一种硅晶片加工清洗废液资源化回收方法技术

本发明专利技术提供一种硅晶片加工清洗废液资源化回收方法，包括以下步骤：1）氟硅酸化：向硅晶片加工清洗废液中加入石英粉进行反应，然后进行压滤，得到第一滤液和第一滤渣；2）除氟：向步骤1）得到的第一滤液中加入硫酸钠/硫酸钾进行反应，然后进行压滤，得到第二滤液和第二滤渣，第二滤渣为氟硅酸钠/氟硅酸钾；3）蒸馏：步骤2）得到的第二滤液减压蒸馏得到硝酸和蒸馏母液，将蒸馏母液冷却压滤，得到第三滤液和第三滤渣，第三滤液为稀硫酸，第三滤渣为硫酸钠/硫酸钾。本发明专利技术将硅晶片加工清洗废液中硅、氟、硝充分利用，没有二次污染，其中硅与氟均用来生产氟硅酸钠/氟硅酸钾，硝酸再循环使用，降低废酸的处置成本，工艺简单，成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于危废领域，具体涉及到一种硅晶片加工清洗废液资源化回收方法。
技术介绍
本专利技术所述的硅晶片加工清洗废液指的硅晶片生产中，采用化学方法去除硅晶片表面污染物过程中所形成的氢氟酸、硝酸等废液。在硅晶片生产工艺中，有超过20％以上部分涉及到清洗，硅晶片表面残留的污染物会对产品的性能、可靠性和成品率造成很大的影响，因此，硅晶片的清洗技术在硅晶片加工工艺中具有重要的作用。目前主要采用氢氟酸、硝酸等作为主要的清洗液。在清洗过程中，清洗液中的杂质不断的富集，当达到一定的浓度后，清洗效果变差，直接影响到产品的品质，因此经过多次使用后，清洗液失效而不能重复使用。以往处理这种废液的方法是加入石灰中和后废弃，但是硝酸的价格不低，而且中和后会引起二次污染，大大浪费了其中的资源。关于硅晶片清洗废液资源化回收方法的专利很少，CN104261349A中公开了一种从电子废酸中回收氢氟酸和硝酸的工艺方法，向废酸中加入无机盐如硝酸铯等对废酸进行盐析精馏，分别得到馏分产品硝酸与氢氟酸，达到硝酸与氢氟酸分离的目的。但废酸中含有一定的硅酸，精馏过程中管道内会有硅胶产生而造成管道堵塞，而且废酸的腐蚀能力强，对材质有很严格的要求，设备成本高，设备寿命短。
技术实现思路
本专利技术主要针对硅晶片加工清洗废液在中和处理过程中产泥量大，填埋处理费用高，处理过程中二次污染等问题，本专利技术改变传统的中和沉淀模式，提供了一种既能对硅晶片加工清洗废液进行综合利用，产生经济效益，又能使得其处理后可以达标排放或者作为湿法冶金工序配酸使用。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种硅晶片加工清洗废液资源化回收方法，包括以下步骤：1)氟硅酸化：向硅晶片加工清洗废液中加入石英粉进行反应，然后进行压滤，得到第一滤液和第一滤渣；2)除氟：向步骤1)得到的第一滤液中加入硫酸钠/硫酸钾进行反应，然后进行压滤，得到第二滤液和第二滤渣，第二滤渣为氟硅酸钠/氟硅酸钾；第二滤渣氟硅酸钠/氟硅酸钾压滤性能好，产品质量达到工业级一级标准，可以作为产品对外销售；3)蒸馏：步骤2)得到的第二滤液减压蒸馏得到蒸馏气相和蒸馏液相，蒸馏气相为硝酸；将蒸馏液相冷却压滤，得到第三滤液和第三滤渣，第三滤液为稀硫酸，第三滤渣为硫酸钠/硫酸钾；采用减压蒸馏，将除氟后的硅晶片加工清洗废液中的硝酸全部蒸发出来，收集后的硝酸杂质含量低，氟离子浓度小于1g/l，可以返回硅晶片加工工序重新配制清洗液；第三滤液稀硫酸可以作为湿法冶金工序配酸或石灰中和后外排处理。硅晶片加工清洗废液指的硅晶片生产中，采用化学方法去除硅晶片表面污染物过程中所形成的氢氟酸、硝酸等废液，F离子的浓度为10～200g/l，硝酸的浓度为50～300g/l。优选地，步骤1)中，石英粉与硅晶片加工清洗液中F离子的摩尔比为0.2-1：1，如0.2-0.45：1、0.45-0.63：1或0.63-1：1。硅晶片加工清洗液中F离子是指氢氟酸的F离子。优选地，步骤1)中，石英粉的粒径为200-1000目以上。优选地，步骤1)中，反应温度为40-60℃，反应时间为2-6小时。优选地，步骤1)得到的第一滤渣返回步骤1)重复使用。优选地，步骤2)中，硫酸钠/硫酸钾与硅晶片加工清洗液中F离子的摩尔比为0.3-1：1，如0.3-0.61：1、0.61-0.76：1或0.76-1：1。优选地，步骤2)中，反应温度为常温，反应时间为0.5-2小时。优选地，步骤2)中，滤液中的氟含量为1g/l以下。优选地，步骤3)中，减压蒸馏的压力为-0.06MP以上的负压。优选地，步骤3)得到的第三滤渣返回至步骤2)中使用。本专利技术的原理是：硅晶片加工清洗废液中含有一定的氢氟酸、硝酸等成分，加入二氧化硅例如石英粉，可以将清洗废液中的氢氟酸转化为氟硅酸，再加入一定的硫酸钠/硫酸钾，可以将清洗废液中的氟降低到1g/l之内。