[發(fā)明專利]一種利用磷肥副產(chǎn)物氟硅酸鈉生產(chǎn)多晶硅的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010591903.3
• 申請(qǐng)日: 2010-12-16
• 公開（公告）號(hào): CN102070144A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李世江;侯紅軍;楊華春;于賀華;薛旭金;劉海霞;孫永明;王慧;施秀華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 多氟多化工股份有限公司
• 主分類號(hào): C01B33/029
• 分類號(hào): C01B33/029;C01B33/021
• 代理公司: 鄭州睿信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119
• 代理人: 陳浩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用磷肥副產(chǎn)物氟硅酸鈉生產(chǎn)多晶硅的方法。

背景技術(shù)

目前，晶體硅材料（包括多晶硅和單晶硅）是最主要的光伏材料，其市場占有率在90％以上，而且在今后相當(dāng)長的一段時(shí)期也依然是太陽能電池的主流材料。

多晶硅生產(chǎn)工藝主要為改良西門子法。此工藝成熟、產(chǎn)率較高。但由于SiCl₄氫還原技術(shù)門檻較高，相對(duì)增加了生產(chǎn)成本。若將生產(chǎn)過程產(chǎn)生的四氯化硅（?SIC1₄?）作為副產(chǎn)品進(jìn)行處理，會(huì)導(dǎo)致原材料轉(zhuǎn)化率降低，同時(shí)又污染環(huán)境，不符合綠色環(huán)保發(fā)展的要求。

隨著光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，低成本高純度多晶硅的需求不斷增加。同時(shí)隨著社會(huì)的發(fā)展，人們的環(huán)保意識(shí)不斷提高。在此背景下，發(fā)展低成本綠色環(huán)保的多晶硅生產(chǎn)工藝是目前多晶硅研究的主要方向。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種利用磷肥副產(chǎn)物氟硅酸鈉生產(chǎn)多晶硅的方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：

以磷肥副產(chǎn)物氟硅酸鈉熱解得到的四氟化硅和四氫鋁鈉為原料制得硅烷，硅烷裂解制得多晶硅。具體制備步驟如下：

（1）將一定量的磷肥副產(chǎn)物氟硅酸鈉在700℃～900℃下進(jìn)行熱解，生成氟化鈉和四氟化硅氣體；

（2）將質(zhì)量比為(1～5)︰1的四氫鋁鈉和四氟化硅在50℃～150℃、二醇二甲醚與甲苯的混合溶劑中反應(yīng)，制得硅烷和四氟鋁鈉，四氟鋁鈉循環(huán)利用；

（3）硅烷通過分子篩提純系統(tǒng)，除去四氟化硅、二醇二甲醚、甲苯等雜質(zhì)，得到高純度的硅烷；

（4）硅烷在700℃～1000℃下裂解生成多晶硅和氫氣。

四氫鋁鈉用下列方法制得：以粘土、工業(yè)鹽、鹽酸為原料，按Na/Al=0.95～1.2在70℃～90℃下浸取0.5～1h，后過濾，濾液與氫氟酸反應(yīng)，制得四氟鋁鈉；將上述制得的四氟鋁鈉與氫氣按理論配比在200℃～600℃和鈀、鎳催化劑的作用下反應(yīng)生成四氫鋁鈉。

本發(fā)明的主要化學(xué)反應(yīng)式為：

反應(yīng)1：?Al₂O₃+6HCl+?NaCl??→?2?AlCl₃+3H₂O+NaCl

反應(yīng)2：AlCl₃+NaCl?+?4HF?→?NaAlF₄+4HCl

Na₂SiF_6??→?2NaF+?SiF₄

NaAlF₄+?8H_2????→_??NaAlH₄+4?HF

反應(yīng)3：SiF₄?+?NaAlH_4????→_???SiH₄?+?NaAlF₄

SiH₄?→??Si+2H₂

反應(yīng)過程中生成的氟化氫氣體溶于水，得到氫氟酸，氫氟酸可用于生產(chǎn)氟化鹽產(chǎn)品；硅烷裂解產(chǎn)生的氫氣循環(huán)用于生產(chǎn)四氫鋁鈉。

本發(fā)明利用磷肥副產(chǎn)物氟硅酸鈉生產(chǎn)多晶硅，所用原料易得，價(jià)格低廉，使得多晶硅生產(chǎn)成本相對(duì)降低；反應(yīng)中生成的四氟鋁鈉、氫氣可循環(huán)利用，節(jié)省了原料，進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本；生產(chǎn)的多晶硅雜質(zhì)含量低，純度高；變廢為寶符合環(huán)保節(jié)能的生產(chǎn)理念。

綜上所述，本發(fā)明具有較好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)保效益。

附圖說明

圖1?為利用磷肥副產(chǎn)物氟硅酸鈉生產(chǎn)多晶硅的工藝流程圖。

具體實(shí)施方式：

實(shí)施例1

本實(shí)施例的生產(chǎn)方法如下：

（1）以粘土、工業(yè)鹽、鹽酸為原料，按Na/Al=0.95的配比在70℃下浸取0.5h，后過濾，濾液與氫氟酸反應(yīng)，制得四氟鋁鈉，母液返回；

（2）、將上述制得的四氟鋁鈉與氫氣按理論配比在600℃、鈀催化劑的作用下反應(yīng)生成四氫鋁鈉；

（3）、同時(shí)將理論配比所需的磷肥副產(chǎn)物氟硅酸鈉在700℃下進(jìn)行熱解，生成氟化鈉和四氟化硅氣體；

（4）、將質(zhì)量比2︰1的四氫鋁鈉和四氟化硅在60℃、二醇二甲醚及甲苯的混合溶劑中反應(yīng)，制得硅烷和四氟鋁鈉，四氟鋁鈉循環(huán)利用；

（5）、硅烷通過分子篩提純系統(tǒng)，依次除去四氟化硅、二醇二甲醚、甲苯等雜質(zhì)，得到高純度的硅烷；