[发明专利]BOE废液制备氟化氢的方法及装置

说明书

本发明提出了一种BOE废液制备氟化氢的方法及装置，其中方法包括：BOE废液与碱反应，生成氟化盐溶液和氨水；汽提蒸出氨气；所述氟化盐溶液经过双极膜电渗析分解为氢氟酸稀液和稀碱液；所述稀碱液加热浓缩为浓碱液和废水，所述浓碱液回用；所述氢氟酸稀液加热蒸馏浓缩为浓氢氟酸和废水；所述氢氟酸浓液与浓硫酸混合，得到氟化氢气体和稀硫酸；所述稀硫酸加热浓缩为浓硫酸和废水，所述浓硫酸回用。本发明以芯片蚀刻BOE废液为原料，经过一系列处理后得到氟化氢产品，该过程中碱液、浓硫酸都进行了循环利用，整个反应过程实现了闭环，真正实现了变废为宝，循环经济，绿色环保的价值取向，适合工业化推广应用。

技术领域

本发明涉及废液再利用领域，特别是指一种BOE废液制备氟化氢的方法及装置。

背景技术

BOE(Buffered Oxide Etch)，缓冲氧化物蚀刻液，简称“缓冲蚀刻液”。由氢氟酸(HF)与氟化铵(NH4F)依不同比例混合而成。用于半导体元件(例如芯片)的蚀刻，HF主要起蚀刻反应作用，NH₄F则作为缓冲剂使用；HF与硅反应，NH₄F固定H+的浓度，使之保持一定的蚀刻率。

各工厂的BOE配比并不完全相同。6：1的BOE缓冲蚀刻液即表示49％HF水溶液与40％NH₄F水溶液按照体积比1：6的成分混合而成，HF和NH₄F混合后，部分形成氟化氢铵(NH₄HF₂)。正常情况下，对半导体元件的刻蚀速度约为10nm/sec。

当BOE蚀刻液使用一定时间后，就作为废液排出，成为BOE废液。

BOE废液主要成分为氟化铵(NH₄F)和氟化氢铵(NH₄HF₂)，同时含有少量的氟硅酸铵；属于危废！大部分半导体工厂委托有资质的危废处置单位进行无害化处理，即：通过加入石灰或消石灰，反应成氟化钙和氨水；有条件的处置单位会回收氨水，氟化钙成为污泥，作无害化填埋。这种处置方式成本高、污染大、污泥处置费用高，关键是资源没有得到有效利用，是一种得不偿失的方法。

氟化氢(Hydrogen Fluoride)，化学分子式为HF，分子量20.01，易溶于水、乙醇。无水氟化氢(简称AHF)低温或压力下为无色透明液体，沸点19.4℃，熔点-83.37℃，密度1.008g/cm3(水＝1)。在室温和常温下极易挥发成白色烟雾。它的化学性质极活泼，能与碱、金属、氧化物以及硅酸盐等反应。氟化氢是现代氟化工的基础，是制取元素氟、各种氟致冷剂、含氟新材料、无机氟化盐、各种有机氟化物等的最基本原料。氟化氢与水可以在任何质量比例混合，成为氢氟酸(简称HF)。

氟化氢或氢氟酸是生产BOE蚀刻液的原料，如果BOE废液能重新回到氟化氢或氢氟酸的状态，其有效资源可得到全面的循环利用！不仅解决半导体行业的废液出路问题，更是利国利民的好事。

因此，有必要研发一种BOE废液制备氟化氢的方法，使BOE废液的有效资源得到全面的回收利用。

发明内容

本发明提出一种BOE废液制备氟化氢的方法及装置，解决了现有技术中BOE废液后处理的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种BOE废液制备氟化氢的方法，包括：

BOE废液与碱反应，生成氟化盐溶液和氨水；

高温蒸出氨气；

所述氟化盐溶液经过双极膜电渗析分解为氢氟酸稀液和稀碱液；

所述稀碱液加热浓缩为浓碱液和废水，所述浓碱液返回与所述BOE废液反应；

所述氢氟酸稀液蒸馏浓缩为浓氢氟酸和废水；

所述浓氢氟酸与浓硫酸混合，得到氟化氢气体和稀硫酸；