廢硅粉無害處理裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種廢硅粉無害處理裝置，屬于半導體產(chǎn)業(yè)【技術領域】，廢硅粉加料器連接氫氣發(fā)生器，進水管連通到氫氣發(fā)生器上，氫氣發(fā)生器上設置有攪拌機，氫氣發(fā)生器頂部通過設置有氣體流量計的氫氣管道連接氫氣過濾器，氫氣過濾器下游通過氫氣管道連接有氫氣壓縮機，氫氣壓縮機通過氫氣管道連接到氫氣儲罐。該廢硅粉無害處理裝置利用廢硅粉的處理，一方面制造了氫氣能源，另一方面廢硅粉的處理經(jīng)過循環(huán)水的上下游連接設計，能夠保持水相的循環(huán)利用，以及酸液的回收重利用，從而得到精提廢硅粉的化學副產(chǎn)物，使化學副產(chǎn)物得到有效的回收和利用，節(jié)能減排，更加綠色環(huán)保。
【專利說明】廢硅粉無害處理裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及半導體產(chǎn)業(yè)【技術領域】，具體地說是一種廢硅粉無害處理裝置。

【背景技術】
[0002]近年來伴隨太陽能行業(yè)的發(fā)展，同時在加工太陽能硅片切割的過程中需要用到碳化硅作為切削粉來對硅棒進行切割，將硅棒切成太陽能電池片，此切割過程產(chǎn)生了大量的碳化硅與硅粉的混合物-廢硅粉。有些碳化硅回收廠家只為得到高純度的碳化硅，將廢硅粉加水和NaOH進行反應得打高純度碳化硅，在此過程產(chǎn)生的大量氫氣和硅酸鈉，氫氣直接排入大氣中，白白浪費掉，為了將碳化硅與硅酸鈉徹底分離開這就用到大量的清水沖洗，沖洗碳化硅以后的廢水含有硅酸鈉，有些廠家為了節(jié)約成本將廢水不進行處理就直接偷排到河流或海洋，對環(huán)境造成了很大的破壞。硅料雖為價格比較高的產(chǎn)品，但是目前還沒有合理的回收工藝將碳化硅與硅粉徹底分離提純，也不能實現(xiàn)更高的實用價值，這就給生產(chǎn)廠家造成了一定負擔。生產(chǎn)廠家只能將廢硅料廉價出售或贈送給冶煉行業(yè)作為耐火材料或煉鋼用的脫氧劑，甚至填埋，這就使硅粉的利用價值大打折扣，填埋對資源造成了很大的浪費，同時對環(huán)境造成了一定的影響。
[0003]目前氫氣主要是作為一種中間產(chǎn)品而生產(chǎn)的。它是進一步化工合成加氫的重要原料。它主要是由化石能源天然氣(CH4)、原油(烴)和煤作為原料和水蒸汽在高溫下重整、氣化或烴類部分氧化轉化生成。在轉化過程中，化石能源中的碳首先變?yōu)镃0 (或co2)。為了多得到氫，又通過水汽變換反應co+h2o = h2+co2，把CO進一步轉化為co2。所以，由化石能制氫就會排放co2。其co2排放量:煤〉油〉天然氣，這是由原料的碳氫比所決定的。氫也可由電解水(鹽水)生產(chǎn)，但這是一種較昂貴的方法，一般是在特殊的生產(chǎn)目的下的副產(chǎn)品，例如氯堿工業(yè)；或是為了獲得特殊需要的氫(如火箭燃料)。電解法制氫只有在利用水電或太陽能光解水時，才可以說是合理的。煉油廠和一些化工過程也會副產(chǎn)一些氫氣，但這些都不是最主要的生產(chǎn)氫的方法。
[0004]隨著精細化工、醫(yī)藥化工、航空航天、特種鋼鐵、特種玻璃、燃料電池等行業(yè)的迅速發(fā)展，氫氣的用途越來越廣泛，傳統(tǒng)的電解水制氫因規(guī)模、能耗等因素制約已不能滿足市場的需求。特別是近年來燃料電池以其高效節(jié)能、零排放的良好環(huán)境性能，使之成為世界能源和交通領域開發(fā)的熱點，而實現(xiàn)燃料電池的商業(yè)化，關鍵在于開發(fā)低成本氫源新技術。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的技術任務是解決現(xiàn)有技術的不足，提供一種廢硅粉無害處理裝置。
