CN219585937U

CN219585937U - 一种boe废液的资源化处理系统

Info

Publication number: CN219585937U
Application number: CN202320490651.8U
Authority: CN
Inventors: 吴文彪; 李伟奇; 覃伟宁
Original assignee: Dongjiang Environmental Co ltd
Current assignee: Dongjiang Environmental Co ltd
Priority date: 2023-03-03
Filing date: 2023-03-03
Publication date: 2023-08-25
Anticipated expiration: 2033-03-03

Abstract

本实用新型涉及工业废水处理的技术领域，更具体地说，它涉及一种BOE废液的资源化处理系统，其技术方案要点是，包括：均质池，用于均质BOE废液原液；氟硅酸钠制备系统，用于去除和回收氟硅酸盐，以获得氟硅酸钠；冰晶石制备系统，用于去除和回收氟化物，以获得冰晶石；除杂系统，用于脱除重金属和残留的氟离子；蒸发结晶系统，用于蒸发除杂后的料液，并冷却结晶获得铵盐。本实用新型可实现废液中主要成分氟硅酸盐、氟化物和氨氮的资源化回收，处理效果好，处理过程中基本没有氨气无组织排放的现象发生，同时，氟离子去除完全，可大幅降低氟离子对蒸发器的腐蚀。

Description

一种BOE废液的资源化处理系统

技术领域

本实用新型涉及工业废水处理的技术领域，更具体地说，它涉及一种BOE废液的资源化处理系统。

背景技术

氢氟酸与二氧化硅直接反应的反应性较为强烈，在半导体行业硅片(芯片)图案蚀刻中容易出现不良品。BOE(buffered oxide etch)即缓冲氧化物蚀刻液，是HF和NH₄F的混合物，通常是将40wt％的NH₄F溶液加入到49wt％的氢氟酸中，在室温下反应而得，其配比浓度可以按照所需蚀刻速率进行调整。该蚀刻液中的NH₄F起到缓冲剂的作用，在二氧化硅与蚀刻液中的HF反应生成H₂SiF₆的过程中，NH₄F不断电离补充反应所需的氟离子，从而获得稳定的蚀刻速度，实现图案蚀刻的稳定性。

BOE的蚀刻原理如下所示：

SiO₂+4NH₄HF₂＝(NH₄)₂SiF₆+2NH₄F+2H₂O

当蚀刻液的蚀刻效果变差，即作为废液排放。BOE废液的主要成分是氟硅酸铵3～10％(wt)、氟化铵10～20％(wt)和少量未反应的氢氟酸0.5％左右(wt)的混合物，同时含有少量其它成分，如硫酸盐300～50000mg/L、氯离子500～20000mg/L、重金属以Pb计50～100mg/L等。

当前BOE废液的资源化处理方案大多以回收废液中的氟化氢铵和氟化氢为主，普遍存在能耗高、对设备腐蚀大的问题。无害化处理方式一般是利用石灰或消石灰中和，反应生成氟化钙和氨水，有条件的处置单位会回收氨水，氟化钙则填埋处置，该处置方式不仅浪费了大量宝贵的资源，而且存在氟化钙过滤速度慢、氟离子去除不完全(氟残留量高达50-500mg/L，后续废水蒸发时对蒸发器设备的腐蚀大)、处理过程中氨气无组织排放现象严重、污泥填埋处置费用高等问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种BOE废液的资源化处理系统，不仅可以实现废液中主要成分氟硅酸盐、氟化物和氨氮的资源化回收，而且处理效果好，处理过程中基本没有氨气无组织排放的现象发生，同时，氟离子去除完全(氟残留量可稳定降至3mg/L以下)，可大幅降低氟离子对蒸发器的腐蚀。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的，一种BOE废液的资源化处理系统，包括：

均质池，用于均质BOE废液原液；

氟硅酸钠制备系统，用于去除和回收氟硅酸盐，以获得氟硅酸钠，所述氟硅酸钠制备系统包括钠盐溶解槽、脱硅反应釜、第一压滤机、第一滤液罐、第一洗涤槽、第一离心机、第一洗涤液罐、和第一干燥器；

