达到充分利用，生成稳定的盐，且有高附加值，没有污染物产生，从而实现四氯化硅的无害化处理及综合利用。

本发明的另一目的还在于提供了一种水合氯化钙和水合硅酸钙的制备方法。

本发明的目的是通过实施如下的技术方案来实现的。

四氯化硅的无害化处理及综合利用方法，其具体工艺步骤如下：

A、于四氯化硅水解反应生成液体存储池内，贴上纳米二氧化钛固载催化剂瓷砖，每立方米液体用3~5平方米，在自然光照射下，催化1~3小时；

B、于催化后的液体中加人氢氧化钙，pH值控制在8~10，即反应生成溶解于水的氯化钙和硅酸钙沉淀；

C、将步骤B生成的氯化钙液体和硅酸钙沉淀分离，硅酸钙沉淀经洗涤烘干制成水合硅酸钙，分离的液体回收返回四氯化硅水解工艺再利用。

所述纳米二氧化钛固载催化剂的制备方法已记载于申请号为99117362.7的专利申请技术中，即“在陶瓷上烧固二氧化钛膜面的制备方法”，它依次按以下步骤进行：①清洁载体：将需烧固二氧化钛膜面的陶瓷载体表面清洁去污；②涂覆成膜：将配制的膜液均匀涂覆于已清洁去污的陶瓷载体表面形成膜面，涂覆量为：每平方厘米涂覆二氧化钛1～4毫克；③入窑烧制：将已形成膜面的陶瓷载体送入窑内烧固膜面，控制烧制温度：600～900℃、烧制时间：20～40分钟；④出窑冷却：即制得烧固有二氧化钛膜面的陶瓷成品；所述的清洁载体的步骤之前还包括配制膜液的步骤：膜液的原料配方（按重量计）：TiO₂ 1份；NaHCO₃ 0.01～0.03份；H₂O 2～5份；CuSO₄·5H₂O 0.04～0.06份；经称量后放入容器内充分搅拌即制得膜液。

所述纳米二氧化钛固载催化剂的载体是白色釉面瓷砖，在使用时是将瓷砖贴在四氯化硅水解液存储池的底部和内壁上，每立方米液体用3~5平方米瓷砖，在自然光照下对四氯化硅水解液体进行催化，催化时间为1~3小时。在底部和内壁面积小于所用催化剂瓷砖面积时，可在存储池内加设薄隔墙，薄隔墙在底部面积上均匀分布，两面贴瓷砖，底部留孔连通。

本发明所涉及的反应方程式如下：