本發(fā)明涉及一種用于處理有機(jī)硅漿渣的工藝及設(shè)備，屬于有機(jī)硅漿渣處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在甲基氯硅烷生產(chǎn)過程中，采用甲基氯硅烷的高沸點副物對合成的甲基氯硅烷混合物進(jìn)行濕式除塵，產(chǎn)生了一種醬色的漿狀液固混合物。這種混合物主要成分為高沸物，主要由1,2-二甲基四氯二硅烷等組成，并含少量的銅，總銅含量1.5-5％。這種混合物簡稱有機(jī)硅漿渣。

有機(jī)硅漿渣因含大量甲基氯硅烷的高沸點副物，遇水產(chǎn)生氯化氫氣體而形成酸霧，污染環(huán)境。同時有機(jī)硅漿渣含銅，有一定的經(jīng)濟(jì)價值。

中國專利文獻(xiàn)CN 2010106071036公開了一種有機(jī)硅漿渣處理工藝，用石灰水處理有機(jī)硅漿渣，有機(jī)硅漿渣水解產(chǎn)生的氯化氫氣體和石灰水中和，有效的減少了環(huán)境污染。水解后的渣對外銷售。這種方法能解決有機(jī)硅漿渣遇水水解釋放氯化氫氣體造成的污染問題，但主要缺點是水解渣和大量的石灰混合在一起，直接出售經(jīng)濟(jì)效益很低，并給下一步回收水解渣中的硅和銅增加更多的工序，消耗更多的費用。

CN2011201691564公開了一種有機(jī)硅生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的漿渣專用焚燒設(shè)備，其采用焚燒的方法處理有機(jī)硅漿渣，能有效回收氯化氫氣體，但產(chǎn)物中的硅和銅混合在一起，沒有有效的分離。同時在焚燒過程中產(chǎn)生的高溫氯化氫氣體對設(shè)備的腐蝕很大，要求焚燒設(shè)備和管路系統(tǒng)的防腐很高，設(shè)備的損耗和投資很大，硅和銅沒有有效分離，設(shè)備投資高，不具有應(yīng)用和推廣意義。

中國專利文獻(xiàn)CN102180605A公開了一種《有機(jī)硅生產(chǎn)廢物漿渣的綜合處理工藝》，是將來自污水站外排水通過泵打入石灰池子，把外部添加的石灰溶解成石灰水，石灰水的pH≥11。該石灰水通過沙漿泵打到漿渣處理反應(yīng)器中；然后在漿渣罐中加入氮氣沖壓到0.03MP，把漿渣壓入漿渣處理反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)。

CN1618840公開了一種《有機(jī)硅單體合成過程中的廢渣漿的處理方法》，包括如下步驟：(A)有機(jī)硅單體合成中的廢渣漿經(jīng)過離心重力沉降離心機(jī)分離出90％的高沸物，用于裂解和其他用途；(B)離心后的高黏度的廢渣漿在水解釜中進(jìn)行水解，水解介質(zhì)為70％硫酸溶液；(C)少量含有硅氧烷的氯化氫氣體從液相中析出；(D)水解物經(jīng)液固分離，固體水解物排放，液相經(jīng)后續(xù)處理回收銅。

CN101659672A公開了一種《一種有機(jī)硅廢渣漿的裂解處理方法》，將有機(jī)硅廢渣漿固含量為20％的液固混合物，加入相同質(zhì)量的高沸物，配成裂解原料液；催化劑為三丁胺，裂解反應(yīng)溫度為80～160℃，通入HCl氣體，氯化氫進(jìn)料速度，與原料混合液比為1∶1.05～1∶1.12；使含固量為20％的渣漿與高沸物配合使用，裂解過程中直接分離產(chǎn)物單硅烷，轉(zhuǎn)化率在70％以上，二甲基二氯硅烷選擇性大于35％，一甲基氫硅烷選擇性大于40％，裂解后的漿渣具有一定的流動性，能夠進(jìn)一步處理。

