CN110436469B - 一种处理锆英砂沸腾氯化产物四氯化硅的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及四氯化硅的转化方法，具体涉及一种处理锆英砂沸腾氯化产物四氯化硅的方法，其包括如下步骤：将二氧化钛光触媒粉体嵌入到透明玻璃面板表面，将此透明玻璃面板制作成容器；然后通入高温四氯化硅和空气的混合气体在光照下充分接触反应，得到二氧化硅和氯气。本发明的有益效果在于：本发明涉及一种二氧化钛光催化处理锆英砂沸腾氯化副产品四氯化硅的方法，得到无定型二氧化硅和氯气，该方法效率高，成本低廉，工艺流程简单，安全环保，非常适合工业生产，能够获得良好的经济效益。

Description

一种处理锆英砂沸腾氯化产物四氯化硅的方法
技术领域
本发明涉及四氯化硅的转化方法，具体涉及一种处理锆英砂沸腾氯化产物四氯化硅的方法。
背景技术
锆英砂沸腾氯化法以锆英砂为原料，在流化床反应器内通入氯气生成四氯化硅和四氯化锆，该法因采用便宜的锆英砂原料，且获得具有市场价值的四氯化硅。目前国内的相关厂家在处理四氯化硅时都将其销售处理。这种处理方法能获得的经济效益，但是近几年严苛的环保要求使得这些化工企业的生存难以为继，给锆英砂沸腾氯化行业带来一定的困扰。
二氧化钛作为上个世纪发现的新型催化剂在环保方面愈发受到人们的关注，其能够捕捉太阳光中的高能光子，生成激活的空穴-电子，与反应介质发生氧化还原作用。使用掺杂各种价态氧化物的二氧化钛复合粉体，利用了掺杂元素与四价钛的价位、离子半径等不同的性质，互相固溶能够产生更多的氧空位，更容易的获得活化的空穴-电子对，提高反应效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种安全环保、成本低的二氧化钛光催化处理锆英砂沸腾氯化副产品四氯化硅的方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：提供一种处理锆英砂沸腾氯化产物四氯化硅的方法，包括如下步骤：
将二氧化钛光触媒粉体嵌入到透明玻璃面板表面，将此透明玻璃面板制作成容器；然后通入高温四氯化硅和空气的混合气体在光照下充分接触反应，得到二氧化硅和氯气。
本发明的有益效果在于：本发明的二氧化钛光催化处理锆英砂沸腾氯化副产品四氯化硅的方法，产物为无定型二氧化硅和氯气，该方法效率高，成本低廉，无需高温、高压环境即可进行，工艺流程简单，安全环保，非常适合工业生产，能够获得良好的经济效益。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。
本发明关键构思在于：四氯化硅和氧气在600℃以上可以反应生成二氧化硅和氯气，本发明使用该催化剂能大大降低该反应所需的活化能，降低反应温度，利用高温氯化炉中的余热，充分反应。在本发明中的反应方程式为：
SiCl4(300-400度)+O2＝SiO2+Cl2，反应条件为二氧化钛光触媒和光线；
该反应生成的无定型二氧＝化硅具有较高的经济价值，产生的氯气可以循环到沸腾氯化炉中进行反应。该方法能够解决沸腾氯化行业中的环境问题，取得较好的经济效益。
本发明提供一种处理锆英砂沸腾氯化产物四氯化硅的方法，包括如下步骤：
将二氧化钛光触媒粉体嵌入到透明玻璃面板表面，将此透明玻璃面板制作成容器；然后通入高温四氯化硅和空气的混合气体在光照下充分接触反应，得到二氧化硅和氯气。
优先的，上述的处理锆英砂沸腾氯化产物四氯化硅的方法中，所述二氧化钛光触媒为：掺杂氧化物的复合二氧化钛粉体或纯二氧化钛粉体。
