[发明专利]一种对单晶硅生产中回收的氩气纯化的方法

说明书

本发明公开一种对单晶硅生产中回收的氩气进行纯化的方法。本发明的氩气纯化的方法是：在反应床中均匀装填纯化处理催化剂，并使催化剂表面保持在同一平面，先通入高纯氧气对催化剂进行预氧化处理，反应装置升温至100℃‑400℃，然后使待纯化的氩气流过催化剂表面，所用的催化剂含Ce、Ni、Sr、Co、Mn、La、Zn、Ga、Mg、Be、Ba、Bi和Cd各组份。本发明的方法使用廉价的钙钛矿型复合氧化物催化剂，其反应条件温和，纯化氩气纯度高，纯化系统反应可去除CO、H₂等，生成CO₂与H₂O，该工艺方法简洁，产品纯化率较高，符合绿色化学概念，同时适合工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种惰性气体的纯化方法，确切讲是一种对单晶硅生产中回收的氩气进行纯化的方法。

背景技术

目前随着新能源产业的发展，光伏产业市场前景广阔，尤其单晶硅光伏电池凭借自身优势，其市场需求量逐渐递增，生产单晶硅的公司均在不断扩展产能；但是目前单晶硅的生产主要是采用直拉法（CZ），而CZ法均采用氩气气氛保护 成晶工艺。其中,根据硅单晶品种不同,采用的工艺也有所区别。在我国,一般区熔法制备硅单晶和Ф50 mm以下的直拉成晶工艺多采用正压工艺,而Ф50 mm以上 的硅单晶直拉工艺,一般采用先进的负压(又称减压)工艺。无论采用何种工艺,都 要求氩气有尽可能高的纯度和洁净度。氩气来源主要来源于钢厂和气体公司，供应量有限，无法持续增长。因此，实现氩气的回收利用是保障氩气供应的重要途径。

一般说来,气体净化多指将气体中固态尘埃以及气态杂质分离出去,以保证均一气相。洁净度越高,含尘量和含杂气越少。目前国外对半导体材料、器件和电路制备中保护气洁净度要求0.5^μ粒径尘埃每升不得超过3.5个，氩气纯度必须≥99.99%。目前氩气提纯方法很多，但单晶硅工业主要采用来源于英国的回收设备，英国公司使用的是化学链燃烧（Chemical Looping Combustion-CLC）独有技术对尾气回收纯化，CLC技术主要以各种氧化物为填充材料，可在某一条件下释放氧或吸附氧，其主要过程就是将单晶炉氩气尾气中的CO、H₂和CH₄等氧化生成CO₂、H₂O，此技术不仅成本偏高，且产量低，无法满足单晶硅工业的需求进度。国内暂未研发出其他可替代技术，因此，自主开发，实现回收技术的自主化是解决供应与成本问题的主要途径，亟需研发新的可替代的净化粗氩气工艺技术。

发明内容

本发明提供一种可对单晶硅生产中回收的氩气进行纯化处理以重复利用的方法。

本发明的对单晶硅生产中回收的氩气纯化的方法是：在反应床中均匀装填纯化处理催化剂，并使催化剂表面保持在同一平面，先通入高纯氧气对催化剂进行预氧化处理，反应装置升温至100℃-400℃，然后使待纯化的氩气流过催化剂表面，所用的催化剂制备方法为按：Ce 10-53.％、Ni 5-48%、 Sr 3-22%、 Co 2-22%、Mn 1-10.0%、La 1-10.0%、Zn 1-10.0%、Ga 1-10.0%、Mg 1-10%、Be 1-10%、Ba 1-10%、Bi 1-10%、Cd 1-10%的质量比称取所述各组份的可溶性金属并完全溶于水中，然后滴加1～3 mol/L有机酸至金属盐混合溶液中，在另一容器中加入摩尔比1:1~1:5的 Ce和Zr 的可溶性金属盐，再加入水使其完全溶解，再用氢氧化钠溶液调节pH至碱性，然后静置过夜、离心、干燥处理，再将固体在650℃焙烧，得到催化剂载体，采用浸渍法使金属盐溶液负载于催化剂载体上，充分搅拌后烘干后再在800~1000℃焙烧，重复前述过程三至五次，最后将催化剂浸泡在1-8 mol/L的HNO₃酸溶液中对催化剂表面进行处理。

本发明的优选方法是在所得到的催化剂后，在使用前先用球磨机处理，再筛网筛选出颗粒度为20 ~ 30 目的颗粒装填于反应床中。