CN102390860B公開了一種《一種有機(jī)硅渣漿的環(huán)保處理方法及裝置》，將有機(jī)硅渣漿降溫后通入裝有堿性溶液的密閉水解罐，在攪拌下渣漿中的高沸物與堿水反應(yīng)，生成中性或堿性顆粒狀水解物，收集至水解罐底采出，反應(yīng)生成的氫氧化銅絮狀沉淀隨水溶液從密閉水解罐的上部溢流口流出。

CN103550902A公開了一種《有機(jī)硅漿渣的水解再生環(huán)保工藝》，本發(fā)明公開了一種有機(jī)硅漿渣的水解再生環(huán)保工藝，通過高壓水泵將堿水打入管式反應(yīng)器的三通中，同時用隔膜氣泵將有機(jī)硅漿渣打入管式反應(yīng)器三通中的內(nèi)管中；堿水與有機(jī)硅漿渣順向進(jìn)入管式反應(yīng)器的直管中反應(yīng)，反應(yīng)完畢通過堿水將有機(jī)硅漿渣水解物帶入地槽中，反應(yīng)未完全的渣和反應(yīng)生成的水利用隔柵板分離后，水循環(huán)使用；有機(jī)硅漿渣水解物進(jìn)行下一個反應(yīng)程序。

上述方法工藝過程復(fù)雜，處理成本高，處理量小，易產(chǎn)生其它污染源，不能真正做到無害化處理，限制了有機(jī)硅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有有機(jī)硅漿渣處理技術(shù)存在的不足，提供一種氯化氫得到有效利用、硅和銅有效分離且對設(shè)備要求低的有機(jī)硅漿渣處理工藝，同時提供一種實現(xiàn)該工藝的系統(tǒng)。

本發(fā)明的有機(jī)硅漿渣處理工藝，包括二硅烷水解、氯化銅浸出、壓榨反洗、銅置換、硅渣焙燒和尾氣處理，具體步驟如下：

(1)二硅烷水解：

將有機(jī)硅漿渣和水按質(zhì)量比1:1-2的比例混合水解反應(yīng)，時間10分鐘-60分鐘，吸收水解中產(chǎn)生的酸霧，吸收后的鹽酸備用；

(2)氯化銅浸出：

保持水解液位穩(wěn)定，水解的漿料排放后，補充適量鹽酸，保持PH值0.5-2.0，攪拌反應(yīng)1-8小時，攪拌溫度40-90℃，攪拌速度80-100轉(zhuǎn)/分鐘(rpm)，取樣檢測渣料中的銅的溶解比率，當(dāng)銅的浸出率達(dá)99％以上時停止反應(yīng)；

(3)壓榨反洗：

對浸出氯化銅后的漿料進(jìn)行壓濾，壓榨壓力5Mpa-8Mpa，壓榨后通清水反洗，洗滌出水經(jīng)檢測銅離子含量小于0.05g/l時停止反洗，并將反洗后的硅渣進(jìn)行焙燒；壓濾后的溶液送銅置換工序，洗滌水返回步驟(1)(二硅烷水解)作為有機(jī)硅漿渣混合水使用；

(4)銅置換：

步驟(3)中壓濾后的含銅溶液進(jìn)行海綿銅置，加入鐵粉置換，置換后的漿液過濾分離得到海綿銅和氯化亞鐵溶液，海綿銅含銅為70％以上，對氯化亞鐵溶液進(jìn)行氯化亞鐵濃縮氧化，先加雙氧水或者氯酸鈉氧化，檢測二價鐵99％以上氧化為三價鐵之后，結(jié)束氧化，再加熱蒸發(fā)水分，直至三氯化鐵質(zhì)量含量大于38％；

