CN104445281A - 三氯氢硅淋洗系统废渣综合利用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三氯氢硅淋洗系统废渣综合利用的方法。它将在淋洗系统形成的淋洗废渣混合溶液，用压滤机压滤，得到淋洗废渣投入滚筒搅拌机，并加入适量的自来水，搅拌得到浆料；然后利用高位差将浆料放入溶解池，并加入适量自来水，机械搅拌溶解1.5~4小时得到含有氯化钠的料液；再对料液进行压滤，得到的非可溶性残渣保存备用，对得到的滤液进行二次精滤，精滤母液经离心泵注入双效蒸发器，蒸发结晶出成品氯化钠，纯度可达99%以上。本发明使可溶性盐类与非可溶性盐类有效分离，达到了淋洗废渣分类回收利用的目的，减少环境污染、资源浪费，提高经济效益。

Description

三氯氢硅淋洗系统废渣综合利用方法

技术领域

本发明属于化工废料处理技术领域，具体涉及一种三氯氢硅淋洗系统废渣综合利用的方法。

背景技术

在三氯氢硅生产过程中会产生大量的废水、废气、废渣，如不及时有效的处理，会对周围环境造成严重的污染。在多晶硅和三氯氢硅的生产行业内，已有废水、废气的处理设备及工艺，但其综合利用率较低且极少涉及到固体废渣的处理，固体废渣的处理问题始终都是一个难点，很难达到无害化。

在三氯氢硅生产过程中，未反应的硅粉和固体杂质、含氯硅烷的废渣、废液以及少量的工艺气体（含氯硅烷、氯化氢、氮气、氢气、氯气等）通过环保工程淋洗池处理之后得到的废渣中含有制备水泥、砖的主要成分，将这些废渣用于水泥、砖的制备不仅减少了水泥、砖生产过程中对于天然原料的开采利用，变废为宝，节能降耗，降低生产成本，同时也减轻了废渣对环境的污染，达到综合回收利用的目的，创造巨大的社会效益。

但是废渣中氯离子、氯化钠的存在不利于砖与水泥的生产，制备的产品不达标。因此，对废渣进一步分离，提取有价值的溶解盐、以更好的利用非可溶性残渣制备水泥、砖，从而达到废渣无害化、零储存、综合利用的目的是目前急需解决的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种三氯氢硅淋洗系统废渣综合利用方法，使可溶性盐类与非可溶盐类有效分离，从而达到淋洗废渣分类回收利用的目的，减少环境污染、资源浪费，提高社会经济效益。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

（1）淋洗系统废渣的形成：三氯氢硅生产过程中产生的废料及未反应的硅粉和固体杂质、含氯硅烷的废渣、废液及工艺废气进入淋洗系统，经碱性水解、氢氧化钠喷淋吸收、中和后，在淋洗池中初步形成废渣，当池底沉降的废渣厚度为16~50cm时，用板框压滤机压滤分离得到淋洗废渣，压滤得到的滤液重新返回淋洗池循环利用；

分离得到的淋洗废渣PH值为9~10，水分含量为30~50%；其主要成分包括偏硅酸钠、二氧化硅、硅粉、氢氧化铁、氢氧化钙、 硅酸钙、氢氧化铝、偏铝酸钠、铝硅酸钠、氯化钠和少量非溶性机械杂质。其中钙质原料、硅质原料、铝质原料、铁质原料均是制备水泥、砖的主要成分；

（2）打浆：用铲车将步骤（1）压滤得到的淋洗废渣投入滚筒搅拌机，按淋洗废渣与水的质量比3~1:1的比例加入自来水，进行搅拌得到浆料；

（3）再溶解：利用高位差将步骤（2）处理得到的浆料放入溶解池，按浆料与水的质量比1:0.5~1.5的比例加入自来水，通过机械搅拌器搅拌溶解1.5~4小时，充分溶解后氯化钠浓度达到15%~30%，停止搅拌；然后加入工业盐酸进行调节至PH=6~8，得到料液；

（4）分离非可溶性残渣：用泥浆泵将步骤（3）中得到的料液输送至板框压滤机，压滤得到非可溶性残渣，其主要成分包括硅酸盐、铁铝钙盐，保存备用；压滤得到的滤液进入离心机进行精滤，得到精滤废渣、精滤母液；

