WO2009146591A1

WO2009146591A1 - 湿法冶硅的废酸回收处理方法

Info

Publication number: WO2009146591A1
Application number: PCT/CN2008/071403
Authority: WO
Inventors: 孙坤泽; 张辉贤
Original assignee: 佳科太阳能硅(厦门)有限公司
Priority date: 2008-06-05
Filing date: 2008-06-23
Publication date: 2009-12-10
Also published as: CN101597095A

Description

说明书湿法冶硅的废酸回收处理方法

#細或

[1] 本发明涉及一种废酸回收处理方法，具体的说是指在湿法冶硅中，利用扩散渗析从废酸中回收混合酸的方法，以及再根据电位、 PH值和相关阴离子浓度的化验检测，计算出各种酸的比例，然后与浓酸配比，重新作为酸洗液进行再利用的方法，属于硅工业技术领域。

[2] 目前，在硅提纯技术领域中，都存在有酸洗金属硅、清除表面杂质的生产过程

。当酸洗过程中，金属离子达到一定浓度吋，对酸洗制品或成品的质量就会产生较大的影响，这样就不得不部分或整槽报废酸洗液。以前，大部分***基本上都是釆用原始的方法中和处理这部分废酸，然后向外排放，这样不仅会浪费大量的碱，并且使有些有害金属外排，对环境造成严重的影响。

[3] 本发明的主要目的在于提供一种湿法冶硅的废酸回收处理方法，以减少废酸中和处理量，方便回收废酸，避免排放，从而避免环境污染。

[4] 本发明的次要目的在于提供一种湿法冶硅的废酸回收处理方法，以区分回收废酸中的多种酸，使回收的废酸真正能在生产中得到充分利用。

[5] 为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

[6] 一种湿法冶硅的废酸回收处理方法，包括以下步骤：

[7] 第一步、预处理：将湿法冶硅产生的废酸，经过滤***，初步分离出悬浮物和硅粉等杂质；

[8] 第二步、酸液回收：预处理的废酸在扩散渗析器中，利用阴离子交换膜截留金属离子，回收混合酸。

[9] 其中，第一步的过滤***包括缓冲罐、沙滤器和保安过滤器。其中保安过滤器可截留废酸中大于 ₅微米的颗粒，以保证阴离子交换膜不被大颗粒的悬浮物划伤或堵塞。 [10] 第二步的扩散渗析器由阴离子交换膜、隔板和夹紧装置组成，隔板是阴离子交换膜的支撑体和水流通道，夹紧装置釆用铁板、螺栓或液压部件，把阴离子交换膜和隔板组成一个整体。阴离子交换膜釆用渗析阴膜。隔板材料可釆用聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯塑料和橡胶等。

[11] 本发明还增加第三步、酸液检测及配比：通过电位、 PH值和相关阴离子浓度的化验检测（具体方法参见 GB/T13025.8-1991 , GB T15453-95 , GB/t

13083-2002, GB320-2006, 离子色谱 IC等方法） ' 得出酸根离子浓度，借此求出各种酸的比例，然后根据生产工艺需要，通过元素守衡和质量守衡定律，联立方程组，计算出需再加入的新酸量和纯水量，调配成新的酸洗液。

[12] 本发明回收酸的种类可包括 H₂S0₄， HC1, HF， HN0₃， CH₃COOH等，涉及的金属离子主要包括过渡金属离子、稀土离子及铁镁钙等。

[13] 本发明的废酸回收釆用扩散渗析原理，扩散渗析是使高浓度溶液中的溶质透过薄膜向低浓度溶液中迁移的过程，扩散渗析器的关键部件是阴离子交换膜，可根据不同用途选用不同的型号。由于阴离子交换膜两端的废酸液和纯水之间存在较大的浓度差，该浓度差即为扩散渗析的推动力，从而推动酸分子和盐分子向低浓度的纯水迁移，而由于本发明釆用的阴离子交换膜，其固定基团带正电荷，只允许阴离子透过而阻档阳离子，提纯废酸的主要过程是仿效人体肝脏的过滤作用，因此，扩散渗析器只允许酸分子通过，盐分子则不能通过，继续在原液中，达到酸与盐分离的目的。

[14] 本发明的有益效果是：釆用扩散渗析法处理硅提纯工业中的废酸（酸性废水），截留废酸中金属离子，回收混合酸，此方法减少了废酸中和处理量，回收废酸，避免排放，从而避免环境污染。

[15] 本发明进一步再通过回收酸的电位、 PH值和相关阴离子浓度的检测，得出酸根离子浓度，借此求出各种酸的比例，然后与浓酸配比，重新作为酸洗液，使回收的废酸真正能在生产中得到充分利用。

[16] 工业生产表明：在纯水和回收酸流量为 400IJh，酸回收率可达到 92%以上，禾 1J 用回收酸与浓酸配比成新的酸洗液，对硅中的杂质金属脱除率可达到 95% , 很好地达到工艺生产要求。本发明具有良好的经济效益和环境效益。 [17] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

