專利名稱：一種利用磷肥副產(chǎn)物氟硅酸鈉生產(chǎn)多晶硅的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用磷肥副產(chǎn)物氟硅酸鈉生產(chǎn)多晶硅的方法。
背景技術(shù)：
目前，晶體硅材料(包括多晶硅和單晶硅)是最主要的光伏材料，其市場占有率在 90%以上，而且在今后相當(dāng)長的一段時(shí)期也依然是太陽能電池的主流材料。多晶硅生產(chǎn)工藝主要為改良西門子法。此工藝成熟、產(chǎn)率較高。但由于SiCl4氫 還原技術(shù)門檻較高，相對(duì)增加了生產(chǎn)成本。若將生產(chǎn)過程產(chǎn)生的四氯化硅(SICl4 )作為副 產(chǎn)品進(jìn)行處理，會(huì)導(dǎo)致原材料轉(zhuǎn)化率降低，同時(shí)又污染環(huán)境，不符合綠色環(huán)保發(fā)展的要求。隨著光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，低成本高純度多晶硅的需求不斷增加。同時(shí)隨著社會(huì)的發(fā) 展，人們的環(huán)保意識(shí)不斷提高。在此背景下，發(fā)展低成本綠色環(huán)保的多晶硅生產(chǎn)工藝是目前 多晶硅研究的主要方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用磷肥副產(chǎn)物氟硅酸鈉生產(chǎn)多晶硅的方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案
以磷肥副產(chǎn)物氟硅酸鈉熱解得到的四氟化硅和四氫鋁鈉為原料制得硅烷，硅烷裂解制 得多晶硅。具體制備步驟如下
(1)將一定量的磷肥副產(chǎn)物氟硅酸鈉在700°C 900°C下進(jìn)行熱解，生成氟化鈉和四氟 化硅氣體；
(2)將質(zhì)量比為(1 5) 1的四氫鋁鈉和四氟化硅在50°C 150°C、二醇二甲醚與甲 苯的混合溶劑中反應(yīng)，制得硅烷和四氟鋁鈉，四氟鋁鈉循環(huán)利用；
(3)硅烷通過分子篩提純系統(tǒng)，除去四氟化硅、二醇二甲醚、甲苯等雜質(zhì)，得到高純度的 娃燒；
(4)硅烷在700°C 1000°C下裂解生成多晶硅和氫氣。四氫鋁鈉用下列方法制得以粘土、工業(yè)鹽、鹽酸為原料，按Na/Al=0. 95 1. 2在 70°C 90°C下浸取0. 5 lh，后過濾，濾液與氫氟酸反應(yīng)，制得四氟鋁鈉；將上述制得的四 氟鋁鈉與氫氣按理論配比在200°C 600°C和鈀、鎳催化劑的作用下反應(yīng)生成四氫鋁鈉。本發(fā)明的主要化學(xué)反應(yīng)式為
反應(yīng) 1 A1203+6HC1+ NaCl — 2 AlCl3+3H20+NaCl
反應(yīng) 2 :AlCl3+NaCl + 4HF — NaAlF4+4HCl
Na2SiF6 — 2NaF+ SiF4
NaAlF4+ 8H2 — NaAlH4+4 HF
反應(yīng) 3 =SiF4 + NaAlH4 — SiH4 + NaAlF4
SiH4 — Si+2
反應(yīng)過程中生成的氟化氫氣體溶于水，得到氫氟酸，氫氟酸可用于生產(chǎn)氟化鹽產(chǎn)品；硅烷裂解產(chǎn)生的氫氣循環(huán)用于生產(chǎn)四氫鋁鈉。本發(fā)明利用磷肥副產(chǎn)物氟硅酸鈉生產(chǎn)多晶硅，所用原料易得，價(jià)格低廉，使得多晶 硅生產(chǎn)成本相對(duì)降低；反應(yīng)中生成的四氟鋁鈉、氫氣可循環(huán)利用，節(jié)省了原料，進(jìn)一步降低 生產(chǎn)成本；生產(chǎn)的多晶硅雜質(zhì)含量低，純度高；變廢為寶符合環(huán)保節(jié)能的生產(chǎn)理念。綜上所述，本發(fā)明具有較好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)保效益。