冰晶石制备系统，用于去除和回收氟化物，以获得冰晶石，所述冰晶石制备系统包括铝盐溶解槽、碱液罐、除氟反应釜、第二压滤机、第二滤液罐、第二洗涤槽、第二离心机、第二洗涤液罐和第二干燥器；

除杂系统，用于脱除重金属和残留的氟离子，所述除杂系统包括除杂反应釜、第三压滤机和第三滤液罐；

蒸发结晶系统，用于蒸发除杂后的料液并冷却结晶获得铵盐，所述蒸发结晶系统包括酸液罐、蒸发原液罐、蒸发器、冷凝水池、冷却结晶罐、第三离心机和母液罐。

在其中一个实施例中，所述均质池、所述钠盐溶解槽、所述脱硅反应釜、所述第一洗涤槽、所述铝盐溶解槽、所述碱液罐、所述除氟反应釜、所述第二洗涤槽、所述除杂反应釜和所述蒸发原液罐上均设置有搅拌装置。

在其中一个实施例中，所述除氟反应釜和所述蒸发原液罐上均设置有pH计。

在其中一个实施例中，所述钠盐溶解槽、所述铝盐溶解槽、所述第一洗涤槽和所述第二洗涤槽上均设置有自来水回用管道、冷凝水回用管道和洗涤液回用管道。

在其中一个实施例中，所述钠盐溶解槽和所述铝盐溶解槽上还分别设置有母液回用管道。

在其中一个实施例中，所述蒸发器为单效蒸发器或多效蒸发器。

上述一种BOE废液的资源化处理系统，具有以下有益效果：

其一，在氟硅酸钠制备系统中，通过加入过量的钠盐，不仅可使废液中的氟硅酸盐沉淀得更完全，使氟硅酸钠的产率增大，而且多余的钠离子可在冰晶石制备系统中继续利用；

其二，在氟硅酸钠和冰晶石制备系统中，可分别制备得到高价值的氟硅酸钠和冰晶石产品，而且通过控制结晶工艺，可大幅降低两种产品的含水率，提高过滤效率，并降低产品后续的干燥成本；

其三，在除杂系统中，通过将多种常用除氟剂按一定配比组合，可将废水中的氟离子以溶解度更低的复盐沉淀的形式除去，氟含量可稳定降至3mg/L以下，大幅减缓氟离子对后续蒸发器的腐蚀，同时，该系统可同步去除废液中的重金属离子，避免重金属离子进入后续的铵盐产品中，影响其使用；

其四，本实用新型的所有反应过程都是在pH值小于等于7的条件下进行的，处理过程中基本没有氨气的无组织排放现象发生，对环境和操作人员的身心健康友好；

其五，本实用新型经过一系列反应和除杂后，可制备得到纯度符合相关国家标准的农用铵盐产品，实现资源的高价值化利用。

附图说明

图1是本实用新型的整体示意图；

图2是本实用新型的结构示意图。

图中：100、均质池；200、氟硅酸钠制备系统；201、脱硅反应釜；202、钠盐溶解槽；203、第一压滤机；204、第一滤液罐；205、第一洗涤槽；206、第一离心机；207、第一洗涤液罐；208、第一干燥器；300、冰晶石制备系统；301、除氟反应釜；302、铝盐溶解槽；303、碱液罐；304、第二压滤机；305、第二滤液罐；306、第二洗涤槽；307、第二离心机；308、第二洗涤液罐；309、第二干燥器；400、除杂系统；401、除杂反应釜；402、第三压滤机；403、第三滤液罐；500、蒸发结晶系统；501、蒸发原液罐；502、酸液罐；503、蒸发器；504、冷凝水池；505、冷却结晶罐；506、第三离心机；507、母液罐。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型进行详细描述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

