专利名称：湿法冶硅的废酸回收处理方法
技术领域：
本发明涉及一种废酸回收处理方法，具体的说是指在湿法冶硅中，利用扩散渗析从废酸中回收混合酸的方法，以及再根据电位、PH值和相关 阴离子浓度的化验检测，计算出各种酸的比例，然后与浓酸配比，重新作 为酸洗液进行再利用的方法，属于硅工业技术领域。
背景技术：
目前，在硅提纯技术领域中，都存在有酸洗金属硅、清除表面杂质的 生产过程。当酸洗过程中，金属离子达到一定浓度时，对酸洗制品或成品 的质量就会产生较大的影响，这样就不得不部分或整槽报废酸洗液。以前， 大部分系统基本上都是采用原始的方法中和处理这部分废酸，然后向外排 放，这样不仅会浪费大量的碱，并且使有些有害金属外排，对环境造成严 重的影响。发明内容本发明的主要目的在于提供一种湿法冶硅的废酸回收处理方法，以减 少废酸中和处理量，方便回收废酸，避免排放，从而避免环境污染。本发明的次要目的在于提供一种湿法冶硅的废酸回收处理方法，以区 分回收废酸中的多种酸，使回收的废酸真正能在生产中得到充分利用。为了实现上述目的，本发明的技术方案如下一种湿法冶硅的废酸回收处理方法，包括以下步骤第一步、预处理将湿法冶硅产生的废酸，经过滤系统，初步分离 出悬浮物和硅粉等杂质；第二步、酸液回收预处理的废酸在扩散渗析器中，利用阴离子交 换膜截留金属离子，回收混合酸。其中，第一步的过滤系统包括缓冲罐、沙滤器和保安过滤器。其中 保安过滤器可截留废酸中大于5微米的颗粒，以保证阴离子交换膜不被大 颗粒的悬浮物划伤或堵塞。第二步的扩散渗析器由阴离子交换膜、隔板和夹紧装置组成，隔板 是阴离子交换膜的支撑体和水流通道，夹紧装置釆用铁板、螺栓或液压部 件，把阴离子交换膜和隔板组成一个整体。阴离子交换膜采用渗析阴膜。 隔板材料可采用聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯塑料和橡胶等。本发明还增加第三步、酸液检测及配比通过电位、PH值和相关阴 离子浓度的化验检测(具体方法参见GB/T 13025. 8-1991， GB/T 15453-95， GB/t 13083-2002， GB 320-2006，离子色谱IC等方法)，得出酸根离子浓 度，借此求出各种酸的比例，然后根据生产工艺需要，通过元素守衡和质 量守衡定律，联立方程组，计算出需再加入的新酸量和纯水量，调配成新 的酸洗液。本发明回收酸的种类可包括H2S0" HC1， HF，丽03， CH3C00H等，涉及 的金属离子主要包括过渡金属离子、稀土离子及铁镁钙等。本发明的废酸回收采用扩散渗析原理，扩散渗析是使高浓度溶液中的 溶质透过薄膜向低浓度溶液中迁移的过程，扩散渗析器的关键部件是阴离 子交换膜，可根据不同用途选用不同的型号。由于阴离子交换膜两端的废 酸液和纯水之间存在较大的浓度差，该浓度差即为扩散渗析的推动力，从 而推动酸分子和盐分子向低浓度的纯水迁移，而由于本发明采用的阴离子 交换膜，其固定基团带正电荷，只允许阴离子透过而阻挡阳离子，提纯废酸的主要过程是仿效人体肝脏的过滤作用，因此，扩散渗析器只允许酸分 子通过，盐分子则不能通过，继续在原液中，达到酸与盐分离的目的。本发明的有益效果是采用扩散渗析法处理硅提纯工业中的废酸(酸 性废水)，截留废酸中金属离子，回收混合酸，此方法减少了废酸中和处 理量，回收废酸，避免排放，从而避免环境污染。本发明进一步再通过回收酸的电位、PH值和相关阴离子浓度的检测， 得出酸根离子浓度，借此求出各种酸的比例，然后与浓酸配比，重新作为 酸洗液，使回收的废酸真正能在生产中得到充分利用。工业生产表明在纯水和回收酸流量为400L/h，酸回收率可达到92%以上，利用回收酸与浓酸配比成新的酸洗液，对硅中的杂质金属脱除率可达到95%，很好地达到工艺生产要求。本发明具有良好的经济效益和环境效益。下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步说明。
图1为本发明的整体工艺流程图； 图2为图1所示扩散渗析器的工作原理图。
具体实施方式