圖1為利用磷肥副產(chǎn)物氟硅酸鈉生產(chǎn)多晶硅的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
本實(shí)施例的生產(chǎn)方法如下
(1)以粘土、工業(yè)鹽、鹽酸為原料，按Na/Al=0.95的配比在70°C下浸取0. 5h，后過濾，濾 液與氫氟酸反應(yīng)，制得四氟鋁鈉，母液返回；
(2)、將上述制得的四氟鋁鈉與氫氣按理論配比在600°C、鈀催化劑的作用下反應(yīng)生成 四氫鋁鈉；
(3)、同時(shí)將理論配比所需的磷肥副產(chǎn)物氟硅酸鈉在700°C下進(jìn)行熱解，生成氟化鈉和 四氟化硅氣體；
(4)、將質(zhì)量比2 1的四氫鋁鈉和四氟化硅在60°C、二醇二甲醚及甲苯的混合溶劑中 反應(yīng)，制得硅烷和四氟鋁鈉，四氟鋁鈉循環(huán)利用；
(5)、硅烷通過分子篩提純系統(tǒng)，依次除去四氟化硅、二醇二甲醚、甲苯等雜質(zhì)，得到高 純度的硅烷；
(6)、提純后的硅烷在800°C下裂解生成多晶硅和氫氣，氫氣循環(huán)利用；
(7)反應(yīng)中生成的氟化氫氣體溶于水，得到氫氟酸，氫氟酸可用于生產(chǎn)氟化鹽產(chǎn)品。實(shí)施例2
本實(shí)施例的生產(chǎn)方法如下
(1 )、以粘土、工業(yè)鹽、鹽酸為原料，按Na/Al=l. 0的配比在80°C下浸取lh，后過濾，濾液 與氫氟酸反應(yīng)，制得四氟鋁鈉，母液返回；
(2)、將上述制得的四氟鋁鈉與氫氣按理論配比在400°C、鎳催化劑的作用下反應(yīng)生成 四氫鋁鈉；
(3)、同時(shí)將理論配比所需的磷肥副產(chǎn)物氟硅酸鈉在770°C下進(jìn)行熱解，生成氟化鈉和 四氟化硅氣體；
(4)、將質(zhì)量比為3 1的四氫鋁鈉和四氟化硅在80°C、二醇二甲醚及甲苯的混合溶劑 中反應(yīng)，制得硅烷和四氟鋁鈉，四氟鋁鈉循環(huán)利用；
(5)、硅烷通過分子篩提純系統(tǒng)，依次除去四氟化硅、二醇二甲醚、甲苯等雜質(zhì)，得到高 純度的硅烷；
(6)、提純后的硅烷在900°C下裂解生成多晶硅和氫氣，氫氣循環(huán)利用；
(7)反應(yīng)中生成的氟化氫氣體溶于水，得到氫氟酸，氫氟酸可用于生產(chǎn)氟化鹽產(chǎn)品。實(shí)施例3
本實(shí)施例的生產(chǎn)方法如下(1 )、以粘土、工業(yè)鹽、鹽酸為原料，按Na/Al=l. 1的配比在90°C下浸取lh，后過濾，濾液 與氫氟酸反應(yīng)，制得四氟鋁鈉，母液返回；
(2)、將上述制得的四氟鋁鈉與氫氣按理論配比在200°C、鎳催化劑的作用下反應(yīng)生成 四氫鋁鈉；
(3)、同時(shí)將理論配比所需的磷肥副產(chǎn)物氟硅酸鈉在900°C下進(jìn)行熱解，生成氟化鈉和 四氟化硅氣體；
(4)、將質(zhì)量比為4 1的四氫鋁鈉和四氟化硅在100°C、二醇二甲醚及甲苯的混合溶劑 中反應(yīng)，制得硅烷和四氟鋁鈉，四氟鋁鈉循環(huán)利用；
(5)、硅烷通過分子篩提純系統(tǒng)，依次除去四氟化硅、二醇二甲醚、甲苯等雜質(zhì)，得到高 純度的硅烷；
(6 )、提純后的硅烷在950 0C下裂解生成多晶硅和氫氣，氫氣循環(huán)利用；
(7)反應(yīng)中生成的氟化氫氣體溶于水，得到氫氟酸，氫氟酸可用于生產(chǎn)氟化鹽產(chǎn)品。
