一种以废硅泥为原料制备硅酸钠的方法及系统与流程

本发明涉及化学工程，具体涉及一种以废硅泥为原料制备硅酸钠的方法及系统。

背景技术：

1、单晶硅是一种比较活泼的非金属元素，广泛应用于光伏发电、半导体等战略新兴行业。目前，单晶硅片是单晶硅主流的应用形式，其经单晶硅锭经切割得到。由于切割线的摩擦，在生产单晶硅的过程中通常会产生大量的硅粉，同时，切割液和切割线的使用也会导致硅粉(约为废硅泥总量的50～73％)中掺杂碳化硅(约为废硅泥总量20wt％)、金属、有机物等杂质，形成废硅泥，造成环境污染和资源浪费。如何高值化利用单晶硅片切割废硅泥，成为行业面临的一大挑战。

2、然而，现有技术中，利用废硅泥制备高附加值产品时，通常忽略碳化硅，不仅没有将其从废硅泥中去除，也未将其转化为高附加值产品，这一方面导致废硅泥的利用率较低，另一方面对金属杂质脱除不彻底也会使高附加值产品中存在大量杂质。

3、因此，如何提高废硅泥的利用率，将废硅泥转化为高纯度产品是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供一种以废硅泥为原料制备硅酸钠的方法，将废硅泥中的硅粉和碳化硅同时转化为硅酸钠，可以提高废硅泥的利用率，并且得到高纯度的硅酸钠。

2、本发明提供一种以废硅泥为原料制备硅酸钠的方法，包括以下步骤：

3、1)对所述废硅泥依次进行酸洗涤处理、水洗涤处理、粉碎处理，得到粒径为200～300目的硅粉和碳化硅；

4、2)对所述硅粉和碳化硅依次进行磁选处理和氧化处理，得到二氧化硅；

5、3)使所述二氧化硅与氢氧化钠反应，得到硅酸钠。

6、根据本发明的一实施方式，所述酸洗涤处理使用的酸包括水杨酸、苯甲酸、乙酰丙酸中至少一种、以及无机酸。

7、根据本发明的一实施方式，所述废硅泥与酸洗涤处理使用的酸的体积比为1：(1.5-6)。

8、根据本发明的一实施方式，所述废硅泥与水洗涤处理使用的水的体积比为1：(5-50)。

9、根据本发明的一实施方式，所述磁选处理的时间为10～20min，磁场强度为1.2～1.6t。

10、根据本发明的一实施方式，所述二氧化硅与氢氧化钠的水溶液在v-p-m催化剂的作用下反应，所述v-p-m催化剂通过包括如下过程的方法制备得到：

11、将钒氧化物、磷酸、芳香醇、脂肪醇、表面活性剂混合，在140～150℃、0.4～0.6mpa下，搅拌反应1～3h，得到前驱体；

12、对所述前驱体进行焙烧处理，得到所述v-p-m催化剂；

13、其中，所述焙烧处理在氧气氛围下进行，温度为500-600℃，时间为6～12h；所述钒氧化物、磷酸、芳香醇、脂肪醇的摩尔比为1：(1.2-2.5)：(2-4)：(10-50)；所述钒氧化物、磷酸、芳香醇、脂肪醇的总质量与表面活性剂的质量比为100:(1-5)；

14、所述钒氧化物包括五氧化二钒、三氧化二钒的至少一种；所述芳香醇包括苯酚、苯甲醇、苯乙醇的至少一种；所述脂肪醇包括异丙醇、异丁醇、异戊二醇的至少一种；所述表面活性剂包括吐温-80、peg-1500、脂肪醇聚氧乙烯醚、丙二醇单油酸酯的至少一种。

15、根据本发明的一实施方式，所述二氧化硅、催化剂的质量比为1：(0.01～0.1)。

16、根据本发明的一实施方式，对所述二氧化硅与所述氢氧化钠的水溶液反应生成的产物进行过滤处理，得到固体物质，使所述固体物质循环与所述氢氧化钠的水溶液反应。

17、根据本发明的一实施方式，所述二氧化硅与氢氧化钠的水溶液在0-0.2mpa，100～120℃下反应1～3h，得到硅酸钠；

18、所述氢氧化钠的水溶液浓度为10～32％。

19、根据本发明的一实施方式，所述氧化处理包括：使所述硅粉和碳化硅与氧气反应，得到二氧化硅；反应温度为900～1400℃，时间为1～3h。

20、本发明的方法，能够将废硅泥中的硅粉和碳化硅同时转化为硅酸钠，并且所制备的硅酸钠杂质含量少，实现了对废硅泥的高效回收利用。

技术特征：

1.一种以废硅泥为原料制备硅酸钠的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酸洗涤处理使用的酸包括水杨酸、苯甲酸、乙酰丙酸中至少一种、以及无机酸。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述废硅泥与酸洗涤处理使用的酸的体积比为1：(1.5-6)。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述废硅泥与水洗涤处理使用的水的体积比为1：(5-50)。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述磁选处理的时间为10～20min，磁场强度为1.2～1.6t。

6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述二氧化硅与氢氧化钠的水溶液在v-p-m催化剂的作用下反应，所述v-p-m催化剂通过包括如下过程的方法制备得到：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述二氧化硅、催化剂的质量比为1：(0.01～0.1)。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，对所述二氧化硅与所述氢氧化钠的水溶液反应生成的产物进行过滤处理，得到固体物质，使所述固体物质循环与所述氢氧化钠的水溶液反应。

9.根据权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，所述二氧化硅与氢氧化钠的水溶液在0-0.2mpa，100～120℃下反应1～3h，得到硅酸钠；

10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，所述氧化处理包括：使所述硅粉和碳化硅与氧气反应，得到二氧化硅；反应温度为900～1400℃，时间为1～3h。

技术总结
本发明提供一种以废硅泥为原料制备硅酸钠的方法及系统，该方法包括以下步骤：1)对所述废硅泥依次进行酸洗涤处理、水洗涤处理、粉碎处理，得到粒径为200～300目的硅粉和碳化硅；2)对所述硅粉和碳化硅依次进行磁选处理和氧化处理，得到二氧化硅；3)使所述二氧化硅与氢氧化钠反应，得到硅酸钠。通过本发明的方法和系统能够实现对废硅泥的高效利用，并且得到的硅酸钠纯度高。

技术研发人员：杨志国,佘豪豪,南洋,骆彩萍,陈维平,张瑞喆,郭亚杰,贺鑫平,熊超
受保护的技术使用者：华陆工程科技有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24