國删

[18] 图 1为本发明的整体工艺流程图；

[19] 图 2为图 1所示扩散渗析器的工作原理图。

[20] 如图 2所示，本发明所述的扩散渗析器，由阴离子交换膜、隔板和夹紧装置组成，其中阴离子交换膜（如渗析阴膜）是扩散渗析器的关键部件，本实施例釆用山东天维膜技术有限公司生产的阴离子交换膜，可根据不同用途选用不同的型号。隔板是阴离子交换膜的支撑体和水流通道，隔板材料可釆用聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯塑料和橡胶等。夹紧装置常釆用铁板、螺栓或液压部件，把阴离子交换膜和隔板组成一个整体。

[21] 请再参照图 i所示，本发明的工艺流程如下：废酸液通过酸泵输送，依次经过缓冲罐、沙滤器、保安过滤器，初步分离出悬浮物和硅粉等杂质。再经过扩散渗析器，通过控制纯水和废酸的流量，利用均相阴离子交换膜截留废酸液中的金属离子，回收混合酸。然后，对回收混合酸取样，通过电位、 PH值和相关阴离子浓度的化验检测（具体方法参见 GB/T13025.8-1991 , GB T15453-95 , GB/tl3 083-2002, GB320-2006, 离子色谱 IC等方法），得出酸根离子浓度，借此求出各种酸的比例，然后根据生产工艺需要，通过元素守衡和质量守衡定律，联立方程组，计算出需再加入的新酸量和纯水量，调配成新的酸洗液。

[22] 示例 1 : 假定混合酸为盐酸和硝酸，经釆样分析回收酸的 N0₃ -， C1-的质量分数分别为 3%、 8%；根据标准酸的要求 N0₃- %=7%， Cl =15 , 而原料硝酸中 N0₃- =63 , 盐酸中 Cl-%=36.5%，若回收酸量为 1.5吨，要求调配好的标准液质量为 2.5吨，设需新补充的硝酸，盐酸，纯水质量分别为 A， B , C吨，则联立方程组

[23] 2.5*7 =1.5*3 +63 *A;

[24] 2.5*15 =1.5*8 +36.5 *B

[25] 2.5=1.5+A+B+C

[26] 则可算出： [27] 硝酸所加的量 A=0.206吨

[28] 盐酸所加的量 B=0.699吨

[29] 纯水所加的量 C=0.095吨

[30] 工业生产表明：釆用本发明的废酸回收处理方法，在纯水和回收酸流量为 400L fh , 酸回收率可达到 92%以上，利用回收酸与浓酸配比成新的酸洗液，对硅中的杂质金属脱除率可达到 95% , 很好地达到工艺生产要求。具有设备简单、投资少、基本不耗电等优点，而且能够大批量生产，它是综合利用项目，釆用该工艺成果，不仅可以治理废酸造成的污染，提高了酸的利用率，而且回收高附加值产品，变废为宝，实现了低投资、低成本、高效率，高品质、规模化、环保型的目标。

Claims

权利要求书

[1] 1、一种湿法冶硅的废酸回收处理方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步、预处理：将湿法冶硅产生的废酸，经过滤***，初步分离出悬浮物和硅粉等杂质；

第二步、酸液回收：预处理的废酸在扩散分离器中，利用阴离子交换膜截留金属离子，回收混合酸。

[2] 2、根据权利要求 1所述的一种湿法冶硅的废酸回收处理方法，其特征在于

：第一步的过滤***包括缓冲罐、沙滤器和保安过滤器。

[3] 3、根据权利要求 2所述的一种湿法冶硅的废酸回收处理方法，其特征在于

：保安过滤器是截留废酸中大于 5微米的颗粒，以保证阴离子交换膜不被大颗粒的悬浮物划伤或堵塞。

[4] 4、根据权利要求 1所述的一种湿法冶硅的废酸回收处理方法，其特征在于

：第二步的扩散渗析器由阴离子交换膜、隔板和夹紧装置组成，隔板是阴离子交换膜的支撑体和水流通道，夹紧装置釆用铁板、螺栓或液压部件，把阴离子交换膜和隔板组成一个整体。

[5] 5、根据权利要求 4所述的一种湿法冶硅的废酸回收处理方法，其特征在于

：阴离子交换膜釆用渗析阴膜。

[6] 6、根据权利要求 4所述的一种湿法冶硅的废酸回收处理方法，其特征在于

：隔板材料釆用聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯塑料和橡胶中的一种或几种材料制成。

[7] 7、根据权利要求 1所述的一种湿法冶硅的废酸回收处理方法，其特征在于

：还增加第三步、酸液检测及配比：通过电位、 PH值和相关阴离子浓度的化验检测，得出酸根离子浓度，借此求出各种酸的比例，然后根据生产工艺需要，通过元素守衡和质量守衡定律，联立方程组，计算出需再加入的新酸量和纯水量，调配成新的酸洗液。

[8] 8、根据权利要求 1所述的一种湿法冶硅的废酸回收处理方法，其特征在于

：废酸的种类包括 H₂S0₄、 HC1、 HF、 HN0₃或 CH₃COOH。

[9] 9、根据权利要求 1所述的一种湿法冶硅的废酸回收处理方法，其特征在于金属离子主要包括过渡金属离子、稀土离子及铁镁钙。