多晶硅生產過程中含硅堿性廢水的處理方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及涉及含硅堿性廢水的綜合處理工藝，具體涉及多晶硅生產過程中含硅堿性廢水的處理方法。
【背景技術】
[0002]多晶硅生產過程中產生的廢氣主要成分為氯硅烷、氯化氫、氫氣和氮氣，國內常用的處理方式為:用堿液(NaOH)淋洗，水解中和廢氣中的氯硅烷和氯化氫氣體，廢氣中的硅和氯最終以硅酸鈉、硅酸和氯化鈉的形式溶解或懸浮在堿水中。
[0003]當NaOH濃度降到4?5%時，溶解在堿水中硅酸鈉便會釋放出來，形成膠狀的玻璃體；生成的硅酸也會在池內產生大量白色沉渣，堵塞噴淋泵、管道和噴嘴，導致堿液淋洗系統無法正常進行，因此必須要更換新的堿液淋洗。更換排出的淋洗液為強堿性，NaOH濃度為4?5%，且溶解有大量的硅酸鹽，如直接排放，會產生大量白色沉渣，導致嚴重的環境污染事故。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題是提供多晶硅生產過程中含硅堿性廢水的處理方法，通過一級壓濾、加酸中和、二級壓濾、電解等過程實現對含硅堿性廢水的綜合處理，實現資源的綜合回收利用，防止環境污染事故發生。
[0005]為達到上述目的，本發明的技術方案如下:
[0006]多晶硅生產過程中含硅堿性廢水的處理方法，包括以下步驟:
[0007]S101、一級壓濾:將含硅堿性廢水通過一級壓濾機進行一次壓濾，將含硅堿性廢水中的固液進行分離，獲取一級上清液；
[0008]S102、中和反應:利用酸性液體中和反應一級上清液中的殘留NaOH以及Na2S13,并不斷攪拌直至中性，形成懸浮液；
[0009]S103、二次壓濾:將步驟S102中的懸浮液通過二級壓濾機進行二次壓濾，實現固液二次分離，獲取二級上清液；
[0010]S104、電解反應:將步驟S103中獲取的二級上清液送至電解槽電解反應。
[0011 ] 在本發明的一個優選實施例中，在步驟SlOl之前還設置堿液淋洗氯硅烷廢氣的步驟。
[0012]在本發明的一個優選實施例中，所述步驟S102的酸性液體采用鹽酸。
[0013]在本發明的一個優選實施例中，所述鹽酸與一級上清液中溶解的Na2S13會反應生成白色H2S13沉淀，并在攪拌的作用下懸浮在液體中，形成懸浮液。
[0014]在本發明的一個優選實施例中，所述中和反應中將PH調至6-9。
[0015]在本發明的一個優選實施例中，所述二級上清液主要組分為NaCl溶液，其濃度為
160000-180000mg/lo
[0016]通過上述技術方案，本發明的有益效果是:
[0017]本發明具有環保和經濟雙重效益，不僅能處理多晶硅生產過程中含硅堿性廢水，使其達標排放，避免污染事故的發生，而且還能綜合回收NaOH、氫氣和氯氣等作為副產品，降低了運行成本，減少了資源浪費。
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為本發明的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0020]為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發明。
[0021]參照圖1，多晶硅生產過程中含硅堿性廢水的處理方法，包括以下步驟:
[0022]S101、一級壓濾:將含硅堿性廢水通過一級壓濾機進行一次壓濾，將含硅堿性廢水中的固液進行分離，獲取一級上清液；
[0023]S102、中和反應:利用酸性液體中和反應一級上清液中的殘留NaOH以及Na2S13,并不斷攪拌直至中性，形成懸浮液；
[0024]S103、二次壓濾:將步驟S102中的懸浮液通過二級壓濾機進行二次壓濾，實現固液二次分離，獲取二級上清液；
[0025]S104、電解反應:將步驟S103中獲取的二級上清液送至電解槽電解反應。
[0026]具體地，針對步驟SOlO —級壓濾:當淋洗廢氣的堿液(NaOH)濃度下降到4?5%時，用泵將含硅堿性廢水打入一級壓濾機，進行一次壓濾，實現固液分離。在一次壓濾過程中，含硅堿性廢水里的不容物，以固體形式被壓濾機攔截，其主要成分為二氧化硅和硅酸；含硅堿性廢水里的可容物，則穿過一級壓濾機以液體形式被壓濾機過濾，形成一級上清液。
[0027]用堿液(NaOH)淋洗氯硅烷廢氣所發生的化學反應如下:
[0028]SiHCl3+2H20 — Si02+3HC1+H2 I
[0029]SiH2Cl2+2H20 — Si02+2HC1+2H2 2
[0030]SiCl4+2H20 — Si02+4HC13