表1實(shí)施例1 3生產(chǎn)的多晶硅產(chǎn)品檢測指標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種利用磷肥副產(chǎn)物氟硅酸鈉生產(chǎn)多晶硅的方法，其特征在于，以磷肥副產(chǎn)物氟硅 酸鈉熱解得到的四氟化硅和四氫鋁鈉為原料制得硅烷，硅烷裂解制得多晶硅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用磷肥副產(chǎn)物氟硅酸鈉生產(chǎn)多晶硅的方法，其特征在 于，具體步驟如下所述(1)磷肥副產(chǎn)物氟硅酸鈉在700°C 900°C下進(jìn)行熱解，生成氟化鈉 和四氟化硅氣體；(2)將質(zhì)量比為(1 5) 1的四氫鋁鈉和四氟化硅在50°C 150°C、二 醇二甲醚與甲苯的混合溶劑中反應(yīng)，制得硅烷和四氟鋁鈉；(3)硅烷通過分子篩提純系統(tǒng)， 得到高純度的硅烷；(4)提純后的硅烷在700°C 1000°C下裂解生成多晶硅和氫氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用磷肥副產(chǎn)物氟硅酸鈉生產(chǎn)多晶硅的方法，其特征在 于，四氫鋁鈉是由四氟鋁鈉和氫氣在200°C 600°C，鈀、鎳催化劑作用下反應(yīng)生成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種利用磷肥副產(chǎn)物氟硅酸鈉生產(chǎn)多晶硅的方法，其特征在 于，四氟鋁鈉以粘土、工業(yè)鹽、鹽酸為原料，在70°C 90°C下浸取0. 5 池，后過濾，濾液與 氫氟酸反應(yīng)制得。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用磷肥副產(chǎn)物氟硅酸鈉生產(chǎn)多晶硅的方法，其特征在 于，四氫鋁鈉和四氟化硅反應(yīng)得到的四氟鋁鈉循環(huán)利用。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用磷肥副產(chǎn)物氟硅酸鈉生產(chǎn)多晶硅的方法，其特征在 于，硅烷裂解得到的氫氣循環(huán)用于生產(chǎn)四氫鋁鈉。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用磷肥副產(chǎn)物氟硅酸鈉生產(chǎn)多晶硅的方法。以磷肥副產(chǎn)物氟硅酸鈉熱解得到的四氟化硅和四氫鋁鈉為原料制得硅烷，硅烷裂解制得多晶硅和氫氣，其中氫氣進(jìn)入循環(huán)，用于四氟鋁鈉的氫化。反應(yīng)過程中副產(chǎn)的氫氟酸用于生產(chǎn)氟化鹽產(chǎn)品。本發(fā)明提供的生產(chǎn)多晶硅的方法，以副產(chǎn)物為原料，價(jià)格低廉，工藝簡單，易于操作，環(huán)保節(jié)能，生產(chǎn)的多晶硅雜質(zhì)含量低，純度高，且生產(chǎn)中的副產(chǎn)物氫氟酸又可用于生產(chǎn)氟化鹽產(chǎn)品，進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)保效益。
文檔編號(hào)C01B33/021GK102070144SQ20101059190
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月16日
發(fā)明者于賀華, 侯紅軍, 劉海霞, 孫永明, 施秀華, 李世江, 楊華春, 王慧, 薛旭金 申請(qǐng)人:多氟多化工股份有限公司