一种综合利用四氯化硅的联产法制造技术

本发明专利技术涉及四氯化硅和盐酸的综合利用，主要是为了解决多晶硅产业重要的技术问题。本方法是利用四氯化硅的转化生产氮化硅和二氧化硅，同时提取氧化镁及氯化钙。经过联合生产氮化硅、二氧化硅、氧化镁、氯化钙四种原材料而将四氯化硅全部转化。对盐酸的综合利用，则采用轻烧白云石或白云石粉末与盐酸反应，得到主要产品氧化镁和副产品氯化钙。所得氮化硅、二氧化硅、氧化镁均是附加值高且市场需求大的工业品，比目前单一高附加值产品的利用方法有明显优势。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电子、能源
，具体涉及太阳能多晶硅生产副产品综合利用方二，
技术介绍
1，多晶硅及其生产方法多晶硅作为单晶硅或太阳能电池的原料在电子技术和新能源技术中有重要的应用，其生产已经在世界范围形成了一个规模庞大的产业。我国近年已建成加在建的多晶硅项目达产后，其规模将超过17万吨/年以上。从冶金级硅生产半导体级多晶硅有两个主要的方法改良西门子法和硅烷法。在其生产过程中，多级精馏技术及其设备至关重要，通过新型的化工精馏设备及相关精馏技术可以提高最终产物超纯硅的质量。目前摆在多晶硅生产中有四个主要的问题需要解决降低能耗、减少污染、提高质量、扩大产量。其污染主要来自工艺流程中大量的副产品。2，多晶硅生产的副产品氯化硅“改良西门子法”是目前世界范围内较普遍采用的方法，其中中国的主要厂家大都采用此法。在这种工艺中，还原尾气是“干法回收”的，主要是利用还原尾气中氢气、氯化氢、 三氯氢硅、四氯化硅、二氯二氢硅等各组分物理化学性质的差异，通过溶解吸收，吸收-脱吸，吸附-脱附等化工操作实现各组分的分离，并重新利用。在这些回收的尾气中，氢气可以净化储存作为多晶硅生产的还原剂，三氯氢硅可作为原料，氯化氢及氯化硅则作为副产品需要转化或综合利用，而且氯化硅的量是特别大的，每生产1吨多晶硅，就有8-12吨四氯化硅副产品。四氯化硅是危险化工产品，对人体、 动植物及水土河流有剧烈的破坏作用。3，四氯化硅的转化利用方法目前世界上四氯化硅有两种主要处理方法一是在高温高压下利用氢气将其还原为多晶硅的主要原料三氯氢硅，其一次转化率是关键；二是利用四氯化硅生产高附加值的气相法白炭黑或其它含氧化硅材料，既生产多晶硅又生产白炭黑，把气相法白炭黑和多晶硅生产紧密结合，形成一个资源互补，互相利用，共同发展的产业链。4，现有方法的不足现有方法中，转化为三氯氢硅只能消化一部分(目前国内最好的企业也只用了 20% )，而且技术要求高、投资大、产率低、成本很高；将其转化为其它产品时，主要得到无污染的固体(石英或白炭黑等SiO2质产品)或液体(硅溶胶、硅酸乙酯或其它有机硅产品)的同时，也积累了大量的氯化氢气体或溶液。按以往的观点，氯化氢可作为工业产品而可视为无污染。实际上当氯化氢产量大增以后，仍然需要处理，而且如果外排，即是四氯化硅真正有害的部分。例如，在我国每年只生产200吨多晶硅时，四氯化硅还是比较稀缺的工业品，只是存在运输问题而已，而现在却成了环境污染物，甚至是多晶硅产业的一个瓶颈。现在已经建成或在建的四氯化硅利用项目都是主要生产白炭黑，其盐酸只是用烧碱或石灰中和。主要产品虽是高附加值的，但处理盐酸却消耗了很大的利润空间，这是目前单一产品利用方式不可避免的问题。三，
技术实现思路
本专利技术涉及四氯化硅和盐酸的综合利用。本专利技术提出的四氯化硅转化方法是在生产氮化硅和二氧化硅的基础上，同时提取氧化镁及氯化钙。其特征是经过联合生产氮化硅、二氧化硅、氧化镁、氯化钙四种原材料而不留下盐酸，将四氯化硅全部转化。其过程是四氯化硅经过蒸发成为气体，首先进入氮化反应塔，与同时进入该塔的高纯氮气或氨气反应，生成氮化硅粉末和氯化氢气体。氮化硅粉末在反应塔下部料仓累计， 定期取出。而氯化氢气体则导入喷雾塔与水反应，氯化氢气体被清洗干净，未完全反应的四氯化硅则被水解生成二氧化硅经沉淀与盐酸溶液分离。分离后的盐酸水溶液中加入轻烧白云石或白云石粉，反应生成氯化钙和氯化镁水溶液，当轻烧白云石或白云石粉加入量继续增大，就可以得到氯化钙溶液和氧化镁沉淀，经分离可得到氧化镁，氯化钙溶液经干燥而成结晶。