（5）精滤：步骤（4）精滤得到的精滤残渣归入非可溶性残渣（所得残渣用于水泥砖的制备），保存；得到的精滤母液进入母液池；

（6）双效蒸发：步骤（5）得到的精滤母液经离心泵注入双效蒸发器，蒸发结晶，得到产量为15~20%、纯度达99%以上的成品氯化钠。

所述的三氯氢硅淋洗系统废渣综合利用的方法，步骤（1）所述的工艺废气主要包括氯硅烷、氯化氢、氮气、氢气、氯气。

所述的三氯氢硅淋洗系统废渣综合利用方法，步骤（4）所述的非可溶性残渣的主要成分包括硅酸盐、铁铝钙盐。

所述的三氯氢硅淋洗系统废渣综合利用方法，步骤（4）所述的非可溶性残渣的水分含量≤45%、可溶物含量≤10%。

所述的三氯氢硅淋洗系统废渣综合利用方法，步骤（6）蒸发温度为120~170℃，蒸发压力为0.3~0.7MPa。

本发明与现有技术相比具有积极的效果：

（1）本申请的实施在该领域内填补了业内固体废渣综合处理的空白，使物料得到充分利用，变废为宝，节能降耗，降低生产成本，减少环境污染，在解决环保和安全问题的同时，创造了良好的社会经济效益。

（2）本申请将淋洗废渣的多种成分有效分离回收，不仅能得到对水泥厂和制砖厂有较高利用价值的滤渣，产量达到16.5%以上；还能够得到产量为15~20%、纯度达99%以上的成品氯化钠。

（3）本发明通过调节PH值，使淋洗渣中的铝盐和铁盐以稳定的氢氧化铝和氢氧化铁的形式存在，硅酸盐和钙盐以偏硅酸和硅酸钙的形式存在，然后通过板框压滤机压滤有效分离出只含有氯化钠的滤液，对水泥厂和制砖厂有较高利用价值的硅酸盐和铁铝钙盐全部存留于滤渣中，避免了可溶性硅酸盐和铝盐进入滤液中造成氯化钠分离困难及纯度的降低，而且精滤母液双效蒸发过程中无废水排出。

（4）本发明淋洗系统中形成的淋洗废渣由于氯化钠及氯离子的存在，使其在实际应用中制备的砖、水泥不合格，达不到使用要求；本发明将淋洗废渣中的非可溶性残渣与氯化钠进行有效分离，得到的非可溶性残渣在实际应用中制备的砖块达到了使用标准，有效替代了新材料，降低了砖块、水泥的生产成本。

具体实施例：

实施例一：

（1）淋洗系统废渣的形成：三氯氢硅生产过程中产生的废料及未反应的部分进入淋洗系统，经碱性水解、氢氧化钠淋洗吸收、中和后在淋洗池中形成废渣，当池底沉降的废渣厚度为50cm时，用板框压滤机压滤分离出淋洗废渣，压滤滤液重新返回淋洗池回收循环利用；

分离出的淋洗废渣PH值为10，水分含量为50%；其主要成分为偏硅酸钠、二氧化硅、硅粉、氢氧化铁、氢氧化钙、 硅酸钙、氢氧化铝、偏铝酸钠、铝硅酸钠、氯化钠及少量非溶性机械杂质。其中钙质原料、硅质原料、铝质原料、铁质原料均是制备水泥、砖的主要成分。

（2）打浆：用铲车将步骤（1）处理得到的淋洗废渣投入滚筒搅拌机，按淋洗废渣与水的质量比为3:1的比例加入自来水，进行搅拌得到浆料；

（3）再溶解：利用高位差将步骤（2）处理得到的浆料放入溶解池，按浆料与水的质量比为1:1.5的比例加入自来水，通过机械搅拌器搅拌溶解4小时，充分溶解后氯化钠浓度达到30%，然后加入工业盐酸调节至PH=6，得到料液；