(5)硅渣焙燒：

反洗后的硅渣焙燒的溫度控制在500-850℃，焙燒時間30分鐘-90分鐘，水解后的含硅產(chǎn)物(硅醇等)氧化生成硅粉；

(6)尾氣處理：

對硅渣焙燒產(chǎn)生的尾氣余熱進(jìn)行回收，回收熱量用于步驟(2)中漿料加熱以提高攪拌浸出的溫度，或者用于步驟(4)氯化亞鐵濃縮氧化以濃縮氯化亞鐵溶液；對回收余熱后的尾氣收塵。

實現(xiàn)上述工藝的有機(jī)硅漿渣處理系統(tǒng)，采用以下技術(shù)方案：

該系統(tǒng)，包括水解槽、攪拌反應(yīng)釜、板框壓濾機(jī)、海綿銅置換槽和回轉(zhuǎn)窯，水解槽通過管道與攪拌反應(yīng)釜連接，攪拌反應(yīng)釜通過管道和泵與板框壓濾機(jī)連接，板框壓濾機(jī)的濾液口通過管道與海綿銅置換槽連接，海綿銅置換槽上連接有氯化亞鐵濃縮氧化裝置，板框壓濾機(jī)的濾渣口通過皮帶輸送機(jī)與回轉(zhuǎn)窯連接。

所述水解槽上部連接有酸霧吸收塔，酸霧吸收塔分別與堿液吸收塔和鹽酸儲罐連接，用于實現(xiàn)氯化氫回收以及殘余氯化氫徹底清除，達(dá)到氯化氫氣體零排放。所述鹽酸儲罐與水解槽連接，氯化氫的再利用。

所述回轉(zhuǎn)窯連接有余熱回收裝置，余熱回收裝置與所述攪拌反應(yīng)釜連接。所述余熱回收裝置與氯化亞鐵濃縮氧化裝置連接。所述余熱回收裝置還連接布袋收塵器。余熱回收裝置將過量的以及未能充分利用的熱量充分利用，提高效益。

所述氯化鐵濃縮氧化裝置為攪拌蒸發(fā)釜。

本發(fā)明有效利用水解產(chǎn)生的氯化氫氣體，使得氯化氫氣體零排放。采用攪拌浸出，并控制溶液的溫度和PH值，銅的浸出率高達(dá)99％。海綿銅的含銅量70％以上，副產(chǎn)品氯化鐵含量控制在30％以上可以出售，提高了經(jīng)濟(jì)價值。水解渣通過焙燒，焙燒后的產(chǎn)物是硅粉，氧化硅含量大于98％，可以直接出售給建材公司使用。

本發(fā)明可以將有機(jī)硅漿渣中的硅和銅合理分離，有效利用水解產(chǎn)生的氯化氫氣體，整個工藝路線無廢水、廢渣外排，廢氣只有回轉(zhuǎn)窯焙燒的二氧化碳。對環(huán)境的危害降到最低，產(chǎn)品為金屬銅和硅粉，是產(chǎn)品可以出售，經(jīng)濟(jì)價值高；整個工藝流程采用管道輸送和皮帶輸送，生產(chǎn)效率高；整個工藝廢水和廢渣零排放，環(huán)境效益顯著，而且設(shè)備簡單，造價低；水解和浸出都是在低于90℃下常壓反應(yīng)，對設(shè)備的材質(zhì)和強(qiáng)度要求不高，焙燒溫度為500-850℃，并且因硅粉不含腐蝕性的氯化氫，對回轉(zhuǎn)窯材質(zhì)的要求也不高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明有機(jī)硅漿渣處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1.水解槽，2.攪拌反應(yīng)釜，3.板框壓濾機(jī)，4.海綿銅置換槽，5.回轉(zhuǎn)窯，6.泵，7.氯化亞鐵濃縮氧化裝置，8.皮帶輸送機(jī)，9.酸霧吸收塔，10.堿液吸收塔，11.余熱回收裝置，12.布袋收塵器，13.海綿銅收集槽，14.硅粉收集槽，15.鹽酸儲罐。