[0006]本實用新型的技術方案是按以下方式實現(xiàn)的，該廢硅粉無害處理裝置，其結構包括廢硅粉加料器和氫氣發(fā)生器，
[0007]廢硅粉加料器D2連接氫氣發(fā)生器D，進水管連通到氫氣發(fā)生器D上，氫氣發(fā)生器D上設置有攪拌機D3，氫氣發(fā)生器D頂部通過設置有氣體流量計E的氫氣管道連接氫氣過濾器C，氫氣過濾器C下游通過氫氣管道連接有氫氣壓縮機B，氫氣壓縮機B通過氫氣管道連接到氫氣儲罐A1，A2 ；
[0008]氫氣發(fā)生器D底部設置有排料管，排料管連接儲料池G1，儲料池G1下游連接離心機G2，離心機G2下游分兩路:
[0009]離心機G2下游一路經(jīng)固體通道連接攪拌池H1，攪拌池H1經(jīng)砂漿管路連接離心機H2，離心機H2同時連接攪拌機H3和儲水池L3，攪拌機H3下游連接離心機H4，離心機H4回流連接儲水池L3，離心機H4下游連接攪拌池H5，攪拌池H5連接壓濾機H6，壓濾機H6下游連接攪拌池H7，攪拌池H7下游連接平板離心機H8，平板離心機H8回流連接到儲水池L3，平板離心機H8下游連接烘干分級器H9，烘干分級器H9下游連接碳化硅收集器H10 ;壓濾機H6下游連接酸液池H11，酸液池H11連接酸液超濾器H12，酸液超濾器H12連接酸液池L2 ；
[0010]離心機G2下游另一路經(jīng)液體管路連接攪拌池G3，攪拌池G3下游連接超濾器G4，超濾器G4下游連接壓濾機G5，壓濾機G5回流連接攪拌池G3，壓濾機G5下游連接攪拌池G6，攪拌池G6下游連接壓濾機G7，壓濾機G7下游連接烘干分級器G8，烘干分級器G8下游連接納米級碳化硅收集器G9 ;壓濾機G7下游連接儲水池L1，儲水池L1回流連接攪拌池H1 ；
[0011]超濾器G4下游同時連接反應池K1，酸液池L2下游連接反應池K1，反應池K1下游連接壓濾機K2，壓濾機K2下游連接脫鹽器K3，脫鹽器K3下游連接純水池K4，純水池K4下游同時連接攪拌池G6和攪拌池H7，壓濾機K2下游連接烘干機K5，烘干機K5下游連接成品硅酸收集器K6，脫鹽器K3下游連接氯化鈉結晶器K7，氯化鈉結晶器K7下游連接固體氯化鈉收集器K8 ；
[0012]儲水池L3下游連接氫氣發(fā)生器D。
[0013]進水管上設置有加水閥F4，排料管上設置有自動閥F3。
[0014]氫氣壓縮機B通過氫氣管道分兩路分別連接到氫氣儲罐A1和氫氣儲罐A2上，
[0015]氫氣儲罐A1前置有自動閥F1，氫氣儲罐A1上設置有安全閥F5和氫氣放料Π F7 ；
[0016]氫氣儲罐A2前置有自動閥F2，氫氣儲罐A2上設置有安全閥F6和氫氣放料Π F8。
[0017]本實用新型與現(xiàn)有技術相比所產(chǎn)生的有益效果是:
[0018]該廢硅粉無害處理裝置利用廢硅粉的處理，一方面制造了氫氣能源，另一方面廢硅粉的處理經(jīng)過循環(huán)水的上下游連接設計，能夠保持水相的循環(huán)利用，以及酸液的回收重利用，從而得到精提廢硅粉的化學副產(chǎn)物，使化學副產(chǎn)物得到有效的回收和利用，同時得到了高純度碳化硅，既節(jié)能減排，又更加綠色環(huán)保。
[0019]該廢硅粉無害處理裝置解決了環(huán)保問題，又對硅粉的轉換提高了利用價值。該廢硅粉無害處理裝置的生產(chǎn)產(chǎn)物主要有:氫氣、硅酸鈉、硅酸、碳化硅、碳化硅超微粉、納米級碳化硅。該廢硅粉無害處理裝置雖為化工范疇但是整個生產(chǎn)過程無任何廢物、廢氣產(chǎn)生，該工藝零排放，屬于清潔化工，因此不會對環(huán)境造成影響。
[0020]該廢硅粉無害處理裝置設計合理、結構簡單、安全可靠、使用方便、易于維護，具有很好的推廣使用價值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]附圖1是本實用新型的結構示意圖。
