[发明专利]一种综合利用反应副产物制备二氧化硅和氧氯化锆的方法

说明书

技术领域

本发明涉及二氧化硅制备技术领域，具体而言，涉及一种综合利用反应副产物制备二氧化硅和氧氯化锆的方法。

背景技术

气相法二氧化硅生产过程中需要用到的主要原料有四氯化硅或甲基三氯硅烷、氢气，副产氯化氢尾气吸收需要用到大量的水。目前，气相法二氧化硅生产企业大多使用多晶硅生产企业副产的四氯化硅或有机硅生产企业副产的甲基三氯硅烷、甲醇制氢或氯碱厂副产氢气和自来水为原料，副产的氯化氢用水吸收制成盐酸外售或是输送给多晶硅或有机硅生产企业作为原料。生产过程中需要的原料一般靠外界输入，造成运输成本高。副产品盐酸直接卖给甚至送给下游用户，造成附加值低甚至是亏损。

生产盐酸所需的水一般是从外界获得，导致生产过程中水耗偏高。生产过程中释放出的大量热量通过余热回收设备可生产大量低压蒸汽，除装置内消耗掉一部分外，仍有大量蒸汽可以外供。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种综合利用反应副产物制备二氧化硅和氧氯化锆的方法，以解决现有技术中副产品不能循环利用造成的经济损失和环境污染问题，以及原料和副产品运输过程种中成本过高的问题，所述的综合利用反应副产物制备二氧化硅和氧氯化锆的方法，综合利用了沸腾氯化法制备氧氯化锆反应的副产物和盐酸电解反应的产物及废水，以及制备二氧化硅过程中的副产物和余热，具有提高产品附加值、减少了物料运输和储存成本、减少了环保处理成本、实现低成本、低消耗的清洁生产等优点。

本发明的第二目的在于提供一种所述的综合利用反应副产物制备二氧化硅和氧氯化锆的制备方法所制备的二氧化硅和氧氯化锆，该方法二氧化硅和氧氯化锆，具有制备成本低的优点。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种综合利用反应副产物制备二氧化硅和氧氯化锆的方法，采用气相法制备二氧化硅，原料包括氢气、四氯化硅和/或甲基三氯硅烷，采用沸腾氯化法制备氧氯化锆，原料包括氯气、锆英砂、石油焦、金属硅和/或碳化硅；

其中，所述四氯化硅为所述制备氧氯化锆的副产物；

所述氢气来自盐酸电解反应；

和/或；

所述氢气来自所述制备氧氯化锆的尾气分离出的一氧化碳与水蒸气的反应。

气相法二氧化硅生产过程中需要用到的主要原料有四氯化硅或甲基三氯硅烷、氢气，副产氯化氢尾气吸收需要用到大量的水。气相法二氧化硅生产企业大多使用多晶硅企业副产的四氯化硅或有机硅企业副产的甲基三氯硅烷、甲醇制氢或氯碱厂副产氢气和自来水为原料，副产的氯化氢用水吸收制成盐酸外售或是输送给多晶硅或有机硅企业作为原料。反应式为：SiCl₄+2H₂+O₂→SiO₂+4HCl。

沸腾氯化法氧氯化锆需要氯气、锆英砂(硅酸锆)、石油焦、金属硅(或碳化硅或二者混合物)为原料，生产过程中先生成四氯化锆和四氯化硅，四氯化硅经提纯作为副产品，四氯化锆再与水反应生成氧氯化锆和盐酸。

反应式为：ZrSiO₄+4C+4Cl₂→ZrCl₄+SiCl₄+4CO

ZrSiO₄+2C+4Cl₂→ZrCl₄+SiCl₄+2CO₂

Si+2Cl₂→SiCl₄

SiC+2Cl₂→SiCl₄+C

ZrCl₄+9H₂O→ZrOCl₂·8H₂O+2HCl

生产过程中需要的原料一般靠外界输入，造成运输成本高，尤其是氯气的运输危险性大、费用高。副产品四氯化硅直接卖给下游用户，运输费用高昂，成本高，没有深加工利用，附加值低。副产品盐酸浓度一般低于20％，大部分浓度4％-8％，难以有效利用，若将其提浓，则需要消耗大量能量，提高了生产成本，而且盐酸的用途有限，价值很低。四氯化锆再与水反应生成氧氯化锆和盐酸的过程中消耗大量的水，需从外界获得，造成生产水耗很高。生产过程中副产大量氯化尾气，主要成分为一氧化碳，一般用作锅炉燃料以获得蒸汽作为生产过程中所需的热源。但依然无法满足项目所需能量需求，仍需外界提供蒸汽。