[发明专利]一种多晶硅生产中的残液及渣浆的处理方法

说明书

技术领域

本发明属于多晶硅生产技术领域，具体涉及一种多晶硅生产中的残液及渣浆的处理方法。

背景技术

随着多晶硅需求的快速增长，多晶硅生产工厂的规模也在日益扩大，目前已有多家多晶硅工厂达到了万吨级的产能。多晶硅生产的产能扩大，多晶硅生产三氯氢硅合成、四氯化硅氢化工序(包括热氢化和冷氢化)中排放的残液及渣浆物料也越来越多。这些残液及渣浆物料的主要组成为：40wt％～70wt％的四氯化硅及三氯氢硅等单硅原子组分、5wt％～20wt％的六氯二硅烷及六氯二硅氧烷等双硅原子组分、5wt％～10wt％的八氯三硅烷等多硅原子组分、5wt％～30wt％的硅粉及金属氯化物等固体杂质。因不同多晶硅工厂所使用的原材料和工艺参数不尽相同，上述组成的变化范围很大。目前对残液及渣浆物料的处理主要采用干燥蒸发的方法回收其中的大部分四氯化硅及三氯氢硅，其余组分直接进行水解处理。氯硅烷水解时会产生硅酸和氯化氢，因此采用水解处理时需要大量的碱进行中和，这不仅造成了含硅原材料的浪费，也提高了处理的成本。另外，残液及渣浆物料进行干燥蒸发后，其中的六氯二硅烷的含量较低，一般都不对其进行回收，而是直接进行水解处理，六氯二硅烷等水解时还会产生氢气，而干燥后得到的固废本身易燃、对撞击敏感，水解操作的危险性很高。

六氯二硅烷用途广泛，可作为高效的脱氧剂，也可用于制造高品质的氮硅薄膜，市场价格很高。多晶硅生产中的残液及渣浆物料中的六氯二硅烷组分具有极高的附加值，目前的六氯二硅烷回收技术均采用对残液及渣浆物料过滤后的干净滤液直接精馏， 以从氯硅烷中分离出有价值的六氯二硅烷。但实际多晶硅生产中残液及渣浆物料中的六氯二硅烷组分含量很低，而从中回收出高纯度的六氯二硅烷又需要多级精馏，即先对氯硅烷进行粗馏，然后对六氯二硅烷进行脱氢和脱重，设备投资较大。因此直接采用过滤、精馏回收技术时经济性不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种多晶硅生产中的残液及渣浆的处理方法，通过六氯二硅烷的合成反应，提高了残液及渣浆中六氯二硅烷的含量。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是提供一种多晶硅生产中的残液及渣浆的处理方法，所述残液及渣浆中包含有硅和四氯化硅，所述方法包括步骤：a)向所述残液及渣浆中加入催化剂，使得所述硅与所述四氯化硅反应生成六氯二硅烷。

优选的是，所述步骤a)中加入的所述催化剂为催化量的。

优选的是，所述催化剂为铜的络合物、镍的络合物中的一种或几种。

优选的是，所述催化剂为[Cu(C₁₂H₈)₂]BF₄、{Cu[(Ph)₂PCH₂CH₂CH₂P(Ph)₂]₂}Cl、{Cu[P(Ph)₃]₃}Cl、[(Ph)₂PFcP(Ph)₂]Ni(PhNCOCH₃)中的一种或几种。其中，[Cu(C₁₂H₈)₂]BF₄的分子结构如下：

{Cu[(Ph)₂PCH₂CH₂CH₂P(Ph)₂]₂}Cl的分子结构如下：

{Cu[P(Ph)₃]₃}Cl的分子结构如下：

[(Ph)₂PFcP(Ph)₂]Ni(PhNCOCH₃)的分子结构如下：

优选的是，所述残液及渣浆中的所述四氯化硅的含量为40wt％～70wt％。

优选的是，所述催化剂与所述四氯化硅的摩尔比为1:(200～1000)。

优选的是，所述硅与四氯化硅反应生成六氯二硅烷的反应温度为30～250℃，反应时间为4～24小时。

优选的是，所述硅与四氯化硅反应生成六氯二硅烷的反应温度为100～200℃。