[0022]附圖中的標記分別表示:
[0023]A1、氫氣儲罐，A2、氫氣儲罐，
[0024]B、氫氣壓縮機，
[0025]C、氫氣過濾器，
[0026]D、氫氣發(fā)生器，D2、廢娃粉加料器，
[0027]E、氣體流量計，
[0028]F1、自動閥，F(xiàn)2、自動閥，F(xiàn)3、自動閥，F(xiàn)4、加水閥，F(xiàn)5、安全閥，F(xiàn)6、安全閥，F(xiàn)7、氫氣放料口，F(xiàn)8、氫氣放料口，
[0029]G1、儲料池，G2、離心機，G3、攪拌池，G4、超濾器，G5、壓濾機，G6、攪拌池，G7、壓濾機，G8烘干分級器，G9、納米級碳化硅收集器，
[0030]H1、攪拌池，H2、離心機，H3、攪拌機，H4、離心機，H5、攪拌池，H6、壓濾機，H7、攪拌池，H8、平板離心機，H9烘干分級器，H10、碳化硅收集器，H11、酸液池，H12、酸液超濾器，
[0031]K1、反應池，K2、壓濾機，K3、脫鹽器，K4、純水池，K5、烘干機，K6、成品硅酸收集器，K7、氯化鈉結晶器，K8、固體氯化鈉收集器，
[0032]L1、儲水池，L2、酸液池，L3、儲水池。

【具體實施方式】
[0033]下面結合附圖對本實用新型的廢硅粉無害處理裝置作以下詳細說明。
[0034]如附圖所示，本實用新型的廢硅粉無害處理裝置，其結構包括廢硅粉加料器和氫氣發(fā)生器，
[0035]廢硅粉加料器D2連接氫氣發(fā)生器D，進水管連通到氫氣發(fā)生器D上，氫氣發(fā)生器D上設置有攪拌機D3，氫氣發(fā)生器D頂部通過設置有氣體流量計E的氫氣管道連接氫氣過濾器C，氫氣過濾器C下游通過氫氣管道連接有氫氣壓縮機B，氫氣壓縮機B通過氫氣管道連接到氫氣儲罐A1，A2 ；
[0036]氫氣發(fā)生器D底部設置有排料管，排料管連接儲料池G1，儲料池G1下游連接離心機G2，離心機G2下游分兩路:
[0037]離心機G2下游一路經(jīng)固體通道連接攪拌池H1，攪拌池H1經(jīng)砂漿管路連接離心機H2，離心機H2同時連接攪拌機H3和儲水池L3，攪拌機H3下游連接離心機H4，離心機H4回流連接儲水池L3，離心機H4下游連接攪拌池H5，攪拌池H5連接壓濾機H6，壓濾機H6下游連接攪拌池H7，攪拌池H7下游連接平板離心機H8，平板離心機H8回流連接到儲水池L3，平板離心機H8下游連接烘干分級器H9，烘干分級器H9下游連接碳化硅收集器H10 ;壓濾機H6下游連接酸液池H11，酸液池H11連接酸液超濾器H12，酸液超濾器H12連接酸液池L2 ；
[0038]離心機G2下游另一路經(jīng)液體管路連接攪拌池G3，攪拌池G3下游連接超濾器G4，超濾器G4下游連接壓濾機G5，壓濾機G5回流連接攪拌池G3，壓濾機G5下游連接攪拌池G6，攪拌池G6下游連接壓濾機G7，壓濾機G7下游連接烘干分級器G8，烘干分級器G8下游連接納米級碳化硅收集器G9 ;壓濾機G7下游連接儲水池L1，儲水池L1回流連接攪拌池H1 ；
[0039]超濾器G4下游同時連接反應池K1，酸液池L2下游連接反應池K1，反應池K1下游連接壓濾機K2，壓濾機K2下游連接脫鹽器K3，脫鹽器K3下游連接純水池K4，純水池K4下游同時連接攪拌池G6和攪拌池H7，壓濾機K2下游連接烘干機K5，烘干機K5下游連接成品硅酸收集器K6，脫鹽器K3下游連接氯化鈉結晶器K7，氯化鈉結晶器K7下游連接固體氯化鈉收集器K8 ；
[0040]儲水池L3下游連接氫氣發(fā)生器D。
[0041]進水管上設置有加水閥F4，排料管上設置有自動閥F3。
[0042]氫氣壓縮機B通過氫氣管道分兩路分別連接到氫氣儲罐A1和氫氣儲罐A2上，氫氣儲罐A1前置有自動閥F1，氫氣儲罐A1上設置有安全閥F5和氫氣放料口 F7 ;氫氣儲罐A2前置有自動閥F2，氫氣儲罐A2上設置有安全閥F6和氫氣放料口 F8。