具體實施方式

如圖1所示，本發(fā)明的有機(jī)硅漿渣處理系統(tǒng)，包括水解槽1、攪拌反應(yīng)釜2、板框壓濾機(jī)3、海綿銅置換槽4和回轉(zhuǎn)窯5。

水解槽1通過管道與攪拌反應(yīng)釜2連接。攪拌反應(yīng)釜2通過管道與板框壓濾機(jī)3連接，該管道上設(shè)置有泵6。板框壓濾機(jī)3的濾液口通過管道與海綿銅置換槽4連接。海綿銅置換槽4上連接有氯化亞鐵濃縮氧化裝置7和海綿銅收集槽13，氯化鐵濃縮氧化裝置7為攪拌蒸發(fā)釜。

板框壓濾機(jī)3的濾渣口通過皮帶輸送機(jī)8與回轉(zhuǎn)窯5連接，回轉(zhuǎn)窯5與硅粉收集槽14連接。回轉(zhuǎn)窯5連接余熱回收裝置11，余熱回收裝置11與攪拌反應(yīng)釜2連接。余熱回收裝置11還與氯化亞鐵濃縮氧化裝置7和布袋收塵器12連接。余熱回收裝置11采用冷卻水循環(huán)管道。余熱回收裝置11將過量的以及未能充分利用的熱量充分利用，提高效益。

水解槽1上部連接有酸霧吸收塔9，酸霧吸收塔9分別與堿液吸收塔10和鹽酸儲罐15連接，用于實現(xiàn)氯化氫回收以及殘余氯化氫徹底清除，達(dá)到氯化氫氣體零排放。鹽酸儲罐15 與水解槽1連接，使氯化氫的再利用。

上述系統(tǒng)對有機(jī)硅漿渣處理的工藝，包括二硅烷水解、氯化銅浸出、壓榨反洗、銅置換、硅渣焙燒和尾氣處理。

(1)二硅烷水解

將有機(jī)硅漿渣和水按質(zhì)量比為1:1-2的比例加入水解槽1中反應(yīng)，反應(yīng)時間10分鐘-60分鐘，水解槽1中產(chǎn)生的酸霧由酸霧吸收塔9吸收，吸收后的鹽酸流入鹽酸儲罐15備用。

(2)氯化銅浸出

調(diào)節(jié)水解槽1的底部有閥門，保持水解槽1內(nèi)的液位穩(wěn)定。水解槽1的漿料排放到攪拌反應(yīng)釜2，補充適量鹽酸，保持溶液PH值0.5-2.0，鹽酸可由吸收后的鹽酸補充。攪拌反應(yīng)1-8小時，溶液溫度40-90℃，攪拌速度80-100rpm，取樣檢測渣料中的銅的溶解比率，當(dāng)銅的浸出率達(dá)99％以上時停止反應(yīng)。

(3)壓榨反洗

浸出反應(yīng)完的漿料泵入反洗式板框壓濾機(jī)3，壓榨壓力5-8Mpa，壓榨后通清水反洗，洗滌出水經(jīng)檢測含的銅離子小于0.05g/l時停止反洗，并將反洗后的硅渣送到回轉(zhuǎn)窯5焙燒。壓濾后的溶液送銅置換工序，洗滌水返回步驟(1)二硅烷水解工序，用于與有機(jī)硅漿渣混合。

(4)銅置換

壓濾的含銅溶液送到海綿銅置換槽4，加入鐵粉置換，置換后的漿液過濾分離得到海綿銅和氯化亞鐵溶液，海綿銅含銅70％以上，氯化亞鐵溶液流入氯化亞鐵濃縮氧化裝置7(即攪拌蒸發(fā)釜)，先加雙氧水或者氯酸鈉氧化，檢測二價鐵99％以上氧化為三價鐵之后，結(jié)束氧化，再加熱蒸發(fā)水分，達(dá)到設(shè)計指標(biāo)：三氯化鐵質(zhì)量含量大于38％就完成。