[0031]HCl+NaOH — NaCl+H204
[0032]Si02+2Na0H — Na2Si03+H205
[0033]2、針對步驟SOlO中和反應和S103 二次壓濾。加酸二級壓濾:一級壓濾產生的一級上清液通過泵輸送至反應器，在攪拌機的攪拌作用下，向反應器中加入鹽酸，使上清液中的殘留氫氧化鈉與鹽酸發生均勻的中和反應。
[0034]在中和攪拌反應過程中，隨著上清液堿度的逐漸降低，上清液中溶解的Na2SiCV^全部反應生成白色H2S13沉淀，并在攪拌的作用下懸浮在液體中。
[0035]當中和反應的PH調至6?9時，將中性的H2S13懸浮液通過泵輸送至二級壓濾機進行二次壓濾，實現固液二次分離。
[0036]在二次壓濾過程中，中和反應生成的白色H2S13沉淀，以固體形式被壓濾機攔截；而中和反應生成的可溶NaCl，則穿過二級壓濾機以液體形式被壓濾機過濾，形成含NaCl的二級上清液。加酸中和一級上清液發生的化學反應如下:
[0037]NaOH+HCl — NaCl+H206
[0038]Na2Si03+2HCl 一 2NaCl+H2Si03 7
[0039]3、電解回收:二級壓濾產生的二級上清液呈無色透明，PH在6?9之間，主要組分為NaCl溶液，其濃度為160000-180000mg/l之間。將此無色透明氯化鈉溶液送至電解槽電解，陽極生成氯氣，陰極生成氫氣，在此過程中鈉離子與氫氧根結合生成NaOH。二級上清液電解反應如下:
[0040]陰極:2H++2e-=H2 t 8
[0041]陽極:2Cr_2e-=Cl 2 ? 9
[0042]總反應:NaCl+H20= = = = 2NaOH+H2 ? +Cl 2 ?
[0043]本發明通過一級壓濾、加酸中和、二級壓濾、電解等過程，實現了對多晶硅生產過程中含硅堿性廢水的綜合處理，不僅能達標處理多晶硅生產過程中產生的含硅堿性廢水，避免了環境污染事故的發生，還能綜合回收NaOH、氫氣和氯氣等作為副產品，降低了運行成本，減少了資源浪費，具有環保和經濟兩方面的雙重效益。
[0044]以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【主權項】
1.多晶硅生產過程中含硅堿性廢水的處理方法，其特征在于，包括以下步驟: 5101、一級壓濾:將含硅堿性廢水通過一級壓濾機進行一次壓濾，將含硅堿性廢水中的固液進行分離，獲取一級上清液； 5102、中和反應:利用酸性液體中和反應一級上清液中的殘留NaOH以及Na2S13，并不斷攪拌直至中性，形成懸浮液； 5103、二次壓濾:將步驟S102中的懸浮液通過二級壓濾機進行二次壓濾，實現固液二次分離，獲取二級上清液； 5104、電解反應:將步驟S103中獲取的二級上清液送至電解槽電解反應。
2.根據權利要求1所述的多晶硅生產過程中含硅堿性廢水的處理方法，其特征在于，在步驟SlOl之前還設置堿液淋洗氯硅烷廢氣的步驟。
3.根據權利I所述的多晶硅生產過程中含硅堿性廢水的處理方法，其特征在于，所述要求步驟S102的酸性液體采用鹽酸。
4.根據權利要求3所述的多晶硅生產過程中含硅堿性廢水的處理方法，其特征在于，所述鹽酸與一級上清液中溶解的Na2S13會反應生成白色!125103沉淀，并在攪拌的作用下懸浮在液體中，形成懸浮液。
5.根據權利要求1所述的多晶硅生產過程中含硅堿性廢水的處理方法，其特征在于，所述中和反應中將PH調至6-9。
6.根據權利要求1所述的多晶硅生產過程中含硅堿性廢水的處理方法，其特征在于，所述二級上清液主要組分為NaCl溶液，其濃度為160000-180000mg/l。
【專利摘要】本發明公開了多晶硅生產過程中含硅堿性廢水的處理方法，包括以下步驟：S101、一級壓濾：將含硅堿性廢水通過一級壓濾機進行一次壓濾，將含硅堿性廢水中的固液進行分離，獲取一級上清液；S102、中和反應：利用酸性液體中和反應一級上清液中的殘留NaOH以及Na2SiO3，并不斷攪拌直至中性，形成懸浮液；S103、二次壓濾：將步驟S102中的懸浮液通過二級壓濾機進行二次壓濾，實現固液二次分離，獲取二級上清液；S104、電解反應：將步驟S103中獲取的二級上清液送至電解槽電解反應。通過一級壓濾、加酸中和、二級壓濾、電解等過程實現對含硅堿性廢水的綜合處理，實現資源的綜合回收利用，防止環境污染事故發生。
【IPC分類】C02F9-06
【公開號】CN104649483
【申請號】CN201510094331
【發明人】侯剛, 周文帥, 杜娜, 涂夏明, 王紹祖, 姜靜
【申請人】陜西天宏硅材料有限責任公司
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年3月3日