涉及到的主要化学反应如下(以硫酸钠为例)：SiO2+HF→H2SiF6H2SiF6+Na2SO4→Na2SiF6+H2SO4除氟后的混合液中采用减压蒸馏方法，可以将其中的硝酸全部蒸发出来，蒸馏残液冷却后，硫酸钠/硫酸钾从稀硫酸液中饱和析出，压滤后返回至步骤2)中使用。滤液稀硫酸可以直接用石灰中和后外排或者用于湿法冶金配酸使用。本专利技术的有益效果：与现有的硅晶片加工清洗废液处理技术对比，本专利技术采用先把清洗废液中的氟转化为氟硅酸钠/氟硅酸钾产品，再采用减压蒸馏的方法将其中的硝酸蒸发出来，回收方法中没有其他危废产生，而且生产工艺简单，易于操作，对设备的防腐要求不高，处置成本低，对氟、硝酸的利用率高，容易实现大规模生产。附图说明图1为本专利技术的的工艺流程图。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。以下实施例采用图1的工艺流程进行硅晶片加工清洗废液资源化回收。实施例1(1)取硅晶片加工清洗废液500ml，其中氟为35g/l，硝酸140g/l。向其中加入325目石英粉11克，在40℃下搅拌反应2小时后抽滤，得到第一滤液和第一滤渣，得到的第一滤渣可返回本步骤重复使用；(2)向第一滤液中加入39克元明粉(硫酸钠)，在常温下搅拌反应30分钟后抽滤，得到第二滤液和第二滤渣，第二滤液中氟含量为0.9g/l，第二滤渣为氟硅酸钠，其参数如下：项目GB23936-2009一级品第二滤渣氟硅酸钠，％≥98.599游离酸(以HCl计)，％≤0.150.1氯化物(以Cl计)，％≤0.20.1水不溶物，％≤0.50.2(3)第二滤液在-0.06MPa下蒸馏，得到蒸馏气相硝酸和蒸馏液相，硝酸中氟离子浓度小于1g/l，蒸馏液相中检测不到硝酸根含量；将蒸馏液相冷却压滤，得到第三滤液和第三滤渣，第三滤液为稀硫酸，第三滤渣为硫酸钠，得到的硫酸钠滤渣可返回至步骤(2)使用。实施例2(1)取硅晶片加工清洗废液500ml，其中氟为35g/l，硝酸140g/l。向其中加入350目石英粉55克，在60℃下搅拌反应6小时后抽滤，得到第一滤液和第一滤渣，得到的第一滤渣可返回本步骤重复使用；(2)向第一滤液中加入130克元明粉(硫酸钠)，在常温下搅拌反应120分钟后抽滤，得到第二滤液和第二滤渣，第二滤液中的氟含量为0.3g/l，第二滤渣为氟硅酸钠，其参数与实施例1中得到的氟硅酸钠参数相同；(3)第二滤液在-0.095MPa下蒸馏，得到蒸馏气相硝酸和蒸馏液相，硝酸中氟离子浓度小于1g/l，蒸馏液相中检测不到硝酸根含量；将蒸馏液相冷却压滤，得到第三滤液和第三滤渣，第三滤液为稀硫酸，第三滤渣为硫酸钠，得到的硫酸钠滤渣可返回至步骤(2)使用。实施例3(1)取硅晶片加工清洗废液500ml，其中氟为35g/l，硝酸140g/l。向其中加入325目石英粉25克，在50℃下搅拌反应4小时后抽滤，得到第一滤液和第一滤渣，得到的第一滤渣可返回本步骤重复使用；(2)向第一滤液中加入100克元明粉(硫酸钠)，在常温下搅拌反应40分钟后抽滤，得到第二滤液和第二滤渣，第二滤液中的氟含量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅晶片加工清洗废液资源化回收方法，其特征在于，包括以下步骤：1)氟硅酸化：向硅晶片加工清洗废液中加入二氧化硅进行反应，然后进行压滤，得到第一滤液和第一滤渣；2)除氟：向步骤1)得到的第一滤液中加入硫酸钠/硫酸钾进行反应，然后进行压滤，得到第二滤液和第二滤渣，第二滤渣为氟硅酸钠/氟硅酸钾；3)蒸馏：步骤2)得到的第二滤液减压蒸馏得到蒸馏气相和蒸馏液相，蒸馏气相为硝酸；将蒸馏液相冷却压滤，得到第三滤液和第三滤渣，第三滤液为稀硫酸，第三滤渣为硫酸钠/硫酸钾。

【技术特征摘要】
1.一种硅晶片加工清洗废液资源化回收方法，其特征在于，包括以下步骤：1)氟硅酸化：向硅晶片加工清洗废液中加入二氧化硅进行反应，然后进行压滤，得到第一滤液和第一滤渣；2)除氟：向步骤1)得到的第一滤液中加入硫酸钠/硫酸钾进行反应，然后进行压滤，得到第二滤液和第二滤渣，第二滤渣为氟硅酸钠/氟硅酸钾；3)蒸馏：步骤2)得到的第二滤液减压蒸馏得到蒸馏气相和蒸馏液相，蒸馏气相为硝酸；将蒸馏液相冷却压滤，得到第三滤液和第三滤渣，第三滤液为稀硫酸，第三滤渣为硫酸钠/硫酸钾。2.根据权利要求1所述的铝抛光废磷酸液资源化回收方法，其特征在于，步骤1)中，二氧化硅与硅晶片加工清洗液中F离子的摩尔比为0.2-1：1。3.根据权利要求1所述的铝抛光废磷酸液资源化回收方法，其特征在于，步骤1)中，二氧化硅的粒径为200-1000目。4.根据权利要求1所述的铝抛光废磷酸液资源化回收方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵志安，易飞鸿，
申请(专利权)人：池州西恩新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34