酸刻蚀硅晶片废酸液处理方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种酸刻蚀硅晶片废酸液处理方法和系统，该处理方法包括：将钠盐溶液添加到酸刻蚀硅晶片废酸液中，并持续搅拌30～180min，形成第一固液混合物，通过离心，得到氟硅酸钠固体和第一滤液；向第一滤液中添加氢氧化钠溶液，控制pH至2‑4，并持续搅拌20～60min，形成第二固液混合物，通过离心，得到氟化氢钠固体和第二滤液；向第二滤液中添加氯化钙溶液，调节pH至2‑4，持续搅拌20～60min，形成第三固液混合物，通过离心，得到氟化钙固体和第三滤液；向第三滤液添加石灰乳，调节pH至8‑9，分离沉淀物和第四滤液，回收第四滤液，并将沉淀物作为固废处理。本发明专利技术提供的方案实现了对废酸液资源化利用。

Treatment Method and System of Waste Acid Solution for Acid Etching Silicon Wafer

【技术实现步骤摘要】
酸刻蚀硅晶片废酸液处理方法和系统
本专利技术涉及废液处理
，特别涉及一种酸刻蚀硅晶片废酸液处理方法和系统。
技术介绍
目前，单晶硅或多晶硅是制造集成电路、光伏太阳能电池的理想材料。在现有的制备单晶硅或多晶硅工艺过程中，除了利用化学腐蚀方法去除硅表面的杂质外，还需要高浓度的硝酸和氢氟酸对其进行化学清洗，清洗后的酸刻蚀硅晶片废酸液中含有硝酸，氢氟酸，氟硅酸等酸液。可想而知，这种酸刻蚀硅晶片废酸液具有较强的酸性、腐蚀性，不经处理排放将带来不可估量的环境危害。目前，单晶硅或多晶硅生产企业对酸刻蚀硅晶片废酸液的处理方法，一般按照浓酸废酸液的处理方法进行处理，即加入适量的氢氧化钙中和，再在溶液中添加聚合氯化铝(PAC)、聚丙烯酰胺(PAM)等絮凝剂，除去溶液中的氟离子、氟硅酸根离子，调节溶液pH值，最终使溶液达标排放。而通过絮凝剂沉积氟离子和氟硅酸根离子，会产生大量的废渣，这些废渣必须按照高危固废处理。其可能引起其他的环境污染问题，对氟离子和氟硅酸根离子资源也是一种浪费。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种酸刻蚀硅晶片废酸液处理方法和系统，实现了对酸刻蚀硅晶片废酸液资源化利用。一种酸刻蚀硅晶片废酸液处理方法，包括：制备氟硅酸钠固体的步骤：搅拌酸刻蚀硅晶片废酸液，并按照一定速率，将钠盐溶液添加到所述酸刻蚀硅晶片废酸液中，并持续搅拌30～180min，形成第一固液混合物，对所述第一固液混合物进行离心操作，得到氟硅酸钠固体和第一滤液；制备氟化氢钠固体的步骤：搅拌所述第一滤液，向所述第一滤液中添加氢氧化钠溶液，控制所述第一滤液pH至2-4，并持续搅拌20～60min，形成第二固液混合物，对所述第二固液混合物进行离心操作，得到氟化氢钠固体和第二滤液；制备氟化钙固体的步骤：搅拌所述第二滤液，向所述第二滤液中添加氯化钙溶液，并采用氢氧化钠溶液调节所述第二滤液pH至2-4，持续搅拌20～60min，形成第三固液混合物，对所述第三固液混合物进行离心操作，得到氟化钙固体和第三滤液；中和处理步骤：搅拌所述第三滤液，向所述第三滤液添加石灰乳，调节所述第三滤液pH至8-9，形成沉淀物和第四滤液，分离所述沉淀物和所述第四滤液，回收所述第四滤液，并将所述沉淀物作为固废处理。优选地，所述回收所述第四滤液，包括：对所述第四滤液进行蒸发浓缩，得到浓缩后的含钠盐废液；对所述浓缩后的含钠盐废液进一步浓缩，按照不同钠盐溶解度随温度变化的差异，分别结晶出不同的钠盐。优选地，搅拌的速率为120转/min～220转/min。优选地，所述按照一定速率，将钠盐溶液添加到所述酸刻蚀硅晶片废酸液中，包括：按照每立方米的所述酸刻蚀硅晶片废酸液添加不低于50kg的饱和钠盐溶液的标准，将饱和钠盐溶液添加到所述酸刻蚀硅晶片废酸液中，并控制所有饱和钠盐溶液匀速在60～90min内添加完毕。优选地，所述制备氟化钙固体的步骤中，进一步包括：按照所述第二滤液中氟离子的量以及氟离子与钙离子的摩尔比1.6～1.9，确定所述氯化钙溶液的用量。