一种BOE废液的资源化处理系统,如图1和图2所示，包括：均质池100、氟硅酸钠制备系统200、冰晶石制备系统300、除杂系统400和蒸发结晶系统500；

其中，均质池100用于均质BOE废液原液；

氟硅酸钠制备系统200用于深度去除和回收氟硅酸盐，获得高纯度的氟硅酸钠，氟硅酸钠制备系统200包括钠盐溶解槽202、脱硅反应釜201、第一压滤机203、第一滤液罐204、第一洗涤槽205、第一离心机206、第一洗涤液罐207和第一干燥器208；

冰晶石制备系统300用于深度去除和回收脱硅后废液体系中的氟化物，获得高纯度的冰晶石，冰晶石制备系统300包括铝盐溶解槽302、碱液罐303、除氟反应釜301、第二压滤机304、第二滤液罐305、第二洗涤槽306、第二离心机307、第二洗涤液罐308和第二干燥器309；

除杂系统400用于深度脱除重金属和残留的氟离子，除杂系统400包括除杂反应釜401、第三压滤机402和第三滤液罐403；

蒸发结晶系统500用于蒸发除杂后的料液并冷却结晶获得铵盐，蒸发结晶系统500包括酸液罐502、蒸发原液罐501、蒸发器503、冷凝水池504、冷却结晶罐505、第三离心机506和母液罐507。

在氟硅酸钠制备系统200中，通过加入过量的钠盐，不仅可使废液中的氟硅酸盐沉淀得更完全，使氟硅酸钠的产率增大，而且多余的钠离子可在冰晶石制备系统300中继续利用；在氟硅酸钠和冰晶石制备系统300中，可分别制备得到高价值的氟硅酸钠和冰晶石产品，而且通过控制结晶工艺，可大幅降低两种产品的含水率，提高过滤效率，并降低产品后续的干燥成本；在除杂系统400中，通过将多种常用除氟剂按一定配比组合，可将废水中的氟离子以溶解度更低的复盐沉淀的形式除去，氟含量可稳定降至3mg/L以下，大幅减缓氟离子对后续蒸发器503的腐蚀，同时，该系统可同步去除废液中的重金属离子，避免重金属离子进入后续的铵盐产品中，影响其使用。

本实用新型的所有反应过程都是在pH值小于等于7的条件下进行的，处理过程中基本没有氨气的无组织排放现象发生，对环境和操作人员的身心健康友好；且经过一系列反应和除杂后，可制备得到纯度符合相关国家标准的农用铵盐产品，实现资源的高价值化利用。

进一步地，均质池100、钠盐溶解槽202、脱硅反应釜201、第一洗涤槽205、铝盐溶解槽302、碱液罐303、除氟反应釜301、第二洗涤槽306、除杂反应釜401和蒸发原液罐501上均设置有搅拌装置。

进一步地，除氟反应釜301和蒸发原液罐501上均设置有pH计，用于测定pH值。

进一步地，钠盐溶解槽202、铝盐溶解槽302、第一洗涤槽205和第二洗涤槽306上均设置有自来水回用管道、冷凝水回用管道和洗涤液回用管道；钠盐溶解槽202和铝盐溶解槽302上还分别设置有母液回用管道；冷凝水回用管道与冷凝水池504相连，洗涤液回用管道均与第一洗涤液罐207和第二洗涤液罐308相连，母液回用管道与母液罐507相连；用于将冷凝水、第一洗涤液、第二洗涤液和母液回用于钠盐溶解槽202和铝盐溶解槽302中配制钠盐和铝盐溶液。

具体地，蒸发器503为单效蒸发器或多效蒸发器。

如图2所示，本实施例的实施原理为：

(1)将BOE废液从吨桶中泵入均质池100，均质池100中的BOE废液原液进入氟硅酸钠制备系统200中进行脱硅处理，均质池100通过输送泵将BOE废液原液输送至脱硅反应釜201中。

(2)钠盐溶解槽202提前溶解钠盐溶液后，打开阀门，定量流入盛放待处理BOE废液的脱硅反应釜201中进行搅拌反应，通过压滤泵泵入第一压滤机203中进行固液分离，得到氟硅酸钠湿品及第一滤液；第一滤液收集在第一滤液罐204中，氟硅酸钠湿品则人工投入至第一洗涤槽205中搅拌洗涤，后泵入第一离心机206中进行离心分离；离心分离出的洗涤液收集在第一洗涤液罐207中，离心分离出的固体则通过螺旋进料器进入第一干燥器208中进行干燥处理；干燥后得到的氟硅酸钠产品经包装后销售。