本专利技术涉及的另一项是盐酸的综合利用，采用轻烧白云石或白云石粉末与盐酸反应，得到主要产品氧化镁和副产品氯化钙。虽然由氯化镁提取氧化镁是现有的，但用盐酸与白云石等反应提取氧化镁还没有报道过。四氯化硅转化所得到的四种产品或盐酸利用所得的两种产品均为有用物质，其中氮化硅是高级陶瓷原料，在很多领域有重要应用，价值很高；氧化镁也是很重要的化工原料、耐火材料，其市场需求量巨大，且价值也较大；氯化钙是重要的融雪剂，在高速公路、机场等有大量需求，并且有很多其它用途。二氧化硅则是重要的化工原料，即白炭黑。本专利技术的工艺流程具有很好的灵活性，即可以在氮化硅和二氧化硅的收得率上进行调节，需要氮化硅时，尽可能使四氯化硅在氮化塔反应完全，需要二氧化硅时，可以直接将气化的四氯化硅与水蒸汽反应。另外，作为本方法的主要产物氧化镁，也可以根据需要在分离出氯化钙后加入过量的轻烧白云石，混合均勻后干燥、煅烧，可得到价值较高的烧结镁钙砂，是一种新型耐火原料，其市场需求量也是巨大的。由于所得到的氧化镁活性大，可以直接合成镁铝尖晶石、镁铁尖晶石和镁钛尖晶石等新型陶瓷原料。本工艺的残渣主要为白云石的杂质，其量很小，成分主要为氧化铝、氧化硅杂质， 对环境无害。本工艺能耗水平很低，其中氮化塔需要加热到一定温度，其它均有余热可以利用。 四，附图说明附图1是本专利的基本的工艺流程图，其中I-SiC4液体容器，2-气化装置，3-氮气瓶/氨气罐，4-氮化塔，5_蒸汽包，6_喷雾塔，7-轻烧白云石/白云石，8-中和池，9-轻烧石灰，10-置换塔，Il-Si3N4成品仓，12-Si02 成品仓，13-渣罐，14-MgO成品仓，15-CaCl2成品仓。五，具体实施例方式将四氯化硅容器(1)的出口阀门打开，液体进入气化装置0)，经过蒸发成为气体，达到一定压力后进入氮化反应塔(4)或气相反应塔。若先进入氮化塔，与同时进入该塔的高纯氮气或氨气反应，生成氮化硅粉末和氯化氢气体。氮化硅粉末在反应塔下部料仓(11)累积，定期取出。而氯化氢气体则导入喷雾塔(6)与水反应，氯化氢气体被清洗干净，未完全反应的四氯化硅则被水解生成二氧化硅和盐酸，二氧化硅经沉淀进入收集料仓(1 与盐酸溶液分离。若直接进入喷雾塔，四氯化硅则被水解生成二氧化硅和盐酸，二氧化硅经沉淀进入收集料仓(1 与盐酸溶液分离。分离后的盐酸水溶液泵入中和池(8)，并加入轻烧白云石或白云石粉，反应生成氯化钙和氯化镁水溶液，澄清后残渣进入渣罐(13)，溶液转移至置换塔(10)，继续增大轻烧白云石加入量，就可以得到氯化钙溶液和氧化镁沉淀，经离心分离等方法可得到氧化镁，而氯化钙溶液经干燥而成结晶。干燥过程所产生的水蒸气通过保温管道进入蒸汽包循环利用。同样，分离出的二氧化硅和氧化镁还含有一定的水分，也是通过干燥得到无水固体粉末，而水蒸气则经过保温管道进入蒸汽包循环利用。在整个氮化硅生产过程中如果使用氨为反应气时，反应塔有氮气和氢气排出，如果增加一套燃烧和冷凝分离设备，同样可以对氮气分离利用。但如果氮化工艺过程使用高纯氮气，未反应的氮气经与水和盐酸分离可以直接返回氮化塔，但在返回过程中必须加以提纯。如果工艺控制得当，未反应氮气量小，可以不必增加设备，直接排放。少量的残渣主要为铝硅氧化物，经中和处理使氯离子浓度达到环保要求后，可以作为肥料或其它工业原料。即使因量小而无法利用，也可以作为垃圾进行处理。权利要求1.一种四氯化硅的转化和综合利用方法，其特征是将其转化为氮化硅或/和二氧化硅的同时，用轻烧白云石或生白云石粉将所得盐酸完全中和，澄清后加入过量轻烧白云石提取氧化镁，并得到结晶氯化钙。2.一种利用盐酸制取氧化镁的方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种四氯化硅的转化和综合利用方法，其特征是将其转化为氮化硅或／和二氧化硅的同时，用轻烧白云石或生白云石粉将所得盐酸完全中和，澄清后加入过量轻烧白云石提取氧化镁，并得到结晶氯化钙。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋明学，
申请(专利权)人：蒋明学，
类型：发明
国别省市：87