[发明专利]一种硅化镁法制备硅烷的副产物用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种硅化镁法制备硅烷的副产物用途：电解法制取金属镁，以及电解法制镁的副产物循环用于硅化镁法，提出了联合生产硅烷和金属镁工艺。

背景技术

近年来，随着太阳能电池产业的发展带动了多晶硅的需求。多晶硅的制造技术主要包括两种工艺：西门子法和硅烷法。在国际上，多晶硅的技术由美国、日本、德国等国的几家大公司所垄断，技术封锁非常厉害，最近几年，中国的多晶硅技术有很大发展，但多晶硅的进口数量还是很大。

西门子法的主要副产物是四氯化硅(SiCl₄)，平均生产1吨多晶硅要产生10吨以上的SiCl₄。硅烷法主要包括三种工艺：硅化镁法、催化歧化法和氟化硅法，本发明只讨论硅化镁法。硅化镁法的主要副产物是MgCl₂·6NH₃，平均生产1吨硅烷要产生超过12吨的副产物MgCl₂·6NH₃。

中国的多晶硅制造主要采用西门子法而非硅烷法，产量占90％以上。但是其中一些关键技术中国还没有完全掌握，这些工艺所产生的副产物没能很好地利用，这导致了多晶硅的生产成本和能耗居高不下，并且还会极大地污染环境。目前硅烷法在中国很少使用，其中的一个原因也是副产物利用问题没有掌握。

专利申请(申请号：200710068248.1)对硅化镁法制备硅烷提出了副产物的一种利用方法：把MgCl₂作为一种新颖的储氢材料可用于氢燃料电池。

金属镁作为最轻的金属之一，它的应用(包括镁合金的应用)得到了极大的发展，镁的需求也因此得到了极大增长。金属镁的制造方法主要也有两种：硅热法(皮江法)和电解法，硅热法是用工业硅作为还原剂得到金属镁，电解法是对无水氯化镁(MgCl₂)进行熔融电解得到金属镁。两种方法各有优缺点：硅热法设备投资少，但是能耗高污染大；而电解法虽然能耗低污染小但是设备投资更大。另外电解法通常还会遇到两个难题：1.MgCl₂在电解前需要先脱水，但是脱水很困难；2.如何回收处理电解得到的副产物：氯气。这既要增加投资又要为脱水和氯气回收消耗大量能源。

在中国制备镁主要采用硅热法，产量占90％以上，但在国际上电解法用的较多。硅热法也留给了中国大量污染问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硅化镁法制备硅烷的副产物用途：电解法制取金属镁，以及电解法制镁的副产物循环用于硅化镁法，提出了联合生产硅烷和金属镁工艺。降低成本的同时降低了污染。

本发明的技术方案是：一种硅化镁法制备硅烷的副产物用途，其特征在于：硅化镁法制备硅烷的副产物氯化镁被用于电解法制取金属镁。

如上所述的硅化镁法制备硅烷的副产物用途，其特征在于：在把副产物氯化镁用于电解法制取金属镁的过程中得到的副产物Cl₂，经过和H₂燃烧后得到无水HCl，成为硅化镁法制备硅烷的原材料。

如上所述的硅化镁法制备硅烷的副产物用途，其特征在于：在此基础上，提出了联合生产硅烷和金属镁工艺，在联合工艺中，两种工艺的副产物互为原材料。

联合生产硅烷和金属镁工艺，采用硅化镁法制备硅烷并得到副产物氯化镁，其特征在于：将副产物氯化镁脱氨，再将脱氨后的氯化镁用电解法制取金属镁和副产物Cl₂，Cl₂经过和H₂燃烧后得到无水HCl，成为硅化镁法制备硅烷的原材料。

本发明的有益效果是：本发明实施包括四个步骤：步骤一：硅化镁法制备硅烷，同时会产生副产物MgCl₂(更准确地讲，副产物应是MgCl₂·6NH₃)；步骤二：副产物MgCl₂·6NH₃脱氨，脱氨过程得到的NH₃经过液化提纯后可以重新进入步骤一得以循环利用，这样就不会给环境造成污染，同时也降低了步骤一中制造硅烷的成本；步骤三：脱氨后的副产物无水无氨MgCl₂用于电解法制镁；步骤四：电解镁副产物Cl₂的处理，让Cl₂和H₂进行燃烧反应，获得无水HCl，无水HCl正好是步骤一中硅化镁制备硅烷的必要原材料。