(3)将第一滤液罐204中的第一滤液通过滤液泵泵入除氟反应釜301中，开启搅拌；铝盐溶解槽302提前溶解铝盐溶液后，打开阀门，定量流入除氟反应釜301中；碱液罐303中提前溶解碱液后，打开阀门，缓慢流入除氟反应釜301中，待除氟反应釜301上配备的pH计的pH值达到指定值后，关闭碱液罐303的阀门，进行搅拌反应；通过压滤泵将除氟反应釜301中的料液泵入第二压滤机304中进行固液分离，得到冰晶石湿品及第二滤液；第二滤液收集在第二滤液罐305中，冰晶石湿品则人工投入至第二洗涤槽306中搅拌洗涤，后泵入第二离心机307中进行离心分离；离心分离出的洗涤液收集在第二洗涤液罐308中，离心分离出的固体则通过螺旋进料器进入第二干燥器309中进行干燥处理；干燥后得到的冰晶石产品经包装后销售。

(4)将第二滤液罐305中的第二滤液通过滤液泵泵入除杂反应釜401中，开启搅拌；定量投入除氟剂和重捕剂固体进行搅拌反应，通过压滤泵将料液泵入第三压滤机402中进行固液分离，得到净化渣及第三滤液；第三滤液收集在第三滤液罐403中，净化渣则送填埋场填埋处置。

(5)将第三滤液罐403中的第三滤液通过滤液泵泵入蒸发原液罐501中，开启搅拌；酸液罐502中提前配制酸液，打开阀门，缓慢流入蒸发原液罐501中，待蒸发原液罐501上配备的pH计的pH值达到指定值后，关闭酸液罐502的阀门；将蒸发原液罐501中的料液泵入蒸发器503中进行蒸发，蒸发出的水蒸汽经水冷换热器冷凝得到蒸发冷凝水，并收集于冷凝水池504中；蒸发器503中的浓缩液则泵入冷却结晶罐505中，通过循环冷却水系统进行冷却结晶；冷却到一定温度后的料浆泵入第三离心机506中进行离心分离；离心分离出的母液收集在母液罐507中，离心分离出的铵盐产品经包装后销售。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种BOE废液的资源化处理系统，其特征在于，包括：

均质池，用于均质BOE废液原液；

氟硅酸钠制备系统，用于去除和回收氟硅酸盐，以获得氟硅酸钠，所述氟硅酸钠制备系统包括钠盐溶解槽、脱硅反应釜、第一压滤机、第一滤液罐、第一洗涤槽、第一离心机、第一洗涤液罐和第一干燥器；

2.根据权利要求1所述的一种BOE废液的资源化处理系统，其特征在于：所述均质池、所述钠盐溶解槽、所述脱硅反应釜、所述第一洗涤槽、所述铝盐溶解槽、所述碱液罐、所述除氟反应釜、所述第二洗涤槽、所述除杂反应釜和所述蒸发原液罐上均设置有搅拌装置。

3.根据权利要求1所述的一种BOE废液的资源化处理系统，其特征在于：所述除氟反应釜和所述蒸发原液罐上均设置有pH计。

4.根据权利要求1所述的一种BOE废液的资源化处理系统，其特征在于：所述钠盐溶解槽、所述铝盐溶解槽、所述第一洗涤槽和所述第二洗涤槽上均设置有自来水回用管道、冷凝水回用管道和洗涤液回用管道。

5.根据权利要求4所述的一种BOE废液的资源化处理系统，其特征在于：所述钠盐溶解槽和所述铝盐溶解槽上还分别设置有母液回用管道。

6.根据权利要求1所述的一种BOE废液的资源化处理系统，其特征在于：所述蒸发器为单效蒸发器或多效蒸发器。