如图2所示，本发明所述的扩散渗析器，由阴离子交换膜、隔板和夹 紧装置组成，其中阴离子交换膜(如渗析阴膜)是扩散渗析器的关键部件， 本实施例采用山东天维膜技术有限公司生产的阴离子交换膜，可根据不同 用途选用不同的型号。隔板是阴离子交换膜的支撑体和水流通道，隔板材 料可采用聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯塑料和橡胶等。夹紧装置常采用铁板、螺栓或液压部件，把阴离子交换膜和隔板组成一个整体。请再参照图l所示，本发明的工艺流程如下废酸液通过酸泵输送， 依次经过缓冲罐、沙滤器、保安过滤器，初步分离出悬浮物和硅粉等杂质。 再经过扩散渗析器，通过控制纯水和废酸的流量，利用均相阴离子交换膜 截留废酸液中的金属离子，回收混合酸。然后，对回收混合酸取样，通过电位、PH值和相关阴离子浓度的化验检测(具体方法参见GB/T 13025.8-1991， GB/T 15453-95， GB/t 13083-2002， GB 320-2006，离子 色谱IC等方法)，得出酸根离子浓度，借此求出各种酸的比例，然后根据 生产工艺需要，通过元素守衡和质量守衡定律，联立方程组，计算出需再 加入的新酸量和纯水量，调配成新的酸洗液。示例l:假定混合酸为盐酸和硝酸，经采样分析回收酸的N03-， Cl-的质量分数分别为3%、 8%;根据标准酸的要求N03-%=7%， Cl-%=15%，而 原料硝酸中N03_%=63%，盐酸中CI-%=36. 5%,若回收酸量为1. 5吨，要 求调配好的标准液质量为2. 5吨，设需新补充的硝酸，盐酸，纯水质量 分别为A， B, C吨，则联立方程组「 2. 5*7%=1. 5*3%+63%*A; ^ 2. 5*15%=1. 5*8%+36. 5%*B、2. 5=1. 5+A+B+C则可算出硝酸所加的量A-O. 206吨盐酸所加的量B-O. 699吨纯水所加的量O0.095吨 工业生产表明采用本发明的废酸回收处理方法，在纯水和回收酸流 量为400L/h，酸回收率可达到92%以上，利用回收酸与浓酸配比成新的酸 洗液，对硅中的杂质金属脱除率可达到95%,很好地达到工艺生产要求。具有设备简单、投资少、基本不耗电等优点，而且能够大批量生产，它是 综合利用项目，采用该工艺成果，不仅可以治理废酸造成的污染，提高了 酸的利用率，而且回收高附加值产品，变废为宝，实现了低投资、低成本、 高效率，高品质、规模化、环保型的目标。
权利要求
1、一种湿法冶硅的废酸回收处理方法，其特征在于包括以下步骤第一步、预处理将湿法冶硅产生的废酸，经过滤系统，初步分离出悬浮物和硅粉等杂质；第二步、酸液回收预处理的废酸在扩散分离器中，利用阴离子交换膜截留金属离子，回收混合酸。
2、 根据权利要求l所述的一种湿法冶硅的废酸回收处理方法，其特征在于第一步的过滤系统包括缓冲罐、沙滤器和保安过滤器。
3、 根据权利要求2所述的一种湿法冶硅的废酸回收处理方法，其特征在于保安过滤器是截留废酸中大于5微米的颗粒，以保证阴离子交换膜不被大颗粒的悬浮物划伤或堵塞。
4、 根据权利要求l所述的一种湿法冶硅的废酸回收处理方法，其特征在于第二步的扩散渗析器由阴离子交换膜、隔板和夹紧装置组成，隔板是阴离子交换膜的支撑体和水流通道，夹紧装置采用铁板、螺栓或液压部件，把阴离子交换膜和隔板组成一个整体。
5、 根据权利要求4所述的一种湿法冶硅的废酸回收处理方法，其特征在于阴离子交换膜采用渗析阴膜。
6、 根据权利要求4所述的一种湿法冶硅的废酸回收处理方法，其特征在于隔板材料采用聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯塑料和橡胶中的一种或几种材料制成。
7、 根据权利要求l所述的一种湿法冶硅的废酸回收处理方法，其特征在于还增加第三步、酸液检测及配比通过电位、PH值和相关阴离子浓度的化验检测，得出酸根离子浓度，借此求出各种酸的比例，然后根据生产工艺需要，通过元素守衡和质量守衡定律，联立方程组，计算出需再加入的新酸量和纯水量，调配成新的酸洗液。
8、 根据权利要求l所述的一种湿法冶硅的废酸回收处理方法，其特征 在于废酸的种类包括H2S0" HC1、 HF、丽03或CH3C00H。
9、 根据权利要求l所述的一种湿法冶硅的废酸回收处理方法，其特征 在于金属离子主要包括过渡金属离子、稀土离子及铁镁钙。
全文摘要
本发明公开一种湿法冶硅的废酸回收处理方法，步骤包括预处理将湿法冶硅产生的废酸，经过滤系统，初步分离出悬浮物和硅粉等杂质；酸液回收预处理的废酸在扩散分离器中，利用阴离子交换膜截留金属离子，回收混合酸；酸液检测及配比通过电位、pH值和相关阴离子浓度的化验检测，得出酸根离子浓度，借此求出各种酸的比例，然后根据生产工艺需要，通过元素守衡和质量守衡定律，联立方程组，计算出需再加入的新酸量和纯水量，调配成新的酸洗液。工业生产表明在纯水和回收酸流量为400L/h，酸回收率可达到92％以上，利用回收酸与浓酸配比成新的酸洗液，对硅中的杂质金属脱除率可达到95％，很好地达到工艺生产要求，具有良好的经济效益和环境效益。
文档编号C02F1/42GK101597095SQ20081007119
公开日2009年12月9日 申请日期2008年6月5日 优先权日2008年6月5日
发明者孙坤泽, 张辉贤 申请人:佳科太阳能硅(厦门)有限公司