技術領域

本發明涉及二氧化硅制備技術領域，具體而言，涉及一種綜合利用反應副產物制備二氧化硅和氧氯化鋯的方法。

背景技術

氣相法二氧化硅生產過程中需要用到的主要原料有四氯化硅或甲基三氯硅烷、氫氣，副產氯化氫尾氣吸收需要用到大量的水。目前，氣相法二氧化硅生產企業大多使用多晶硅生產企業副產的四氯化硅或有機硅生產企業副產的甲基三氯硅烷、甲醇制氫或氯堿廠副產氫氣和自來水為原料，副產的氯化氫用水吸收制成鹽酸外售或是輸送給多晶硅或有機硅生產企業作為原料。生產過程中需要的原料一般靠外界輸入，造成運輸成本高。副產品鹽酸直接賣給甚至送給下游用戶，造成附加值低甚至是虧損。

生產鹽酸所需的水一般是從外界獲得，導致生產過程中水耗偏高。生產過程中釋放出的大量熱量通過余熱回收設備可生產大量低壓蒸汽，除裝置內消耗掉一部分外，仍有大量蒸汽可以外供。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種綜合利用反應副產物制備二氧化硅和氧氯化鋯的方法，以解決現有技術中副產品不能循環利用造成的經濟損失和環境污染問題，以及原料和副產品運輸過程種中成本過高的問題，所述的綜合利用反應副產物制備二氧化硅和氧氯化鋯的方法，綜合利用了沸騰氯化法制備氧氯化鋯反應的副產物和鹽酸電解反應的產物及廢水，以及制備二氧化硅過程中的副產物和余熱，具有提高產品附加值、減少了物料運輸和儲存成本、減少了環保處理成本、實現低成本、低消耗的清潔生產等優點。

本發明的第二目的在于提供一種所述的綜合利用反應副產物制備二氧化硅和氧氯化鋯的制備方法所制備的二氧化硅和氧氯化鋯，該方法二氧化硅和氧氯化鋯，具有制備成本低的優點。

為了實現本發明的上述目的，特采用以下技術方案：

一種綜合利用反應副產物制備二氧化硅和氧氯化鋯的方法，采用氣相法制備二氧化硅，原料包括氫氣、四氯化硅和/或甲基三氯硅烷，采用沸騰氯化法制備氧氯化鋯，原料包括氯氣、鋯英砂、石油焦、金屬硅和/或碳化硅；

其中，所述四氯化硅為所述制備氧氯化鋯的副產物；

所述氫氣來自鹽酸電解反應；

和/或；

所述氫氣來自所述制備氧氯化鋯的尾氣分離出的一氧化碳與水蒸氣的反應。

氣相法二氧化硅生產過程中需要用到的主要原料有四氯化硅或甲基三氯硅烷、氫氣，副產氯化氫尾氣吸收需要用到大量的水。氣相法二氧化硅生產企業大多使用多晶硅企業副產的四氯化硅或有機硅企業副產的甲基三氯硅烷、甲醇制氫或氯堿廠副產氫氣和自來水為原料，副產的氯化氫用水吸收制成鹽酸外售或是輸送給多晶硅或有機硅企業作為原料。反應式為：SiCl₄+2H₂+O₂→SiO₂+4HCl。

沸騰氯化法氧氯化鋯需要氯氣、鋯英砂(硅酸鋯)、石油焦、金屬硅(或碳化硅或二者混合物)為原料，生產過程中先生成四氯化鋯和四氯化硅，四氯化硅經提純作為副產品，四氯化鋯再與水反應生成氧氯化鋯和鹽酸。

反應式為：ZrSiO₄+4C+4Cl₂→ZrCl₄+SiCl₄+4CO

ZrSiO₄+2C+4Cl₂→ZrCl₄+SiCl₄+2CO₂

Si+2Cl₂→SiCl₄

SiC+2Cl₂→SiCl₄+C

ZrCl₄+9H₂O→ZrOCl₂·8H₂O+2HCl

生產過程中需要的原料一般靠外界輸入，造成運輸成本高，尤其是氯氣的運輸危險性大、費用高。副產品四氯化硅直接賣給下游用戶，運輸費用高昂，成本高，沒有深加工利用，附加值低。副產品鹽酸濃度一般低于20％，大部分濃度4％-8％，難以有效利用，若將其提濃，則需要消耗大量能量，提高了生產成本，而且鹽酸的用途有限，價值很低。四氯化鋯再與水反應生成氧氯化鋯和鹽酸的過程中消耗大量的水，需從外界獲得，造成生產水耗很高。生產過程中副產大量氯化尾氣，主要成分為一氧化碳，一般用作鍋爐燃料以獲得蒸汽作為生產過程中所需的熱源。但依然無法滿足項目所需能量需求，仍需外界提供蒸汽。