[发明专利]用于处理多晶硅副产渣浆的装置和工艺

说明书

本发明公开了一种用于处理多晶硅副产渣浆的装置，包括浆态床反应器，所述的浆态床反应器外壁设置有渣浆进料口和HCl原料进料口，所述浆态床反应器底部通过管道连通废料罐，所述的浆态床反应器顶部通过管道与带有第一换热器的第一储罐连通，所述浆态床反应器外部设有夹套。本发明还公开了利用上述装置处理多晶硅副产渣浆的工艺。本发明的处理多晶硅渣浆的专用系统以浆态床反应器为主，结构简单，设计科学合理，用于处理多晶硅生产过程中渣浆，能够将渣浆中具有活性的硅粉转化为生产原料氯硅烷，实现硅粉利用最大化，完善了多晶硅生产的闭路循环。

技术领域

本发明属于光伏行业技术领域，特别是涉及一种用于处理多晶硅副产渣浆的装置和工艺。

背景技术

目前，光伏行业生产多晶硅主流工艺为改良西门子法，在多晶硅生产中产生大量副产四氯化硅，现主要处理手段是将其通过冷氢化或热氢化工艺将其转化为多晶硅生产原材料三氯氢硅。在多晶硅生产、氯硅烷的生产过程中，其相应的反应装置和提纯过程中都不可避免地产生氯硅烷渣浆(主要固体杂质为硅粉(包括氯氢化装置检修退料硅粉)；液态组分为四氯化硅、三氯氢硅、聚硅烷及金属氯化物等)。冷氢化渣浆主要来自流化床中未参与反应的粒径较小的硅粉，经旋风分离器分离后再经急冷后排出，其含有的未经过氧化的硅粉仍具有一定活性。

现有技术中，对渣浆处理的常用方法是采用干燥设备或真空转鼓设备将渣浆中含有的氯硅烷进行加热蒸发或过滤回收(或是直接进行水解)，剩余的浓渣浆(含湿量5％-60％)则用石灰乳或碱石灰进行中和处理，处理后的带渣液进入后续的废渣和废水处理系统进行处理后进行外排。此种处理方式不仅会造成渣浆中含有的一定活性硅粉的浪费，导致物料的大量浪费，增加了多晶硅的生产成本；且直接排放将会增加后续工序的压力，对环境造成不利影响。因此有必要将具有活性的硅粉进行回收再利用。传统的三氯氢硅的合成方法可通过硅粉与氯化氢(或氯气与氢气)进行反应：

其主反应方程式为：Si+3HCl→SiHCl3(三氯氢硅)+H2

在三氯氢硅的合成过程中，不同的温度和压力下，会生成副产物四氯化硅和二氯二氢硅。其副反应为：Si+4HCl→SiCl4(四氯化硅)+2H2；Si+4HCl→SiH2Cl2(二氯二氢硅)+H2。硅粉与氯化氢反应生成三氯氢硅为放热反应，只需在初始阶段对反应进行加热。后期为根据反应生成物控制反应温度，需将多余热量进行转移。

合成三氯氢硅的副产物四氯化硅、二氯二氢硅等组分可通过冷氢化或反歧化装置转化为多晶硅生产原料三氯氢硅。将多晶硅渣浆中活性硅转化为三氯氢硅、四氯化硅等氯硅烷能够实现了硅粉原料的最大化利用，减少物料损耗，实现降本增效，减小环保压力。

目前三氯氢硅的主要生产方式是采用沸腾床和固定床两种形式，但两者产率都较低，能耗高，投资大，污染高等缺点，且多晶硅渣浆中还含有液态的氯硅烷，无法采用沸腾床或固定床对渣浆中的硅粉进行处理。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用浆态床处理多晶硅生产过程中渣浆的高效处理装置。

本发明还要解决的技术问题是提供利用上述系统进行多晶硅渣浆的处理工艺，以回收渣浆以及退料硅粉中未反应的氯硅烷和硅粉，从而降低生产成本。

为解决上述技术问题，本发明的思路如下：