[0043]該廢硅粉無害處理裝置的制氫工藝:
[0044]S i+2Na0H+H20=Na2 S i 03+2H2 f
[0045]原料(廢硅粉)，通過加料器D2加入D中，根據(jù)原料硅粉的含量通過D2加入適量的NaOH，然后關閉加料口，打開進水閥F7加入適量的水，加水同時啟動氫氣壓縮機B，加水完畢關閉F7，開動攪拌機D3，將原料、NaOH、水均勻攪拌，攪拌均勻后停止攪拌機，等待原料(硅粉)與水、NaOH反應，反應產(chǎn)生的氫氣通過流量計E、經(jīng)管道E2、過濾器C、管道E3、進入氫氣壓縮機B，壓縮后的氫氣經(jīng)管道E4壓入儲罐A1中，A1壓力達到規(guī)定值時，自動控制系統(tǒng)啟動，自動閥F1關閉，F(xiàn)2開啟，氣體進入儲罐A2,自動閥根據(jù)指令自動進行開關的轉換。F4、F5、F6為壓力自動卸壓報警裝置，以保證儲罐內(nèi)的壓力超出規(guī)定壓力時，能夠及時對儲罐進行卸壓報警。反應終了，沒有氫氣再產(chǎn)生，此時停止氫氣收集系統(tǒng)，打開閥門F3，將D內(nèi)反應所剩的碳化硅，硅酸鈉及水的混合物排入儲料池G1，進行下一步的處理。
[0046]該廢硅粉無害處理裝置的碳化硅生產(chǎn)工藝、硅酸生產(chǎn)工藝、氯化鈉生產(chǎn)工藝:
[0047]一、儲料池G1內(nèi)的混合物用泵打入離心機G2進行固液分離，分離后的1微米以下的碳化硅細粉與液體排入攪拌池G3進行攪拌，攪拌均勻后用泵打入超濾設備G4，通過G4過濾得到清液(硅酸鈉)與濃液，清液排入反應池K1待處理。濃液固含量升高，不適合用超濾處理，濃液用泵打入壓濾機G5進行壓濾，壓濾后的清液排入G3再經(jīng)G4處理。經(jīng)壓濾后的固體物料(碳化硅)投入攪拌池G6，池內(nèi)加入清水(清水來自K4)，對固體物料(碳化硅)攪拌清洗以降低物料PH值至中性，沖洗至中性后，打入壓濾機G7，過濾后的水為中性水，可用于工藝補充用水，將水排入儲水池L1備用，過濾的固體(碳化硅)進入烘干分級設備G8,供干分級，最后得成品G9,最后包裝入庫。
[0048]二、反應池K1為硅酸鈉儲存池，為得到價值更高的化工中間體硅酸，這就需要在K1中加入鹽酸與硅酸鈉反應生成硅酸，K1所需的鹽酸來自酸液池L2的酸液，L2的酸液為酸洗過程處理后的酸液，酸液加入K1后與硅酸鈉反應得到硅酸與氯化鈉的混合溶液，然后將溶液打入壓濾機K2，把固體硅酸與氯化鈉溶液壓濾分離:
[0049]1、過濾后的液體氯化鈉溶液進入脫鹽設備K3，經(jīng)脫鹽設備K3處理后得到的純凈水排入純水池K4備用(K4的水主要用到G6和H7中)，同時得到的高濃度氯化鈉溶液，氯化鈉溶液排入結晶設備K7進行結晶，得到固體氯化鈉K8。
[0050]2、經(jīng)壓濾機過濾后的固體進入烘干機K5，得到成品硅酸K6。
[0051]三、固液分離后的固體碳化硅(1微米以上)，因為此時物料呈堿性需要排入攪拌池H1兌水攪拌進行第一次沖洗(H1所用的水來自L1 )，攪拌均勻后打入離心機H2，進行固液分離，分離后的液體水排入儲水池L3備用(回用至D )，為了提高沖洗效率，固體碳化硅排入攪拌池H3，兌水攪拌進行第二次沖洗，將PH值沖至中性7.0左右，然后進入離心機H4進行固液分離，分離后的液體水排入L3備用(回用至D)。固體碳化硅排入攪拌池H5，兌水加鹽酸攪拌，以除去碳化硅內(nèi)少量的鐵，然后將砂漿打入壓濾機H6，進行固液分離:
[0052]1、液體酸液排入儲水池H11，然后進入超濾設備H12，過濾后的清液(酸液)排入L2備用，濃液返回H11進行再次過濾處理。
[0053]2、過濾后的固體碳化硅因為呈酸性需要用水沖洗，將碳化硅排入攪拌池H7，兌水攪拌進行沖洗，然后將沖洗好的碳化硅砂漿打入平板離心機進行脫水，液體(水)排入L3備用，固體碳化硅進入烘干分級設備H9進行烘干分級，最后得到成品碳化硅H10。
