[發明專利]氣相法石英產品制造工藝的廢物處理方法及光纖預制棒制造工藝的廢物處理方法

有效

• 申請號: 201610248263.3
• 申請日: 2016-04-20
• 公開（公告）號: CN105753220B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 吳濤;蘇國雄;楊吉耀
• 申請（專利權）人: 好科（上海）環保科技有限公司
• 主分類號: C02F9/04
• 分類號: C02F9/04;B01D53/78;B01D53/68;C01B33/10;C01D3/02;C02F101/14
• 代理公司: 上海脫穎律師事務所31259
• 代理人: 李強

技術領域

本發明涉及氣相法石英產品制造工藝的廢物處理方法及光纖預制棒制造工藝的廢物處理方法。

背景技術

石英產品具有廣泛的用途，根據用途不同，其具有棒狀、塊狀等各種形狀。尤其在光纖領域，光纖預制棒是石英產品應用形式之一。

石英產品的制造工藝也存在多種方式，比如氣相沉積法就是常見的制造工藝之一。光纖預制棒是光纖拉制的基體材料，成分為高純度的二氧化硅。目前，制造光纖預制棒或高純度的石英晶體均采用氣相沉積法。在OVD或VAD工藝中，SiCl₄原料在氫氧焰下發生高溫水解，沉積生成石英玻璃體。在此過程中產生含有SiO₂微粉和HCl的廢氣。

2H₂+O₂→2H₂O

SiCl₄+2H₂O→SiO₂+4HCl

在廢氣干法處理系統中，首先通過布袋除塵器去除并收集SiO₂微粉，再經過水洗預噴淋進一步去除廢氣中的殘余粉塵后，最后由水洗吸收塔和堿液噴淋塔吸收廢氣中HCl成分。水洗預噴淋在多次循環后，形成飽和的HCl溶液并持續運行。HCl經水吸收塔生成鹽酸成品溶液。殘余HCl由堿液吸收塔吸收后排放，產生NaCl飽和吸收液。

HCl+NaOH→NaCl+H₂O

在光纖拉制之前，光纖預制棒需要進行表面處理，去除表面雜質，以滿足光纖拉制的質量要求。通常采用約40％的HF溶液在光纖預制棒表面進行刻蝕，再通過清洗水去除表面殘液，使預制棒表面達到潔凈。在此過程中，產生pH約為2～3的含HF和H₂SiF₆的廢水。

SiO₂+6HF→H₂SiF₆+2H₂O(反應式1)

40％的HF溶液循環使用，刻蝕一段時間后，其濃度降低，當[HF]低于7mol/l時，反應速率明顯減低。在通常刻蝕工藝下，當HF溶液濃度低于15％時，需要進行換酸，此時，產生含有H₂SiF₆成分的高濃度HF廢酸。

上述廢酸和廢水通常采用添加Ca(OH)₂進行中和沉淀生成CaF₂的工藝進行處理。

2HF+Ca(OH)₂→CaF₂↓+2H₂O(反應式2)

在光纖預制棒刻蝕工程中，高濃度的HF溶液會揮發產生含有HF以及反應物SiF₄的廢氣，該廢氣通過引風機排至堿液噴淋吸收塔，通過NaOH的中和反應進行吸收，形成NaF和少量Na₂SiO₃的飽和吸收液。

HF+NaOH→NaF+H₂O(反應式3)

SiF₄+6NaOH→Na₂SiO₃+4NaF+3H₂O(反應式4)

也可使用Na₂CO₃溶液吸收SiF₄產生硅酸，或使用NaCl溶液吸收產生Na₂SiF₆的處理工藝。

3SiF₄+2Na₂CO₃+2H₂O→2Na₂SiF₆↓+H₂SiO₄+2CO₂↑(反應式5)

或

3SiF₄+2H₂O→2H₂SiF₆+SiO₂↓

H₂SiF₆+2NaCl→Na₂SiF₆↓+2HCl↑(反應式6)