优先的，上述的处理锆英砂沸腾氯化产物四氯化硅的方法中，所述复合二氧化钛粉体为：复合二氧化钛-氧化铁粉体、复合二氧化钛-氧化钇粉体或复合二氧化钛-氧化铝粉体。
优先的，上述的处理锆英砂沸腾氯化产物四氯化硅的方法中，所述复合二氧化钛粉体中二氧化钛和氧化物的摩尔比为90-99：1-9。
优先的，上述的处理锆英砂沸腾氯化产物四氯化硅的方法中，所述二氧化钛光触媒粉体的粒径范围为100-800nm。
优先的，上述的处理锆英砂沸腾氯化产物四氯化硅的方法中，所述二氧化钛光触媒粉体的粒径范围为：150-450nm为佳。由上描述可知，上述粒径设置为150-450nm，可以取得最好的吸光效果。
优先的，上述的处理锆英砂沸腾氯化产物四氯化硅的方法中，所述透明玻璃面板的材质为硅酸盐玻璃或氧化铝玻璃的耐温透明材料。
优先的，上述的处理锆英砂沸腾氯化产物四氯化硅的方法中，所述高温四氯化硅气体的温度为300-400℃，所述空气经过干燥脱水处理。
优先的，上述的处理锆英砂沸腾氯化产物四氯化硅的方法中，所述容器表面涂上增透薄膜。由上描述可知，设置增透薄膜，减少了光线的反射，提高了光照效率。
优先的，上述的处理锆英砂沸腾氯化产物四氯化硅的方法中，所述透明玻璃面板表面嵌入粉体后使用溶质质量百分数为1-10％盐酸淋洗活化处理。
实施例1
一种处理锆英砂沸腾氯化产物四氯化硅的方法，包括如下步骤：
1、将粒径450纳米的二氧化钛粉体涂覆到高温软化后的硅酸盐玻璃上，每平方米均匀涂覆100克粉料，使二氧化钛-氧化铁复合粉体嵌入玻璃表面。
2、将该玻璃面板用10％盐酸迅速淋洗后，水洗清洁，自然烘干。
3、将处理完毕的玻璃面板切割拼接成立方体密封反应容器，容器内每10公分间隔设置该玻璃面板，并在方形容器外部涂覆1层增透膜。
4、将该反应容器放置在露天区域，注意放置的方向、角度，使涂覆有光触媒粉体的玻璃面板正对太阳光方向。为了更加充分利用太阳能，可以增加设备随太阳位置变化而调整角度的功能。
5、将空气通入吸附式压缩空气干燥机后，与锆英砂沸腾氯化炉尾气混合后通入该反应容器，所述锆英砂沸腾氯化炉尾气包含四氯化硅气体，温度为300℃，控制气体的通入速度，使其充分反应，得到无定型二氧化硅和氯气。
6、将得到的二氧化硅和氯气通入布袋除尘器分离。
实施例2
一种处理锆英砂沸腾氯化产物四氯化硅的方法，包括如下步骤：
1、将摩尔比为99：1、粒径为200纳米的二氧化钛-氧化铁复合粉体涂覆到高温软化后的硅酸盐玻璃上，每平方米均匀涂覆200克粉料，使二氧化钛-氧化铁复合粉体嵌入玻璃表面。
2、将该玻璃面板用5％盐酸迅速淋洗后，水洗清洁，自然烘干。
3、将处理完毕的玻璃面板切割拼接成立方体密封反应容器，容器内每10公分间隔设置该玻璃面板，并在方形容器外部涂覆3层增透膜。
4、将该反应容器放置在露天区域，注意放置的方向、角度，使涂覆有光触媒粉体的玻璃面板正对太阳光方向。为了更加充分利用太阳能，可以增加设备随太阳位置变化而调整角度的功能。
5、将空气通入吸附式压缩空气干燥机后，与沸腾氯化炉尾气混合后通入该反应容器，所述锆英砂沸腾氯化炉尾气包含四氯化硅气体，温度为400℃，控制气体的通入速度，使其充分反应，得到无定型二氧化硅和氯气。
6、将得到的二氧化硅和氯气通入布袋除尘器分离。
实施例3
一种处理锆英砂沸腾氯化产物四氯化硅的方法，包括如下步骤：
1、将摩尔比为95：5、粒径为200纳米的二氧化钛-氧化钇复合粉体涂覆到高温软化后的有机玻璃上，每平方米均匀涂覆250克粉料，使二氧化钛-氧化铁复合粉体嵌入玻璃表面。
2、将该玻璃面板用10％盐酸迅速淋洗后，水洗清洁，自然烘干。
