CN102107900B - 一种化工副产物单冰晶石的综合利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于多晶硅生产技术领域，具体涉及一种多晶硅生产中的化工副产物单冰晶石的综合利用方法。首先以单冰晶石、氢氧化钠溶液反应，生成氢气和铝酸钠料浆；铝酸钠料浆再与氢氟酸反应制得铝用冰晶石。反应过程中副产的氢气经净化后回收作为副产品，母液用于生产其他氟化盐产品或加石灰中和后排放。本发明利用多晶硅副产的单冰晶石生产铝用冰晶石，所用原料易得，价格低廉，原料利用率高；生产的铝用冰晶石杂质含量低，符合国家标准；变废为宝符合资源综合利用、节能环保的生产理念。

Description

一种化工副产物单冰晶石的综合利用方法
技术领域
本发明属于多晶硅生产技术领域，具体涉及一种多晶硅生产中的化工副产物单冰晶石的综合利用方法。
背景技术
目前，晶体硅材料（包括多晶硅和单晶硅）是最主要的光伏材料，其市场占有率在90％以上，而且在今后相当长的一段时期也依然是太阳能电池的主流材料。
多晶硅生产工艺包括改良西门子法、硅化镁法、REC法、硅烷法等多种合成工艺。多种工艺相比较，硅烷法等无机生产工艺具有原材料易得，能耗低、成本低，环保压力小的特点，是未来多晶硅发展的方向。但是无机法每产一吨多晶硅至少要产生4.5吨杂质较高的单冰晶石，其主要成分为四氟铝酸钠、10%左右的铝单质、1%左右的硅化合物等，一般采用堆放或掩埋的方法处理，造成环境污染，资源浪费，至今尚未有更合适的处理方法。
随着社会的发展，人们的环保意识不断提高，对资源的综合利用要求越来越高。在此背景下，将副产物单冰晶石“无害化”、“资源化”可以大幅度降低多晶硅生产成本，提高产业经济效益，对我国的多晶硅产业具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种化工副产物单冰晶石的综合利用方法。
为实现上述目的，本发明采取如下技术方案：
以单冰晶石、氢氧化钠和氢氟酸为原料制得铝用冰晶石（Na３AlF６），具体步骤如下：
（1）以单冰晶石、氢氧化钠溶液为原料，按质量比MNaOH︰M单冰晶石=(2.0～6.0)︰1在60～100℃下反应1～5h，生成氢气和铝酸钠料浆；
（2）将铝酸钠料浆和氢氟酸按配比V混合料浆︰V氢氟酸=(1.0～5.0)︰1在20℃～50℃条件下反应0.5～5h，制得冰晶石料浆；
（3）将上述冰晶石料浆过滤、洗涤、干燥，得到铝用冰晶石，母液用于生产其它氟化盐产品或加石灰中和后排放。
单冰晶石是多晶硅生产中的副产物。
本发明的主要化学反应式为：
反应1：2Al+2NaOH+2H2O → 2NaAlO2+3H2↑
 反应2：NaAlO2+2NaOH+ 6HF → Na3AlF6+4H2O
反应过程中副产的氢气经净化后回收作为副产品，母液用于生产其他氟化盐产品或加石灰中和后排放。
本发明利用多晶硅生产中副产的单冰晶石生产铝用冰晶石，所用原料易得，价格低廉，原料利用率高；同其它冶铝用冰晶石的生产方法相比，具有成本优势。生产的铝用冰晶石杂质含量低，符合国家标准；该发明可有效解决制约多晶硅生产工艺中的瓶颈，有利于国家光伏材料产业的健康发展；变废为宝符合资源综合利用、节能环保的生产理念。
综上所述，本发明能够创造较好的经济效益，同时带来巨大的环保效益和社会效益。
附图说明
图1 为利用化工副产物单冰晶石生产铝用冰晶石工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
1、以多晶硅副产物单冰晶石、氢氧化钠溶液为原料，按质量比MNaOH︰M单冰晶石=2.0在60℃下反应1h，生成氢气和铝酸钠料浆，氢气回收；
2、将步骤1中制得的混合料浆和氢氟酸按配比V混合料浆︰V氢氟酸=1︰1在20℃反应1.5h，制得冰晶石料浆；
 3、将步骤2中的冰晶石料浆过滤、洗涤，得到铝用冰晶石软膏及母液，母液用于合成其它氟化盐；
4、将步骤3中的冶铝用冰晶石软膏烘干，得到铝用冰晶石。
实施例2
1、以多晶硅副产物单冰晶石、氢氧化钠溶液原料，按质量比MNaOH︰M单冰晶石=3.0在70℃下反应3h，生成氢气和铝酸钠料浆，氢气回收；
2、将步骤1中制得的混合料浆和氢氟酸按配比V混合料浆︰V氢氟酸=2︰1在30℃反应3h，制得冰晶石料浆；
3、将步骤2中的冰晶石料浆过滤、洗涤分离，得到铝用冰晶石软膏及母液，母液用于合成其它氟化盐；
4、将步骤3中的铝用冰晶石软膏烘干，得到铝用冰晶石。
实施例3
1、以多晶硅副产物单冰晶石、氢氧化钠溶液原料，按质量比MNaOH︰M单冰晶石=4.0在100℃下反应5h，生成氢气和铝酸钠料浆，氢气回收；
2、将步骤1中制得的混合料浆和氢氟酸按配比V混合料浆︰V氢氟酸=3︰1在45℃反应4.5h，制得冰晶石料浆；
3、将步骤2中的冰晶石料浆过滤、洗涤，得到铝用冰晶石软膏及母液，母液用于合成其它氟化盐；
4、将步骤3中的铝用冰晶石软膏烘干，得到铝用冰晶石。
本发明实施例1～3所制得铝用冰晶石质量与国标冰晶石对比如下：
表1 实施例1～3所制得铝用冰晶石质量检测
Figure 359398DEST_PATH_IMAGE001

Claims (3)

1.一种化工副产物单冰晶石的综合利用方法，其特征在于，以单冰晶石、氢氧化钠和氢氟酸为原料制得铝用冰晶石；所述单冰晶石是多晶硅生产中的副产物；具体步骤如下所述：
（1）以单冰晶石、氢氧化钠溶液为原料，按质量比MNaOH：M单冰晶石=(2.0～6.0)：1在60～100℃下反应1～5h，生成氢气和铝酸钠料浆；
（2）将铝酸钠料浆和氢氟酸按配比V混合料浆：V氢氟酸=(1.0～5.0)：1在20℃～50℃条件下反应0.5～5h，制得冰晶石料浆；
（3）将冰晶石料浆过滤、洗涤、干燥，得到铝用冰晶石。
2.根据权利要求1所述的化工副产物单冰晶石的综合利用方法，其特征在于，反应过程中副产的氢气经净化后回收作为副产品。
3.根据权利要求1所述的化工副产物单冰晶石的综合利用方法，其特征在于，母液用于生产其它氟化盐产品或加石灰中和后排放。
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