專利名稱：鈣化合物的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有低硼和磷含量的鈣化合物的制備方法。
背景技術(shù)：
在用于制備太陽能級硅的冶金級硅精制中，已知通過用硅酸鈣基爐渣處理熔融 硅，從熔融硅中除去硼。為了從熔融硅中除去硼，以在硅中獲得可接受的低硼含量，必需使 用具有非常低的硼含量的爐渣。用于除去硼的硅的爐渣處理也對硅中的磷含量有影響，因?yàn)榱自跔t渣中與在熔融 硅中之間的分配系數(shù)非常低且在0. 1-0. 3的范圍內(nèi)。如果用于從熔融硅中除去硼的硅酸鈣 基爐渣具有高的磷含量，那么在爐渣處理過程期間硅中的磷含量可能因此增加。硅級硅中 的磷含量應(yīng)該低于3ppmw，因此在用于除去硼的爐渣處理期間，使用具有最低可能的磷含量 的硅酸鈣基爐渣很重要。當(dāng)由鈣和SiO2源制備硅酸鈣基爐渣時(shí)，難以找到以下的鈣源該鈣源具有足夠低 的磷含量，以便制備有足夠低的磷含量的鈣化合物。此外，大多數(shù)鈣源具有低，但應(yīng)通知的
硼含量。由WO 03/097528已知，從硅酸鈣基爐渣中除去磷的方法，其中低價(jià)CaCO3和SiO2 源可以用于制備爐渣。通過WO 03/097528的方法，用熔融的硅鐵合金處理硅酸鈣基爐渣， 因此將硅酸鈣基爐渣的磷轉(zhuǎn)移至硅鐵合金，此后從熔融的硅鐵合金中除去具有低磷含量的 硅酸鈣基爐渣。然而，通過WO 03/097528的方法，不可能從爐渣中除去硼。因此硅酸鈣基爐渣的 硼含量直接取決于用于制備硅酸鈣基爐渣的原料的硼含量。另外，WO 03/097528公開的方 法昂貴，因?yàn)樗诟邷叵逻M(jìn)行，導(dǎo)致高能耗。因此，需要制備鈣化合物，該鈣化合物用作制備硅酸鈣基爐渣的原料，該硅酸鈣基 爐渣具有非常低的磷含量和非常低的硼含量?，F(xiàn)在，通過本發(fā)明找到了簡單方法，通過該方法磷可以從鈣源中基本上除去，且其 中硼含量也可以降低。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明涉及由不純的含磷和硼的氯化鈣溶液制備鈣化合物的方法，該鈣化 合物具有非常低的磷和硼含量，該方法包括以下步驟a)將FeCl3溶液加入至氯化鈣溶液，b)通過加入堿，將溶液的pH調(diào)節(jié)至3-9. 5，以從氯化鈣溶液中沉淀氫氧化鐵、磷酸 鐵和硼化合物，c)從步驟b)的溶液中除去固體沉淀物，獲得已純化的氯化鈣溶液，d)使鈣化合物從步驟C)的溶液中沉淀，和e)從步驟d)的溶液中分離鈣化合物。
優(yōu)選，通過將碳酸鈣源溶于鹽酸來制備不純的氯化鈣溶液。也可以使用來自其它 化學(xué)過程的不純的氯化鈣溶液。按照優(yōu)選的實(shí)施方案，在步驟b)中將pH調(diào)節(jié)至7-8. 5之間的值。已經(jīng)令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，將三價(jià)氯化鐵加入至不純的氯化鈣溶液，導(dǎo)致顯著改善磷 化合物和硼化合物從氯化鈣溶液中的沉淀。認(rèn)為容易過濾的氫氧化鐵沉淀，將包含磷酸鐵 和硼化合物，這改善了磷從氯化物溶液中除去，也導(dǎo)致溶液中顯著部分的硼在氧化鐵之后 沉淀。按常規(guī)方法，例如通過沉降和過濾或通過這些方法的組合，步驟b)的沉淀物可以 從氯化鈣溶液中除去。為了確保從氯化鈣溶液中甚至更好地分離沉淀物，可以加入絮凝劑 例如聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺或天然聚合物例如纖維素。