[发明专利]离子卤化物的中等温度再利用的方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及在生产元素材料期间离子卤化物的再利用，且更具体地说，本发明涉及一种离子卤化物的中等温度再利用的方法。

背景技术

用于生产诸如半导体、金属和非金属的元件的当前工艺会产生各种副产品。这些副产品中的一些副产品可在工艺内循环，或者可经纯化且向其它行业出售。然而，所述副产品中的一些副产品在其它行业中可能需求不大。

用于生产元件(例如，太阳级硅(Si)或钛(Ti))的工业工厂大小预期在未来的数年内会大幅提高。在通过还原元素卤化物(诸如，四氟化硅(SiF₄))、由反应金属(诸如，钠(Na))生成元素中一个副产品是离子卤化物，诸如氟化钠(NaF)。据估计，离子卤化物的传统市场，诸如冶金行业、制药行业等，可能不能够承担离子卤化物(诸如，NaF)的此种较大生产。此外，NaF为氢氟酸(HF)的替代物，NaF用于攻击二氧化硅(SiO₂)且产生SiF₄。

发明内容

在一个实施方式中，本发明一般涉及一种用于在生产元素材料中再利用离子卤化物的方法。所述方法包括：将离子卤化物、待生成元素的氧化物、低氧化物或卤氧化物中的至少一种和含水酸溶液的混合物在中等温度下反应以形成复合前体盐和盐；从所述复合前体盐形成前体卤化物；将所述前体卤化物还原成待生成的所述元素和所述离子卤化物；和使所述离子卤化物返回至所述反应步骤的所述混合物中。

在一个实施方式中，本发明针对一种用于在生产复合前体盐中再利用离子卤化物的方法。所述方法包含：在将前体卤化物还原以生成元素期间形成离子卤化物；将具有所述元素的氧化物、低氧化物或卤氧化物中的至少一种和含水酸溶液的混合物的所述离子卤化物在中等温度下再循环；和形成所述复合前体盐。

在一个实施方式中，本发明针对一种用于在生产氟硅酸钠(NaSiF₆)中再利用氟化钠(NaF)的方法。所述方法包含：在将四氟化硅(SiF₄)气体还原以生成纯硅期间形成所述NaF；将具有二氧化硅(SiO₂)和盐酸(HCl)溶液的混合物的所述NaF在中等温度下再循环；和形成所述NaSiF₆。

附图说明

因此，可详细理解本发明的上述特征的方式，可参考实施方式获得本发明的更特定描述，其中某些实施方式图示于附图中。然而，应注意，附图仅图示本发明的典型实施方式，且因此不应视为对本发明范围的限制，因为本发明可允许其它同等有效的实施方式。

图1示出用于通过可使用本发明的工艺生产高纯度硅的工艺的一个实例的流程图；

图2示出用于在生产元素材料中再利用离子卤化物的工艺流程图的一个实施方式；

图3示出用于在生产元素材料中再利用离子卤化物的方法的一个实施方式的流程图；

图4示出用于在生产复合前体盐中再利用离子卤化物的方法的第二实施方式的流程图，所述方法可用于生产元素材料；

图5示出用于在生产氟硅酸钠(NaSiF₆)中再利用氟化钠(NaF)的方法的一个实施方式的流程图，所述方法可用于生产硅；

图6示出用于在生产元素材料中再利用离子卤化物的第二工艺流程图的实施方式；以及

图7示出用于在生产元素材料中再利用离子卤化物的第三工艺流程图的第二实施方式。

为了促进理解，在可能的情况下已使用相同元件符号指定为诸图所共有的相同元件。

具体实施方式

对从氟硅酸生产高纯度硅的工艺的简要论述将有助于读者理解本发明的一个实施方式的有用应用。图1中所示总工艺100由三个主要操作组成，所述主要操作涵盖一系列步骤。第一主要操作包括以下步骤：如图1中的步骤110的区块所示，从氟硅酸(H₂SiF₆)和盐(诸如，氟化钠(NaF)或氯化钠(NaCl))沉淀复合前体盐，诸如氟硅酸钠(Na₂SiF₆)，随后通过热分解或用强酸处理来产生前体卤化物，诸如四氟化硅气体(SiF₄)。从氟硅酸沉淀氟硅酸钠包含由以下方程式(1)展示的且在图1中子步骤112中展示的反应方程式。

方程式(1)：H₂SiF₆(aq)+2NaF(c)＝Na₂SiF₆(c)+2HF(aq)