[发明专利]一种利用氯硅烷残液制备超细二氧化硅的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用氯硅烷残液制备超细二氧化硅的方法，属于氯硅烷残液处理并回收利用的技术领域。

背景技术

多晶硅具有优良的光学、电学和热学性能，是电子工业和光伏产业所需的主要原料。随光伏发电的大力推广，全球多晶硅生产以惊人的速度增长。2008年后，随着需求趋于平衡，供需矛盾放缓，巨大的产能造成供过于求的局面，多晶硅价格剧降，造成国内众多多晶硅企业倒闭。同国外的多晶硅企业相比，我国多晶硅行业生产技术设备落后，能耗较大、生产规模小、成本高、质量低、供大于求产能过剩，同样采用改良西门子法，但却无法实现闭环生产，产生大量的物料废弃物，如氯硅烷残液，难以有效的处置或资源化利用，严重限制了多晶硅行业可持续性的发展。

多晶硅生产中的氯硅烷残液的主要成分是：三氯氢硅、四氯化硅和二氯二氢硅，还有少量的硅粉和金属杂质氯化物，由于其成分复杂，难以被回收利用，对氯化硅残液进行科学、有效的循环利用已经成为多晶硅产业发展的瓶颈。

公开号为CN 102757148 A的专利《多晶硅生产中废气和残液的处理系统和方法》提出了一种氯硅烷残液的处理和回收的方法，该工艺指出：将氯硅烷残液放进焚烧炉中燃烧水解，二氧化硅通过过滤器收尘回收。

公开号为CN 101830495 A的专利《一种多晶硅生产中废气废液处理方法》提出了一种氯硅烷残液的处理方法，该工艺指出：以电石渣为原料，将其乳化为氢氧化钙溶液后，淋洗废气和废液，最后获得硅酸钙和二氧化硅的混合渣，和蒸发结晶后的氯化钙。

目前国内多晶硅厂通常采用碱液处理残液的传统工艺，残液进入反应釜或淋洗塔中与碱液发生水解、中和反应，当反应后的混合液pH值达到工艺要求时，进行污水处理。在此过程中，生成二氧化硅和氯化钠（或氯化钙），由于混合在一起无法分离回收利用，形成废渣堆弃。另外，由于生成二氧化硅和氯化钠（或氯化钙），经常会发生设备和管道堵塞的现象，加大了检修工作量，给正常生成带来严重的影响，而且碱液的消耗量大，市场价格高，增加了处理成本。

以上三种方法虽然都能将氯硅烷残液进行无害化处理，但是都没能进行资源化利用，且处理方法耗能高，不易操作。

因此，研究氯硅烷残液的资源化利用，将这种有害废弃物有效的回收利用，对我国多晶硅生产行业清洁生产和可持续发展有重大的意义。

发明内容

本发明针对现阶段氯硅烷残液处理过程中存在资源浪费、处理成本高等问题，提供了一种安全可靠，能耗低，无污染的利用氯硅烷残液制备超细二氧化硅的方法，以解决多晶硅生产中的氯硅烷残液的资源化回收利用的问题。

本发明的技术方案是一种利用氯硅烷残液制备超细二氧化硅的方法，依次包括如下步骤：

（1）氯硅烷残液在残液储罐1中缓冲沉淀杂质后，经过管道过滤器2进入水解塔3，同时通入氮气，在氮气的作用下，氯硅烷残液以雾化形态在水解塔3中与循环酸性吸收剂发生水解吸收反应，吸收混合液进入中间收集槽4；

（2）吸收混合液在中间收集槽4中由搅拌机搅拌使渣水混合物混合均匀，然后输送至过滤器5中进行固液分离，滤液进入盐酸储槽6，滤渣用工业水进行洗涤，洗涤液进入洗涤液中间槽7，渣状二氧化硅经脱水干燥即得超细二氧化硅成品；

（3）水解塔3中产生的尾气经安全液封罐9放空；

（4）洗涤液和浓盐酸经静态混合器8混合后配制成吸收剂，经热交换器11后通入水解塔3。

优选的，本发明步骤1中吸收剂从水解塔3顶部和中部两级喷淋。

优选的，本发明所述的吸收剂，在运行开始时以工业水作为吸收剂进行水解反应，之后不断循环，直至盐酸储槽6中的盐酸质量浓度达到16%~31%后，吸收剂由盐酸储槽6中的滤液和洗涤液中间槽7中的洗涤液按比例配制成质量浓度为15%~30%的盐酸进行循环水解吸收用。

优选的，本发明所述的吸收剂，经换热器后，吸收剂的温度小于等于30℃。

优选的，本发明所述的吸收剂循环量与残液的质量比为60:1~80:1。

所述的氯硅烷残液主要来源于三氯氢硅提纯工序的工艺残液，其主要成分及质量分数分别为：SiH₂Cl₂ 0~25%、SiHCl₃ 5%~50%、SiCl₄ 20%~95%、硅粉 0~4%、金属氯化物 0~1%。