（4）分离非可溶性残渣：用泥浆泵将步骤（3）中得到的料液输送至板框压滤机，压滤出非可溶性残渣，保存备用；压滤出的滤液进入离心机进行精滤，得到精滤废渣、精滤母液。

所述的非可溶性残渣主要成分包括：硅酸盐、铁铝钙盐；其中水分含量为45%、可溶物含量为10%。

（5）精滤：步骤（4）精滤得到的精滤废渣归入非可溶性残渣，保存；得到的精滤母液进入母液池。

（6）双效蒸发：步骤（5）得到的精滤母液经离心泵注入双效蒸发器，蒸发温度为170℃、蒸发压力为0.7MPa，蒸发结晶出成品氯化钠，纯度达99.90%。

实施例二：

（1）与实施例一相同部分不再重述；

不同部分为：淋洗池底沉降的废渣厚度为16cm；经板框压滤机压滤分离出的淋洗废渣PH值为9，水分含量为30%；

（2）打浆：用铲车将步骤（1）处理得到的淋洗废渣投入滚筒搅拌机，按淋洗废渣与水的质量比1:1的比例加入自来水进行搅拌，得到浆料；

（3）再溶解：利用高位差将步骤（2）处理得到的浆料放入溶解池，按浆料与水的质量比1:0.5的比例加入自来水，通过机械搅拌器搅拌溶解1.5小时，充分溶解后氯化钠浓度达到15%，然后加入工业盐酸调节至PH=8，得到料液；

（4）分离非可溶性残渣：用泥浆泵将步骤（3）中得到的料液输送至板框压滤机，压滤出非可溶性残渣，保存备用；压滤出的滤液进入离心机进行精滤，得到精滤废渣、精滤母液。

所述的非可溶性残渣中，水分含量为15%、可溶物含量为1%；

（5）精滤：步骤（4）精滤得到的精滤废渣归入非可溶性残渣，保存；得到的精滤母液进入母液池。

（6）双效蒸发：步骤（5）得到的精滤母液经离心泵注入双效蒸发器，蒸发温度为120℃、蒸发压力为0.3MPa，蒸发结晶出成品氯化钠，纯度达99.93%。

实施例三：

（1）与实施例一相同部分不再重述；

不同部分为：淋洗池底沉降的废渣厚度为30cm；经板框压滤机压滤分离出的淋洗废渣PH值为9.5，水分含量为40%；

（2）打浆：用铲车将步骤（1）处理得到的淋洗废渣投入滚筒搅拌机，按淋洗废渣与水的质量比2:1的比例加入自来水进行搅拌，得到浆料；

（3）再溶解：利用高位差将步骤（2）处理得到的浆料放入溶解池，按浆料与水的质量比1:1的比例加入自来水，通过机械搅拌器，搅拌溶解2小时，充分溶解后氯化钠浓度达到20%，然后加入工业盐酸进行调节至PH=7，得到料液；

（4）分离非可溶性残渣：用泥浆泵将步骤（3）中得到的料液输送至板框压滤机，压滤出非可溶性残渣，保存备用；压滤出的滤液进入离心机进行二次精滤，得到精滤废渣、精滤母液。

所述非可溶性残渣中，水分含量为30%、可溶物含量为6%。

（5）精滤：步骤（4）精滤得到的精滤废渣归入非可溶性残渣，保存；得到的精滤母液进入母液池。

（6）双效蒸发：步骤（5）得到的精滤母液经离心泵注入双效蒸发器，蒸发温度为150℃、蒸发压力为0.5MPa，蒸发结晶出成品氯化钠，纯度达99.98%。

应用实施例：

实施例四：该申请在我公司运行良好，以项目试车情况为例；

（1）淋洗系统废渣的形成：我公司湿法除尘系统产生的糊状废液（含氯硅烷、铁铝钙氯化物、硅灰等）进入淋洗系统，经碱性水解、氢氧化钠喷淋吸收、中和后在淋洗池中形成约28cm厚的废渣，检测淋洗池中氢氧化钠浓度为0.42%，开启淋洗池的鼓泡器，用板框压滤机压滤分离出淋洗废渣约1.6吨，压滤滤液重新返回淋洗池循环利用；

分离出的淋洗废渣PH值为9.5，水分含量为28%；其主要成分为偏硅酸钠、二氧化硅、硅粉、氢氧化铁、硅酸钙、偏铝酸钠、铝硅酸钠、氯化钠及少量非溶性机械杂质。其中钙质原料、硅质原料、铝质原料、铁质原料均是制备水泥、砖的主要成分。

（2）打浆：用铲车将步骤（1）所述的淋洗废渣分批投入滚筒搅拌机，每次投入淋洗废渣0.2吨，加入0.1吨自来水，开启搅拌器，搅拌至物料中几乎不含直径大于0.5cm的颗粒后停止，得到浆料；

