[发明专利]用多晶硅副产物四氯化硅制备高浓度盐酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用多晶硅副产物四氯化硅与水或回收的稀盐酸溶液反应制备高浓度盐酸的方法，属于多晶硅副产物的无害有用的资源化处理技术领域。

背景技术

近几年随着环保太阳能光伏产业的迅猛发展，极大地刺激了多晶硅的市场需求，引起了多晶硅产业的迅猛发展。据不完全统计，目前我国的多晶硅产能在8万t/a以上。目前国内多晶硅企业所采用的生产方法主要是西门子法或改良西门子法，目前的技术每生产1t多晶硅就会产生15t至20t的四氯化硅，以此计算，我国每年将产生120万t至160万t的四氯化硅。四氯化硅是一种强腐蚀性的有毒有害液体，对环境污染极大，因此妥善处理四氯化硅、综合利用资源成为实现光伏产业可持续发展必须解决的迫切问题，而探索有效利用四氯化硅的理想途径变的尤为重要。

目前多晶硅副产物四氯化硅的几种主要利用途径是：

1、生产气相白炭黑

四氯化硅在氢氧火焰中高温水解可生成气相法白炭黑(纳米级白色二氧化硅粉末)，每1t四氯化硅可生成0.35t白炭黑，我国已有少数多晶硅企业拟采用此技术以期解决副产物四氯化硅问题。但该工艺存在一个难以回避的问题，那就是白炭黑有限的市场容量。2008年全球气相法白炭黑的消耗量为11万t，预计2012年消耗量为15万t，届时我国多晶硅企业将副产135万-180万t四氯化硅，采用该工艺可转化白炭黑47万-63万t，远高于市场容量。由此可见，单纯采用气相法白炭黑技术无法消化数量如此庞大的四氯化硅。

2、制成三氯氢硅

将四氯化硅和氢气在1250℃左右的条件下反应生成三氯氢硅和氯化氢。此技术能耗高、工艺技术复杂、投资大且成本高。

3、生产有机硅产品

以四氯化硅为原料可以生产多种有机硅化合物，如甲基氯硅烷、四丁酮肟基硅烷、四乙酰氯氧基硅烷等。其中，用途最广泛的是硅酸乙酯。硅酸乙酯也称为原硅酸乙酯、正硅酸乙酯，分子式Si(OC₂H₅)₄。硅酸乙酯是非常重要的有机硅化合物，广泛应用于生产防锈富锌涂料、耐火材料、不烧硅酸盐陶瓷、耐酸涂层、强化石料等产品，用于精密铸造等多种领域，是有机硅精细化学品中用量最大的产品。

4、制备光纤高纯四氯化硅

随着全球化速度的日益加快，通信技术、网络技术突飞猛进地发展，光纤作为承载通信信息最重要的媒介，其需求量也随着人们对网络要求的提高而迅猛增长。

在能源消耗日益严重，有限资源无法满足日益增长能源消耗的情况下，寻找可持续的环保新能源成为了目前世界面对的一个共同课题，这就促进了光伏产业多晶硅的迅猛发展，但目前由于技术方面的原因，生产多晶硅将产生大量的强腐蚀性的有毒有害四氯化硅副产物，为了能让多晶硅产业健康的发展，必然要求对四氯化硅作无害有用的资源化处理。由于四氯化硅的量大，这就必然要求对四氯化硅作多个领域的有用处理，达到资源的循环利用，促进多晶硅的健康发展。

发明内容

本发明的目的是为解决多晶硅产业产生的大量副产物四氯化硅提供一条低成本、环保高效的处理方案，为促进光伏产业的健康快速发展作出贡献。

本发明采用四氯化硅与水共滴定的方案制备高浓度盐酸，该法工艺简单、设备投资小、成本低，为无害高效处理四氯化硅提高了一条很好的工艺方案。

本发明的技术方案：用多晶硅副产物四氯化硅制备高浓度盐酸的方法，其特征在于：多晶硅副产物四氯化硅与水(以水与四氯化硅的质量比为1.5～5.0∶1的比例)共滴定反应，生成的混合物经固液分离得到盐酸溶液，其中反应温度控制在25℃～50℃。

作为优选的方案，所述固液分离时，混合物料中加入助剂以促进分离，所述助剂为非离子表面活性剂。

进一步优选的方案，所述非离子表面活性剂为聚氧乙烯醚、脂肪醇醚或失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚。

进一步地，所述助剂占反应原料总质量的0.5‰～3‰，所述反应原料总质量为水、四氯化硅或回收的稀盐酸和四氯化硅的总量。更优选的是，所述助剂占反应原料总质量的0.5‰～2‰。

作为本发明优选的方案，用多晶硅副产物四氯化硅制备高浓度盐酸的方法，其特征在于：多晶硅副产物四氯化硅与水以水与四氯化硅的质量比为2.5～3.5∶1的比例共滴定反应，生成的混合物经固液分离得到盐酸溶液，其中反应温度控制在25℃-50℃。