[0054]綜上所述，該廢硅粉無害處理裝置整個工藝流程屬精細化工范疇，生產(chǎn)工藝過程中的水循環(huán)使用，無廢水產(chǎn)生也無任何廢物、廢氣產(chǎn)生，該廢硅粉無害處理裝置為清潔化工生產(chǎn)的環(huán)保裝置。
【權利要求】
1.廢硅粉無害處理裝置，其特征在于包括廢硅粉加料器和氫氣發(fā)生器， 廢硅粉加料器(D2)連接氫氣發(fā)生器(D)，進水管連通到氫氣發(fā)生器(D)上，氫氣發(fā)生器(D)上設置有攪拌機(D3)，氫氣發(fā)生器(D)頂部通過設置有氣體流量計(E)的氫氣管道連接氫氣過濾器(C)，氫氣過濾器(C)下游通過氫氣管道連接有氫氣壓縮機(B)，氫氣壓縮機(B)通過氫氣管道連接到氫氣儲罐(Al，A2)； 氫氣發(fā)生器(D)底部設置有排料管，排料管連接儲料池(Gl )，儲料池(Gl)下游連接離心機(G2)，離心機(G2)下游分兩路: 離心機(G2)下游一路經(jīng)固體通道連接攪拌池(H1)，攪拌池(Hl)經(jīng)砂漿管路連接離心機(H2)，離心機(H2)同時連接攪拌機(H3)和儲水池(L3)，攪拌機(H3)下游連接離心機(H4)，離心機(H4)回流連接儲水池(L3)，離心機(H4)下游連接攪拌池(H5)，攪拌池(H5)連接壓濾機(H6)，壓濾機(H6)下游連接攪拌池(H7)，攪拌池(H7)下游連接平板離心機(HS)，平板離心機(HS)回流連接到儲水池(L3)，平板離心機(HS)下游連接烘干分級器(H9)，烘干分級器(H9)下游連接碳化硅收集器(H10);壓濾機(H6)下游連接酸液池(Hll)，酸液池(Hll)連接酸液超濾器(H12)，酸液超濾器(H12)連接酸液池(L2)； 離心機(G2)下游另一路經(jīng)液體管路連接攪拌池(G3)，攪拌池(G3)下游連接超濾器(G4 )，超濾器(G4 )下游連接壓濾機(G5 )，壓濾機(G5 )回流連接攪拌池(G3 )，壓濾機(G5 )下游連接攪拌池(G6)，攪拌池(G6)下游連接壓濾機(G7)，壓濾機(G7)下游連接烘干分級器(G8)，烘干分級器(G8)下游連接納米級碳化硅收集器(G9);壓濾機(G7)下游連接儲水池(LI),儲水池(LI)回流連接攪拌池(Hl)； 超濾器(G4)下游同時連接反應池(Kl)，酸液池(L2)下游連接反應池(K1)，反應池(Kl)下游連接壓濾機(K2)，壓濾機(K2)下游連接脫鹽器(K3)，脫鹽器(K3)下游連接純水池(K4 )，純水池(K4 )下游同時連接攪拌池(G6 )和攪拌池(H7 )，壓濾機(K2 )下游連接烘干機(K5)，烘干機(K5)下游連接成品硅酸收集器(K6)，脫鹽器(K3)下游連接氯化鈉結晶器(K7)，氯化鈉結晶器(K7)下游連接固體氯化鈉收集器(K8)； 儲水池(L3)下游連接氫氣發(fā)生器(D)。
2.根據(jù)權利要求1所述的廢硅粉無害處理裝置，其特征在于進水管上設置有加水閥(F4)，排料管上設置有自動閥(F3)。
3.根據(jù)權利要求1所述的廢硅粉無害處理裝置，其特征在于氫氣壓縮機(B)通過氫氣管道分兩路分別連接到氫氣儲罐(Al)和氫氣儲罐(A2)上， 氫氣儲罐(Al)前置有自動閥(Fl)，氫氣儲罐(Al)上設置有安全閥(F5)和氫氣放料口(F7)； 氫氣儲罐(A2 )前置有自動閥(F2 )，氫氣儲罐(A2 )上設置有安全閥(F6 )和氫氣放料口(F8)。
【文檔編號】C01B33/32GK204162410SQ201420568103
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年9月29日 優(yōu)先權日:2014年9月29日
【發(fā)明者】郭士海, 郭士德 申請人:山東清澤能源有限公司