（3）再溶解：利用高位差，将由步骤（2）处理1.6吨淋洗废渣得到的浆料全部放入溶解池，加入2.4吨自来水，开启机械搅拌器，搅拌溶解2小时，取物料分析盐度，氯化钠浓度达到17.73%，然后加入工业盐酸调节PH=7。

（4）分离非可溶性残渣：用泥浆泵将步骤（3）所述的溶解池中物料输送至板框压滤机，前期浑浊滤液返回至溶解池中再过滤，待滤液澄清后进入离心机进行精滤；待压滤机几乎无滤液流出时把泥浆泵进口接入自来水，开启泥浆泵冲洗压滤机内滤饼，洗液进入溶解池用作下次溶解的溶剂，洗至洗液盐度小于5g/L后停止压滤，得到非可溶性残渣约0.78吨。分析得出：其中水分含量为41.69%、可溶物含量为5.64%，入库保存。

（5）精滤：步骤（4）中离心机对滤液进行精滤后，滤渣分析水分合格后入库保存；精滤母液进入母液池备用。

（6）双效蒸发：步骤（5）得到的精滤母液经离心泵注入双效蒸发器，蒸发温度为145℃、蒸发压力为0.52MPa，蒸发结晶出成品氯化钠约0.69吨，分析纯度为99.82%。

本领域技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更和修改，这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种三氯氢硅淋洗系统废渣综合利用方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）三氯氢硅生产过程中产生的废料及未反应的硅粉和固体杂质、含氯硅烷的废渣、废液和工艺废气进入淋洗池，经水解、碱液喷淋吸收、中和后，在淋洗池中初步形成废渣，池底沉降的废渣厚度为16~50cm时，用板框压滤机压滤分离得到淋洗废渣，滤液重新返回淋洗池循环利用；

（2）将步骤（1）压滤得到的淋洗废渣投入滚筒搅拌机，按淋洗废渣与水的质量比3~1:1的比例加入自来水，进行搅拌得到浆料；

（3）将步骤（2）处理得到的浆料放入溶解池，按浆料与水的质量比1:0.5~1.5的比例加入自来水，通过机械搅拌器搅拌溶解1.5~4小时，充分溶解后氯化钠浓度达到15%~30%，停止搅拌；然后加入工业盐酸进行调节至PH=6~8，得到料液；

（4）将步骤（3）中得到的料液输送至板框压滤机，压滤得到非可溶性残渣，保存；压滤得到的滤液进入离心机进行精滤，得到精滤残渣、精滤母液；

（5）将步骤（4）得到的精滤残渣归入非可溶性残渣，保存；得到的精滤母液进入母液池；

（6）步骤（5）得到的精滤母液经离心泵注入双效蒸发器，蒸发结晶，得到纯度达99%以上的成品氯化钠。

2.根据权利要求1所述的三氯氢硅淋洗系统废渣综合利用方法，其特征在于，步骤（1）所述的工艺废气包括氯硅烷、氯化氢、氮气、氢气和氯气。

3.根据权利要求1所述的三氯氢硅淋洗系统废渣综合利用方法，其特征在于，步骤（1）所述用板框压滤机压滤分离得到的淋洗废渣中包括偏硅酸钠、二氧化硅、硅粉、氢氧化铁、氢氧化钙、 硅酸钙、氢氧化铝、偏铝酸钠、铝硅酸钠、氯化钠和非溶性机械杂质。

4.根据权利要求1所述的三氯氢硅淋洗系统废渣综合利用方法，其特征在于，步骤（1）所述的用板框压滤机分离得到的淋洗废渣PH值为9~10、水分含量为30~50%。

5.根据权利要求1所述的三氯氢硅淋洗系统废渣综合利用方法，其特征在于，步骤（4）所述非可溶性残渣的成分包括硅酸盐、铁铝钙盐。

6.根据权利要求1所述的三氯氢硅淋洗系统废渣综合利用方法，其特征在于，步骤（4）所述的非可溶性残渣中水分含量≤45%、可溶物含量≤10%。

7.根据权利要求1所述的三氯氢硅淋洗系统废渣综合利用方法，其特征在于，步骤（6）所述的蒸发温度为120~170℃，蒸发压力为0.3~0.7MPa。