3、将处理完毕的玻璃面板切割拼接成立方体密封反应容器，容器内每10公分间隔设置该玻璃面板，并在方形容器外部涂覆3层增透膜。
4、将该反应容器放置在露天区域，注意放置的方向、角度，使涂覆有光触媒粉体的玻璃面板正对太阳光方向。为了更加充分利用太阳能，可以增加设备随太阳位置变化而调整角度的功能。
5、将空气通入吸附式压缩空气干燥机后，与沸腾氯化炉尾气混合后通入该反应容器，所述锆英砂沸腾氯化炉尾气包含四氯化硅气体，温度为350℃，控制气体的通入速度，使其充分反应，得到无定型二氧化硅和氯气。
6、将得到的二氧化硅和氯气通入布袋除尘器分离。
实施例4
一种处理锆英砂沸腾氯化产物四氯化硅的方法，包括如下步骤：
1、将摩尔比为98：2、粒径为350纳米的二氧化钛-氧化铈复合粉体涂覆到高温软化后的有机玻璃上，每平方米均匀涂覆150克粉料，使二氧化钛-氧化铁复合粉体嵌入玻璃表面。
2、将该玻璃面板用10％盐酸迅速淋洗后，水洗清洁，自然烘干。
3、将处理完毕的玻璃面板切割拼接成立方体密封反应容器，容器内每10公分间隔设置该玻璃面板，并在方形容器外部涂覆3层增透膜。
4、将该反应容器放置在露天区域，注意放置的方向、角度，使涂覆有光触媒粉体的玻璃面板正对太阳光方向。为了更加充分利用太阳能，可以增加设备随太阳位置变化而调整角度的功能。
5、将空气通入吸附式压缩空气干燥机后，与沸腾氯化炉尾气混合后通入该反应容器，所述锆英砂沸腾氯化炉尾气包含四氯化硅气体，温度为350℃，控制气体的通入速度，使其充分反应，得到无定型二氧化硅和氯气。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种处理锆英砂沸腾氯化产物四氯化硅的方法，其特征在于，包括如下步骤：
将二氧化钛光触媒粉体嵌入到透明玻璃面板表面，将此透明玻璃面板制作成容器；然后通入高温四氯化硅和空气的混合气体在光照下充分接触反应，得到二氧化硅和氯气；所述高温四氯化硅气体的温度为300-400℃。
2.根据权利要求1所述的处理锆英砂沸腾氯化产物四氯化硅的方法，其特征在于，所述二氧化钛光触媒为：掺杂氧化物的复合二氧化钛粉体或纯二氧化钛粉体。
3.根据权利要求2所述的处理锆英砂沸腾氯化产物四氯化硅的方法，其特征在于，所述复合二氧化钛粉体为：复合二氧化钛-氧化铁粉体、复合二氧化钛-氧化钇粉体或复合二氧化钛-氧化铝粉体。
4.根据权利要求3所述的处理锆英砂沸腾氯化产物四氯化硅的方法，其特征在于，所述复合二氧化钛粉体中二氧化钛和氧化物的摩尔比为90-99：1-9。
5.根据权利要求1所述的处理锆英砂沸腾氯化产物四氯化硅的方法，其特征在于，所述二氧化钛光触媒粉体的粒径范围为100-800nm。
6.根据权利要求5所述的处理锆英砂沸腾氯化产物四氯化硅的方法，其特征在于，所述二氧化钛光触媒粉体的粒径范围为：150-450nm。
7.根据权利要求1所述的处理锆英砂沸腾氯化产物四氯化硅的方法，其特征在于，所述透明玻璃面板的材质为硅酸盐玻璃或氧化铝玻璃。
8.根据权利要求1所述的处理锆英砂沸腾氯化产物四氯化硅的方法，其特征在于，所述空气经过干燥脱水处理。
9.根据权利要求1所述的处理锆英砂沸腾氯化产物四氯化硅的方法，其特征在于，所述容器表面涂上增透薄膜。
10.根据权利要求1所述的处理锆英砂沸腾氯化产物四氯化硅的方法，其特征在于，所述透明玻璃面板表面嵌入粉体后使用溶质质量百分数为1-10％盐酸淋洗活化处理。
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