鈣化合物從步驟C)的已純化氯化鈣溶液中沉淀可以按許多方法進(jìn)行。按照一個(gè) 實(shí)施方案，通過將CO2氣體和堿例如NH3加入至溶液中，來沉淀碳酸鈣。 按照另一個(gè)實(shí)施方案，可以通過加入NaOH以便增加溶液的pH值，來從氯化鈣溶液 中沉淀氫氧化鈣。通過同時(shí)將CO2氣體和NaOH加入至氯化鈣溶液中，來沉淀氫氧化鈣和碳酸鈣也是 可能的。按照第三個(gè)實(shí)施方案，通過將硫酸加入至氯化鈣溶液，來沉淀硫酸鈣。按照第四個(gè)實(shí)施方案，將草酸H2C2O4W入至氯化鈣溶液，用于沉淀草酸鈣 CaC2O4H2O ο沉淀的鈣化合物可以直接用于制備硅酸鈣基爐渣，或可以按常規(guī)方法在常規(guī)溫度 下，將其煅燒制備CaO。也可以在合適的爐渣制備爐中，在硅酸鈣基爐渣制備期間，原位進(jìn)行 沉淀的鈣化合物的煅燒。通過本發(fā)明的方法，可以由含64ppmw磷的碳酸鈣源制備含低于Ippmw磷的CaO。 同時(shí)，獲得硼含量的顯著下降。發(fā)明詳述實(shí)施例1將750克的介殼石灰石(CaCO3)溶于3升鹽酸溶液。介殼石灰石包含243ppmw磷 和19ppmw硼。通過過濾，從產(chǎn)生的氯化鈣溶液中除去37. 1克的不溶部分。氯化鈣溶液包 含 64mg/l 磷和 4. lmg/1 硼。將30ml的FeCl3溶液加入至3升氯化鈣溶液中，通過加入NH3將溶液的pH調(diào)節(jié)至 8. 0，因此氫氧化鐵和磷酸鐵與硼化合物一起沉淀。已純化的CaCl2溶液包含低于Ippmw的磷和3ppmw的硼。將33% NaOH溶液加入至200ml已純化的CaCl2溶液中，氫氧化鈣因此沉淀。沉淀 的氫氧化鈣包含低于Ippmw磷和3ppmw硼。因此，不純的CaCl2溶液中的磷含量從64mg/l 減少至低于lppmw，表示除去了多于98%的磷，而硼含量從4. lmg/1減少至3ppmw，表示除去 了約25%的硼。此后，按常規(guī)方法，將沉淀的氫氧化鈣煅燒成CaO。該實(shí)施例顯示，通過本發(fā)明的方法獲得了非常高的磷除去。此外，也除去了一部分 硼。
實(shí)施例2將125g的石灰石(CaCO3)溶于228HC1，并加入水至500ml體積，用于制備CaCl2溶 液。石灰石包含13ppmw磷和約0. 5ppmw磷和約0. 5ppmw硼。 將不溶物質(zhì)從未凈化的CaCl2溶液中過濾。在攪拌下，將1. 56ml的FeCl3溶液加入至CaCl2溶液。此后，通過加入NH3將溶液 的PH調(diào)節(jié)至6. 9，因此氫氧化鐵和磷酸鐵與較少部分的硼化合物一起沉淀。通過過濾，沉淀 物可容易地從溶液中分離。此后，在同時(shí)加入NH3的情況下，通過將CO2鼓泡通入溶液，使CaCO3從已純化的 CaCl2溶液中沉淀。將沉淀的CaCO3干燥，并在900°C下煅燒，以制備純的CaO。制備的CaO 包含1. 5ppmw的磷和低于0. 5ppmw的硼。實(shí)施例3將625g石灰石(CaCO3)溶于1140ml HC1，加入水至1500ml體積，用于制備CaCl2 溶液。石灰石包含13ppmw磷和0. 5ppma硼。通過過濾，將不溶物質(zhì)從不純的CaCl2溶液中除去。將3. 12ml的FeCl3溶液加入至制備的CaCl2溶液。此后，通過加入NH3將溶液的 PH調(diào)節(jié)至7. 3，因此氫氧化鐵、磷酸鐵和較少部分的硼化合物沉淀。