CN113636599B - 一种六氟化钨废液的综合利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种六氟化钨废液的综合利用方法，包括以下步骤：S1、向电解槽中加入废液和导电剂，形成电解液；S2、在温度为‑15℃～25℃，电压为6V～8.5V的条件下，阳极得到氟气，阴极得到金属钨；S3、电解得到的氟气与金属钨反应可以得到六氟化钨产品。本发明提供的电化学方法，能安全有效的将六氟化钨废液进行无害化处理，操作简便、成本低、适宜进行规模化应用。

Description

一种六氟化钨废液的综合利用方法
技术领域
本发明属于含钨物质危废无害化处理领域，具体涉及一种六氟化钨废液的综合利用方法。
背景技术
六氟化钨气体主要应用于集成电路、芯片制造以及高纯钨制品的制备。超高纯钨制品（纯度高达99.99999%）的制备主要采用化学气相沉积工艺，以六氟化钨为原料，在高温下与氢气反应，生成氟化氢和钨制品。反应后的氟化氢中有很多未反应的六氟化钨，含量为30%~45%，作为废液无法处理。
废液中成份为氟化氢和六氟化钨，由于两者沸点接近，无法采用精馏方式分开；废液中氟化氢的含量较多，达到50%以上，吸附方法也无法分开；产生的废液又无法二次回收利用，高温下会对设备腐蚀严重。目前无处理此类废液的相关技术。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种六氟化钨废液的综合利用方法，该方法科学合理，实现了钨金属资源的回收和循环利用，显著降低了高纯钨制品的生产成本。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种六氟化钨废液的综合利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、向电解槽中加入含有六氟化钨废液和导电剂，形成电解液，所述六氟化钨废液含有六氟化钨和氟化氢；
S2、在温度为-15℃~25℃，电压为6 V~8.5 V的条件下，阳极得到氟气，阴极得到金属钨；
S3、将S2中生成的氟气与金属钨反应，制备六氟化钨产品。
优选地，所述阳极的材料为镍或镍合金或碳，所述阴极的材料为镍或镍合金或钨或碳钢。
优选地，六氟化钨废液包含六氟化钨和氟化氢，六氟化钨废液中的六氟化钨质量占比为30-45%，其余为氟化氢。所述电解液中六氟化钨废液的质量占比为90-97%，导电剂的质量占比为3-10%。
优选地，所述导电剂为氟化锂、氟化钾和氟化氢钾中的一种以上。
优选地，S2中的电解温度优选为为-5℃~10℃，电压优选为为6.5V~8 V。
优选地，所述S3中的氟气与金属钨的反应温度为250℃~450℃。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明的主要原理为：六氟化钨废液主要含有氟化氢和六氟化钨；首先向废液中加入导电剂形成可导电的电解液；然后在设定的温度下恒压进行电化学反应，阳极生成氟气，阴极生成金属钨；若温度过高，氟化氢挥发严重，电压过高会导致阳极的腐蚀；温度和电压较低，则会导致反应速率较小。生成的氟气和金属钨在一定的温度下反应生成六氟化钨气体。本发明可将资源重新利用起来，并且不产生新的三废，操作简单，安全性高，易于工业化应用。
2、本发明实现了钨金属资源和氟元素的回收，只需加入导电剂，在电能的作用下进行回收利用，使得在六氟化钨废液的过程中不引入新的杂质，避免了新的三废产生，具有较高的环保效益。
3、本发明在电解反应中，加了导电剂，适合的导电剂可以降低电解需要的电压值以及电解反应温度，降低了电解反应的能耗成本；并且在较低的电解反应温度下氟化氢挥发的少，减少了物料的损失。
4、本发明通过电化学方式制备的氟气和钨可继续反应生成六氟化钨，六氟化钨可作为高纯钨制品的原料，实现了钨和氟的循环利用，显著降低了生产成本。
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施方式
实施例
本实施例包括以下步骤：
S1、向电解槽中加入0.9kg六氟化钨废液、0.10kg氟化钾，形成导电的电解液，电解采用的阳极材料为镍，阴极材料为碳钢，六氟化钨废液主要包括0.3g六氟化钨和0.6g氟化氢；
S2、在温度为-5℃，电压为6.5V的条件下进行电解进行电化学氟化反应，阳极得到氟气，阴极得到0.15g金属钨；
S3、生成的氟气与金属钨在350℃条件下反应得到六氟化钨气体，转化率可达95%。
实施例
本实施例包括以下步骤：
S1、向电解槽中加入0.97kg六氟化钨废液、0.03kg氟化氢钾，形成导电的电解液，电解采用的阳极材料为碳，阴极材料为镍，六氟化钨废液主要包括0.43g六氟化钨和0.5g氟化氢；
S2、在温度为25℃，电压为7.5V的条件下进行电解进行电化学氟化反应，阳极得到氟气，阴极得到0.22g金属钨；
S3、生成的氟气与金属钨在450℃条件下反应得到六氟化钨气体，转化率可达97%。
实施例
本实施例包括以下步骤：
S1、向电解槽中加入0.95kg六氟化钨废液、0.05kg氟化锂，形成导电的电解液，电解采用的阳极材料为镍合金，阴极材料为镍合金，六氟化钨废液主要包括0.4g六氟化钨和0.55g氟化氢；
S2、在温度为-15℃，电压为8.5V的条件下进行电解进行电化学氟化反应，阳极得到氟气，阴极得到0.19g金属钨；
S3、生成的氟气与金属钨在250℃条件下反应得到六氟化钨气体,转化率可达93%。
三种实施例效果对比如下：
Figure SMS_1
综上所述，本发明设计的六氟化钨废液利用方法能以极高的转化率将废液中的六氟化钨二次转化利用，显著提高了六氟化钨废液的回收率，降低了高纯钨制品的生产成本，具有显著的环保价值和经济价值。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种六氟化钨废液的综合利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、向电解槽中加入六氟化钨废液和导电剂，形成电解液，所述六氟化钨废液含有六氟化钨和氟化氢；
S2、电解槽内的电解液在温度为-15℃~25℃、电压为6 V~8.5 V的条件下进行电解反应，电解槽内的阳极电解反应得到氟气，阴极电解反应得到金属钨；
S3、将S2中生成的氟气与金属钨反应，制备六氟化钨产品。
2.根据权利要求1所述的一种六氟化钨废液的综合利用方法，其特征在于，所述阳极的材料为镍、镍合金或碳，所述阴极的材料为镍、镍合金、钨或碳钢。
3.根据权利要求1所述的一种六氟化钨废液的综合利用方法，其特征在于，所述六氟化钨废液包含六氟化钨和氟化氢，六氟化钨废液中的六氟化钨质量占比为30-45%，其余为氟化氢。
4.根据权利要求1所述的一种六氟化钨废液的综合利用方法，其特征在于，所述电解液中六氟化钨废液的质量占比为90-97%，导电剂的质量占比为3-10%。
5.根据权利要求1所述的一种六氟化钨废液的综合利用方法，其特征在于，所述导电剂为氟化锂、氟化钾和氟化氢钾中的一种以上。
6.根据权利要求1所述的一种六氟化钨废液的综合利用方法，其特征在于，S2中的电解温度为-5℃~10℃，电压为6.5V~8 V。
7.根据权利要求1所述的一种六氟化钨废液的综合利用方法，其特征在于，所述S3中的氟气与金属钨的反应温度为250℃~450℃。
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