[发明专利]一种铝电解及微电子工业产生的碳氟化合物的分解方法

说明书

技术领域

本发明属废气处理领域，特别涉及一种铝电解及微电子工业产生的碳氟化合物的分解方法。

背景技术

全氟碳化物PFCs，主要包括CF₄ 、C₂F₆和C₃H₈等，是造成全球温室效应的高潜势气体。其中CF₄和C₂F₆的CO₂温室效应等效值分别为 6500和9200，吨铝的CF₄和C₂F₆物排放量相当于1.35吨CO₂，超过生产每吨电解铝直接产生的1.22吨CO₂。即，铝电解排放烟气中CF₄和C₂F₆对温室效应的影响超过CO₂的影响。其中90%的CF₄和C₂F₆来源于铝电解工业，其余的由微电子工业产生。我国不仅是铝生产大国，而且生产大量的微电子产品，排放大量的PFCs。因此，将CF₄、C₂F₆和C₃H₈分解或转化，减少温室气体的排放，达到国家的减排的目标，是我国急需解决的问题。

目前在微电子工业采用等离子分解法处理废气CF₄和C₂F₆。但该分解方法尽管可以消除PFCs，但在消除分解中产生CO₂、CO、COF₂或HF，需要后继多工序处理这些气体，而且由于PFCs性质稳定，也要消耗相当多的能量。空气燃烧法会产生有毒的NO_x和大量的污染废水。化学分解法还未找到一种能高效而且能大量处理PFCs的催化剂。

发明内容

本发明针对已存在处理方法的缺点，利用金属单质，包括铝、镁、钠、钙等活泼金属，分解PFCs，如CF₄、C₂F₆、C₃F₈以及氟里昂（CCl₂F₂），产生的C和金属的氟化物或氯化物，可以回收进行循环利用，也实现了PFCs的零排放，且分解率可达到93%-99%。

本发明一种铝电解及微电子工业产生的碳氟化合物的分解方法，按照以下步骤进行：

（1）将固体金属放入一个坩埚内，通过真空系统将反应器内空气抽尽，通入保护气体氩气后进行加热，加热到预定温度；

（2）当温度升至预定温度后，通过真空系统抽出保护性气体，并通入待分解的PFCs气体，密闭反应条件下进行反应，反应时间为：30～40分钟；将反应器冷却到室温后，取出反应物，坩埚内反应产物自然分层，得到可回收利用的碳和金属氟化物、氯化物。

所述固体金属为铝、镁、钠、钙。

所述预定温度，当固体金属为铝时，预定温度大于660℃，当固体金属为镁时，预定温度大于649℃；当固体金属为钠时，预定温度大于98℃，当固体金属为钙时，预定温度大于842℃。

所述预定温度，当固体金属为铝时，预定温度为700℃-950℃；当固体金属为镁时，预定温度为660℃-900℃；当固体金属为钠时，预定温度为120℃-450℃；当固体金属为钙时，预定温度为860℃-1000℃。

所述PFCs气体为CF₄、C₂F₆、C₃F₈、CCl₂F₂或者上述气体中的一种或几种按照任意比混合。

本发明中金属与气体反应后的反应产物均为金属氟化物和碳粉。反应过程金属和气体的相对的加入量按照反应产物为金属氟化物(当分解CCl₂F₂时产物为氟化物何氯化物)和碳粉的化学计量计算加入。