通過過濾，沉淀物可容 易地從溶液中除去。此后，通過將CO2鼓泡通入溶液中，同時(shí)通過加入NH3將pH保持在7. 0-7. 5，來使 CaCO3從已純化的CaCl2溶液中沉淀。將沉淀的CaCO3干燥，并在900°C下煅燒，以制備純的 CaO。制備的CaO包含低于0. 7ppmw的磷和低于0. 5ppmw的硼。實(shí)施例2和3證實(shí)了與實(shí)施例1中的溶液相比，從含明顯更少的磷的CaCl2溶 液中也獲得了程度非常高的磷除去，且可以制備含低于Ippmw磷的石灰。至于硼，實(shí)施例 2和3也顯示獲得了一些硼的除去，但因?yàn)椴患兊娜芤阂呀?jīng)具有非常低的硼含量，低至約 0. 5ppmw，所以硼的去除難以分析。
權(quán)利要求
一種由不純的含磷和硼的氯化鈣溶液制備鈣化合物的方法，該鈣化合物具有非常低的磷和硼含量，其特征在于所述方法包括以下步驟a)將FeCl3溶液加入至所述氯化鈣溶液，b)通過加入堿，將所述溶液的pH調(diào)節(jié)至3 9.5，以從所述氯化鈣溶液中沉淀氫氧化鐵、磷酸鐵和硼化合物，c)從步驟b)的溶液中除去所述固體沉淀物，獲得已純化的氯化鈣溶液，d)使鈣化合物從步驟c)的溶液中沉淀，和e)從步驟d)的溶液中分離所述鈣化合物。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述不純的氯化鈣溶液通過將碳酸鈣源溶于鹽酸而 制備。
3.權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述不純的氯化鈣溶液是來自化學(xué)過程的廢液。
4.權(quán)利要求1的方法，其特征在于在步驟b)中將pH調(diào)節(jié)至7-8.5之間的值。
5.權(quán)利要求1的方法，其特征在于在步驟b)中加入絮凝劑。
6.權(quán)利要求1的方法，其特征在于在步驟d)中通過將CO2氣體和NH3W入至來自步驟 c)的已純化的氯化鈣溶液，來沉淀碳酸鈣。
7.權(quán)利要求1的方法，其特征在于在步驟d)中通過將NaOH加入至來自步驟c)的已純 化的氯化鈣溶液，來沉淀氫氧化鈣。
8.權(quán)利要求1的方法，其特征在于在步驟d)中通過將硫酸加入至來自步驟c)的已純 化的氯化鈣溶液，來沉淀硫酸鈣。
9.權(quán)利要求1的方法，其特征在于在步驟d)中通過將草酸加入至來自步驟c)的已純 化的氯化鈣溶液，來沉淀草酸鈣。
10.權(quán)利要求1的方法，其特征在于將步驟d)的鈣化合物煅燒成CaO。
11.按照權(quán)利要求1-10制備的鈣化合物在制備鈣基爐渣中的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及由不純的含磷和硼的氯化鈣溶液制備鈣化合物的方法，該鈣化合物具有非常低的磷和硼含量，該方法包括以下步驟a)將FeCl3溶液加入至氯化鈣溶液，b)通過加入堿將溶液的pH調(diào)節(jié)至3-9.5，以沉淀氫氧化鐵、磷酸鐵和硼化合物，c)從步驟b)的溶液中除去固體沉淀物，獲得已純化的氯化鈣溶液，d)使鈣化合物從步驟c)的溶液中沉淀，和e)從步驟d)的溶液中分離鈣化合物。
文檔編號C01F11/24GK101970357SQ200980104307
公開日2011年2月9日 申請日期2009年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月30日
發(fā)明者E·安德森, T·布塞思 申請人:埃爾凱姆太陽能公司