[發(fā)明專利]用多晶硅副產(chǎn)物四氯化硅制備高濃度鹽酸的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110361048.1
• 申請(qǐng)日: 2011-11-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102491273A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牟浩斌;易家寶;鄒振;李云峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川銀邦硅業(yè)有限公司
• 主分類號(hào): C01B7/03
• 分類號(hào): C01B7/03
• 代理公司: 成都虹橋?qū)＠聞?wù)所 51124
• 代理人: 武森濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用多晶硅副產(chǎn)物四氯化硅與水或回收的稀鹽酸溶液反應(yīng)制備高濃度鹽酸的方法，屬于多晶硅副產(chǎn)物的無(wú)害有用的資源化處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近幾年隨著環(huán)保太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，極大地刺激了多晶硅的市場(chǎng)需求，引起了多晶硅產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)的多晶硅產(chǎn)能在8萬(wàn)t/a以上。目前國(guó)內(nèi)多晶硅企業(yè)所采用的生產(chǎn)方法主要是西門子法或改良西門子法，目前的技術(shù)每生產(chǎn)1t多晶硅就會(huì)產(chǎn)生15t至20t的四氯化硅，以此計(jì)算，我國(guó)每年將產(chǎn)生120萬(wàn)t至160萬(wàn)t的四氯化硅。四氯化硅是一種強(qiáng)腐蝕性的有毒有害液體，對(duì)環(huán)境污染極大，因此妥善處理四氯化硅、綜合利用資源成為實(shí)現(xiàn)光伏產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展必須解決的迫切問(wèn)題，而探索有效利用四氯化硅的理想途徑變的尤為重要。

目前多晶硅副產(chǎn)物四氯化硅的幾種主要利用途徑是：

1、生產(chǎn)氣相白炭黑

四氯化硅在氫氧火焰中高溫水解可生成氣相法白炭黑(納米級(jí)白色二氧化硅粉末)，每1t四氯化硅可生成0.35t白炭黑，我國(guó)已有少數(shù)多晶硅企業(yè)擬采用此技術(shù)以期解決副產(chǎn)物四氯化硅問(wèn)題。但該工藝存在一個(gè)難以回避的問(wèn)題，那就是白炭黑有限的市場(chǎng)容量。2008年全球氣相法白炭黑的消耗量為11萬(wàn)t，預(yù)計(jì)2012年消耗量為15萬(wàn)t，屆時(shí)我國(guó)多晶硅企業(yè)將副產(chǎn)135萬(wàn)-180萬(wàn)t四氯化硅，采用該工藝可轉(zhuǎn)化白炭黑47萬(wàn)-63萬(wàn)t，遠(yuǎn)高于市場(chǎng)容量。由此可見(jiàn)，單純采用氣相法白炭黑技術(shù)無(wú)法消化數(shù)量如此龐大的四氯化硅。

2、制成三氯氫硅

將四氯化硅和氫氣在1250℃左右的條件下反應(yīng)生成三氯氫硅和氯化氫。此技術(shù)能耗高、工藝技術(shù)復(fù)雜、投資大且成本高。

3、生產(chǎn)有機(jī)硅產(chǎn)品

以四氯化硅為原料可以生產(chǎn)多種有機(jī)硅化合物，如甲基氯硅烷、四丁酮肟基硅烷、四乙酰氯氧基硅烷等。其中，用途最廣泛的是硅酸乙酯。硅酸乙酯也稱為原硅酸乙酯、正硅酸乙酯，分子式Si(OC₂H₅)₄。硅酸乙酯是非常重要的有機(jī)硅化合物，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)防銹富鋅涂料、耐火材料、不燒硅酸鹽陶瓷、耐酸涂層、強(qiáng)化石料等產(chǎn)品，用于精密鑄造等多種領(lǐng)域，是有機(jī)硅精細(xì)化學(xué)品中用量最大的產(chǎn)品。

4、制備光纖高純四氯化硅

隨著全球化速度的日益加快，通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)突飛猛進(jìn)地發(fā)展，光纖作為承載通信信息最重要的媒介，其需求量也隨著人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)要求的提高而迅猛增長(zhǎng)。

在能源消耗日益嚴(yán)重，有限資源無(wú)法滿足日益增長(zhǎng)能源消耗的情況下，尋找可持續(xù)的環(huán)保新能源成為了目前世界面對(duì)的一個(gè)共同課題，這就促進(jìn)了光伏產(chǎn)業(yè)多晶硅的迅猛發(fā)展，但目前由于技術(shù)方面的原因，生產(chǎn)多晶硅將產(chǎn)生大量的強(qiáng)腐蝕性的有毒有害四氯化硅副產(chǎn)物，為了能讓多晶硅產(chǎn)業(yè)健康的發(fā)展，必然要求對(duì)四氯化硅作無(wú)害有用的資源化處理。由于四氯化硅的量大，這就必然要求對(duì)四氯化硅作多個(gè)領(lǐng)域的有用處理，達(dá)到資源的循環(huán)利用，促進(jìn)多晶硅的健康發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為解決多晶硅產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生的大量副產(chǎn)物四氯化硅提供一條低成本、環(huán)保高效的處理方案，為促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)的健康快速發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

本發(fā)明采用四氯化硅與水共滴定的方案制備高濃度鹽酸，該法工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備投資小、成本低，為無(wú)害高效處理四氯化硅提高了一條很好的工藝方案。

本發(fā)明的技術(shù)方案：用多晶硅副產(chǎn)物四氯化硅制備高濃度鹽酸的方法，其特征在于：多晶硅副產(chǎn)物四氯化硅與水(以水與四氯化硅的質(zhì)量比為1.5～5.0∶1的比例)共滴定反應(yīng)，生成的混合物經(jīng)固液分離得到鹽酸溶液，其中反應(yīng)溫度控制在25℃～50℃。

作為優(yōu)選的方案，所述固液分離時(shí)，混合物料中加入助劑以促進(jìn)分離，所述助劑為非離子表面活性劑。

進(jìn)一步優(yōu)選的方案，所述非離子表面活性劑為聚氧乙烯醚、脂肪醇醚或失水山梨醇單油酸酯聚氧乙烯醚。

進(jìn)一步地，所述助劑占反應(yīng)原料總質(zhì)量的0.5‰～3‰，所述反應(yīng)原料總質(zhì)量為水、四氯化硅或回收的稀鹽酸和四氯化硅的總量。更優(yōu)選的是，所述助劑占反應(yīng)原料總質(zhì)量的0.5‰～2‰。

作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，用多晶硅副產(chǎn)物四氯化硅制備高濃度鹽酸的方法，其特征在于：多晶硅副產(chǎn)物四氯化硅與水以水與四氯化硅的質(zhì)量比為2.5～3.5∶1的比例共滴定反應(yīng)，生成的混合物經(jīng)固液分離得到鹽酸溶液，其中反應(yīng)溫度控制在25℃-50℃。