优选地，所述饱和钠盐溶液的添加量，利用下述计算公式计算得到；其中，m表征每立方米酸刻蚀硅晶片废酸液对应的饱和钠盐溶液的添加量，单位为kg/m3；K表征修正系数，K取值范围为4.2～4.7；ω2表征所述酸刻蚀硅晶片废酸液中氟硅酸的百分含量；M2表征氟硅酸的摩尔质量；M1表征所述饱和钠盐溶液中钠盐的摩尔质量；ω1表征所述饱和钠盐溶液中钠盐的百分含量。优选地，所述钠盐包括：氯化钠和/或硝酸钠。优选地，该方法进一步包括：分别控制制备氟硅酸钠固体的温度、制备氟化氢钠固体的温度、制备氟化钙固体的温度以及中和处理的温度在10～30℃。优选地，所述酸刻蚀硅晶片废酸液中含有5％以上的氟硅酸、11％以上的氢氟酸以及低于1％的硫酸。优选地，制备氟硅酸钠固体的步骤中的反应工序、制备氟化氢钠固体的步骤中的反应工序以及制备氟化钙固体的步骤中的反应工序在结晶反应装置内进行。优选地，中和处理步骤中的沉淀反应工序在中和反应器中进行。上述酸刻蚀硅晶片废酸液处理方法所采用的系统，包括：三级结晶槽、第一离心机、第二离心机、第三离心机以及中和反应器，其中，每一级结晶槽内分别设置有搅拌器；所述三级结晶槽中的第一级结晶槽，用于盛装所述酸刻蚀硅晶片废酸液，并接收外部添加的所述钠盐溶液，以完成所述制备氟硅酸钠固体的步骤中的反应工序，形成所述第一固液混合物，并将所述第一固液混合物排入所述第一离心机；所述第一级结晶槽内的搅拌器，用于在添加所述钠盐溶液之前，开启搅拌，在所述钠盐溶液添加完成之后，持续搅拌60～180min；所述第一离心机，用于对所述第一固液混合物进行离心操作，收集氟硅酸钠固体，并将第一滤液排入所述三级结晶槽中的第二级结晶槽；所述第二级结晶槽，用于盛装所述第一滤液，并接收外部添加的氢氧化钠溶液，以完成所述制备氟化氢钠固体的步骤中的反应工序，形成所述第二固液混合物，并将所述第二固液混合物排入所述第二离心机；所述第二级结晶槽内的搅拌器，用于在添加所述氢氧化钠溶液之前，开启搅拌，在所述氢氧化钠溶液添加完成之后，持续搅拌20～60min；所述第二离心机，用于对所述第二固液混合物进行离心操作，收集氟化氢钠固体，并将第二滤液排入所述三级结晶槽中的第三级结晶槽；所述第三级结晶槽，用于盛装所述第二滤液，并接收外部添加的氯化钙溶液，以完成所述制备氟化钙固体的步骤中的反应工序，形成所述第三固液混合物，并将所述第三固液混合物排入所述第三离心机；所述第三级结晶槽内的搅拌器，用于在添加所述氯化钙溶液之前，开启搅拌，在所述氯化钙溶液添加完成之后，持续搅拌20～60min；所述第三离心机，用于对所述第三固液混合物进行离心操作，收集氟化钙固体，并将第三滤液排入所述中和反应器；所述中和反应器，用于盛装所述第三滤液，并接收外部添加的石灰乳，以控制所述第三滤液pH至8-9，形成沉淀物和第四滤液，所述沉淀物沉积后，回收所述第四滤液，并将所述沉淀物作为固废处理。优选地，上述系统进一步包括：蒸发浓缩结晶子系统，用于对所述中和反应器回收的所述第四滤液进行蒸发浓缩，得到浓缩后的含钠盐废液，对所述浓缩后的含钠盐废液进一步浓缩，按照不同钠盐溶解度随温度变化的差异，分别结晶出不同的钠盐。本专利技术实施例提供了一种酸刻蚀硅晶片废酸液处理方法和系统，该酸刻蚀硅晶片废酸液处理方法通过制备氟硅酸钠固体的步骤：搅拌酸刻蚀硅晶片废酸液，并按照一定速率，将钠盐溶液添加到所述酸刻蚀硅晶片废酸液中，并持续搅拌60～180min，形成第一固液混合物，对第一固液混合物进行离心操作，得到氟硅酸钠固体和第一滤液；制备氟化氢钠固体的步骤：搅拌第一滤液，向第一滤液中添加氢氧化钠溶液，控制第一滤液pH至2-4，并持续搅拌20～60min，形成第二固液混合物，对第二固液混合物进行离心操作，得到氟化氢钠固体和第二滤液；制备氟化钙固体的步骤：搅拌第二滤液，向第二滤液中添加氯化钙溶液，并采用氢氧化钠溶液调节第二滤液pH至2-4，持续搅拌20～60min，形成第三固液混合物，对第三固液混合物进行离心操作，得到氟化钙固体和第三滤液；中和处理步骤：搅拌第三滤液，向第三滤液添加石灰乳，调节第三滤液pH至8-9，形成沉淀物和第四滤液，分离沉淀物和第四滤液，回收第四滤液，并将沉淀物作为固本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