[发明专利]一种回收再利用氯硅烷渣浆液的工艺

说明书

本发明涉及一种回收再利用氯硅烷渣浆液的工艺，属于氯硅烷回收再利用技术领域。本发明将氯硅烷渣浆液输送至固液分离装置进行固液分离，得到液相物料和氯硅烷渣浆液；然后所述氯硅烷渣浆液进入洗涤装置，通过含羟基溶剂和/或稳定剂对所述氯硅烷渣浆液洗涤，得到液相物料和固相物料，将两次液相物料中的氯硅烷进行回收。本发明回收再利用氯硅烷渣浆液的工艺，使得参与反应的物料较为单纯，能够有效控制反应速度、副反应以及目标产物的转化率，使得到的目标产物纯度更高，副产物更少，大大降低了副产物的处置费用及环保费用。

技术领域

本发明涉及一种废弃物回收再利用工艺，更具体地说，本发明涉及一种回收再利用氯硅烷渣浆液的工艺，属于多晶硅生产废弃物回收再利用技术领域。

背景技术

在多晶硅生产中，三氯氢硅还原生成多晶硅的同时，副产大量四氯化硅，每生产1吨多晶硅会产生近5吨的四氯化硅，反应方程式如下：

4SiHCl₃ + 2H₂ → Si + SiCl₄ + 2SiH₂Cl₂ + 4HCl

四氯化硅通过冷氢化或氯氢化反应后，变成三氯氢硅再回去生产多晶硅。

冷氢化反应方程式如下：

3SiCl₄ + 2H₂ + Si(硅粉) → 4SiHCl₃

氯氢化反应方程式如下：

3SiCl₄ + 3Si(硅粉) + 6HCl → 6SiHCl₃

冷氢化反应中常用的催化剂为氯化亚铜、氯化铜、铜粉或镍盐，反应中需要定期排放，每次排放的物料中含有大量四氯化硅、三氯氢硅、未反应完全的硅粉以及催化剂，还有进一步聚合后产生的多聚硅烷如Si₂Cl₆等，称之为氯硅烷渣浆液。

氯硅烷渣浆液中主要含有：

1、液相：四氯化硅、三氯硅烷、二氯二氢硅、六氯二硅烷、氯化氢、高聚物，占氯硅烷渣浆液总质量的90%以上。

2、固相：硅粉、氯化铜、其他金属氯化物。

除了高聚物和其它金属氯化物外，所有物料均可回收。目前多晶硅厂家对氯硅烷渣浆液的处理办法主要是蒸馏回收或过滤后蒸馏回收四氯化硅，这些技术有以下问题：

1、螺旋干蒸：直接回收率50-80%；检修周期1-2月；人员工作环境差；运行维修费用高；水解处理量仍有20-50%，环保压力极大。

2、离心分离：高速旋转下氯硅烷的分解及密封技术缺陷明显；人员工作环境差；设备故障率极高。

3、压滤分离：在外压下出现剧烈燃爆现象，安全度极差；人员工作环境差；设备故障率极高。

4、硅藻泥过滤：新带入大量受氯硅烷污染物质，水解处理量增大。

多晶硅生产中氯硅烷渣浆残液的处理，国内此方面研究起步晚，残液处理目前主要还是集中在粗放式的水解处理阶段。国外研究起步较早，研究也较充分，总共可分六大类，即过滤、水解、蒸馏、干燥、结晶、燃烧等。当然，这些方法都或多或少存在一系列问题。

国家知识产权局于2014.7.30公开了一件公开号为CN103951691A，名称为“一种回收氯硅烷渣浆残液制备硅酸酯的方法”的发明，该发明提供一种用有机溶剂处理氯硅烷渣浆残液回收硅粉、催化剂或/和制备硅酸酯的方法。利用氯硅烷与某些物料容易发生反应生成对应酯的特殊性质，以及渣浆残液中杂质物料易溶于某些有机溶剂的特性，采用本发明方法能够将氯硅烷渣浆残液中的杂质有效除去，使硅粉或/和催化剂完全被回收，还能够生产出极具价值的硅酸酯。