(5)硅渣焙燒

反洗后的硅渣用皮帶輸送到回轉(zhuǎn)窯5進(jìn)行焙燒，焙燒的溫度控制在500-850攝氏度，焙燒時間30-90分鐘，水解后的含硅產(chǎn)物硅醇等氧化生成硅粉。

(6)尾氣處理

回轉(zhuǎn)窯5的尾氣余熱用余熱回收裝置11(冷卻水循環(huán)管道)回收，通過尾氣對冷卻水進(jìn)行加熱，熱量由冷卻水收集通入攪拌反應(yīng)釜2用來提高攪拌浸出的溫度，或者通入氯化亞鐵濃縮氧化裝置7中用于濃縮氯化亞鐵溶液?；厥沼酂岷蟮奈矚庥貌即諌m器12收塵。

以下給出上述工藝的具體實施例。

實施例1

(1)二硅烷水解：將1噸有機(jī)硅漿渣和2噸水加入水解槽1中反應(yīng)，反應(yīng)時間60分鐘。

(2)氯化銅浸出：保持水解槽的液位穩(wěn)定在80％左右，水解槽的漿料排放到攪拌反應(yīng)釜，補充適量鹽酸，調(diào)節(jié)溶液PH值為0.5，溶液溫度40℃，攪拌速度100rpm，開啟攪拌繼續(xù)反應(yīng)4小時，取樣檢測渣料中的銅的溶解比率，當(dāng)銅的浸出率達(dá)99％時停止反應(yīng)。

(3)壓榨反洗：浸出反應(yīng)完的漿料泵入反洗式板框壓濾機(jī)3，壓榨壓力6Mpa，壓榨后通清水反洗，洗滌出水經(jīng)檢測含的銅離子小于0.05g/l時停止反洗，并將反洗后的硅渣送到回轉(zhuǎn)窯焙燒。

(4)銅置換：壓濾后的溶液送銅置換工序，洗滌水返回二硅烷水解工序使用。壓濾的含銅溶液，加入鐵粉置換，置換后的漿液過濾分離得到海綿銅和氯化亞鐵溶液，海綿銅含銅70％以上(即42.43公斤)。

(5)硅渣焙燒：反洗后的硅渣焙燒的溫度750℃，焙燒時間50分鐘，水解后的含硅產(chǎn)物硅醇等氧化生成硅粉(309.3公斤，含量97％)。

實施例2

本實施例與實施例1的參數(shù)基本相同，其不同點是將1噸有機(jī)硅漿渣和1.5噸水加入水解槽1中反應(yīng)，反應(yīng)時間30分鐘。

氯化銅浸出步驟中溶液PH值1.5，溶液溫度70℃，攪拌速度80rpm，攪拌反應(yīng)時間8小時，最終海綿銅的產(chǎn)量為42.21公斤。

實施例3

本實施例與實施例1的參數(shù)基本相同，其不同點是將1噸有機(jī)硅漿渣和1噸水加入水解槽1中反應(yīng)，反應(yīng)時間10分鐘。

氯化銅浸出步驟中銅的浸出率為99.5％，控制溶液PH值2，反應(yīng)溶液溫度90℃，攪拌速度100rpm，反應(yīng)時間1小時。最終1噸有機(jī)硅漿渣產(chǎn)出42.64公斤海綿銅。

實施例4

本實施例與實施例1的參數(shù)基本相同，其不同點僅僅在于硅渣焙燒步驟中，焙燒溫度500℃，產(chǎn)出硅粉302公斤。

實施例5

本實施例與實施例1的參數(shù)基本相同，其不同點僅僅在于硅渣焙燒步驟中，焙燒溫度850℃，產(chǎn)出硅粉317.5公斤。