种酸刻蚀硅晶片废酸液处理方法，其特征在于，包括：制备氟硅酸钠固体的步骤：搅拌酸刻蚀硅晶片废酸液，并按照一定速率，将钠盐溶液添加到所述酸刻蚀硅晶片废酸液中，并持续搅拌30～180min，形成第一固液混合物，对所述第一固液混合物进行离心操作，得到氟硅酸钠固体和第一滤液；制备氟化氢钠固体的步骤：搅拌所述第一滤液，向所述第一滤液中添加氢氧化钠溶液，控制所述第一滤液pH至2‑4，并持续搅拌20～60min，形成第二固液混合物，对所述第二固液混合物进行离心操作，得到氟化氢钠固体和第二滤液；制备氟化钙固体的步骤：搅拌所述第二滤液，向所述第二滤液中添加氯化钙溶液，并采用氢氧化钠溶液调节所述第二滤液pH至2‑4，持续搅拌20～60min，形成第三固液混合物，对所述第三固液混合物进行离心操作，得到氟化钙固体和第三滤液；中和处理步骤：搅拌所述第三滤液，向所述第三滤液添加石灰乳，调节所述第三滤液pH至8‑9，形成沉淀物和第四滤液，分离所述沉淀物和所述第四滤液，回收所述第四滤液，并将所述沉淀物作为固废处理。

【技术特征摘要】
1.一种酸刻蚀硅晶片废酸液处理方法，其特征在于，包括：制备氟硅酸钠固体的步骤：搅拌酸刻蚀硅晶片废酸液，并按照一定速率，将钠盐溶液添加到所述酸刻蚀硅晶片废酸液中，并持续搅拌30～180min，形成第一固液混合物，对所述第一固液混合物进行离心操作，得到氟硅酸钠固体和第一滤液；制备氟化氢钠固体的步骤：搅拌所述第一滤液，向所述第一滤液中添加氢氧化钠溶液，控制所述第一滤液pH至2-4，并持续搅拌20～60min，形成第二固液混合物，对所述第二固液混合物进行离心操作，得到氟化氢钠固体和第二滤液；制备氟化钙固体的步骤：搅拌所述第二滤液，向所述第二滤液中添加氯化钙溶液，并采用氢氧化钠溶液调节所述第二滤液pH至2-4，持续搅拌20～60min，形成第三固液混合物，对所述第三固液混合物进行离心操作，得到氟化钙固体和第三滤液；中和处理步骤：搅拌所述第三滤液，向所述第三滤液添加石灰乳，调节所述第三滤液pH至8-9，形成沉淀物和第四滤液，分离所述沉淀物和所述第四滤液，回收所述第四滤液，并将所述沉淀物作为固废处理。2.根据权利要求1所述的酸刻蚀硅晶片废酸液处理方法，其特征在于，所述回收所述第四滤液，包括：对所述第四滤液进行蒸发浓缩，得到浓缩后的含钠盐废液；对所述浓缩后的含钠盐废液进一步浓缩，按照不同钠盐溶解度随温度变化的差异，分别结晶出不同的钠盐。3.根据权利要求1所述的酸刻蚀硅晶片废酸液处理方法，其特征在于，搅拌的速率为120转/min～220转/min。4.根据权利要求1所述的酸刻蚀硅晶片废酸液处理方法，其特征在于，所述按照一定速率，将钠盐溶液添加到所述酸刻蚀硅晶片废酸液中，包括：按照每立方米的所述酸刻蚀硅晶片废酸液添加不低于50kg的饱和钠盐溶液的标准，将饱和钠盐溶液添加到所述酸刻蚀硅晶片废酸液中，并控制所有饱和钠盐溶液匀速在60～90min内添加完毕。5.根据权利要求1所述的酸刻蚀硅晶片废酸液处理方法，其特征在于，所述制备氟化钙固体的步骤中，进一步包括：按照所述第二滤液中氟离子的量以及氟离子与钙离子的摩尔比1.6～1.9，确定所述氯化钙溶液的用量。6.根据权利要求4所述的酸刻蚀硅晶片废酸液处理方法，其特征在于，所述饱和钠盐溶液的添加量，利用下述计算公式计算得到；其中，m表征每立方米酸刻蚀硅晶片废酸液对应的饱和钠盐溶液的添加量，单位为kg/m3；K表征修正系数，K取值范围为4.2～4.7；ω2表征所述酸刻蚀硅晶片废酸液中氟硅酸的百分含量；M2表征氟硅酸的摩尔质量；M1表征所述饱和钠盐溶液中钠盐的摩尔质量；ω1表征所述饱和钠盐溶液中钠盐的百分含量。7.根据权利要求1至6任一所述的酸刻蚀硅晶片废酸液处理方法，其特征在于，所述钠盐包括：氯化钠和/或硝酸钠；和/或，该方法进一步包括：分别控制制备氟硅酸钠固体的温...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨招艺，虞红波，徐俊，王坤琴，
申请(专利权)人：北京环球中科水务科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11