氣相白炭黑項目廢氣、廢水的綜合利用

趙福玲 ，朱曉紅 ，楊朝陽 ，劉 曦

(1.焦作煤業(集團)合晶科技有限責任公司，河南焦作 454000;2.焦作市環境監測站，河南焦作 454000)

多晶硅企業遍地開花之后，國家出臺各相關政策以避免該行業的高能耗、高污染。目前多晶硅項目普遍采用改良西門子法，配以氫化項目，使生產系統能閉路循環。我公司在此基礎上，再配以氣相白炭黑項目，用以消耗部分四氯化硅，使整個生產循環更加充分、合理(流程見圖1)。

圖1 多晶硅項目流程圖

氣相白炭黑(即氣相二氧化硅)，是一種白色、無毒、無味、無定形的納米級無機精細化工產品，原生粒徑在7～40 nm、比表面積在70～400 m2/g之間［1］，具有粒徑小、比表面積大、表面活性高的特性，在膠黏劑、橡膠、涂料、油墨等領域廣泛應用，具有較好的市場前景。此技術長期以來被國外所壟斷，在國內也僅有少數幾家在生產。

1 白炭黑項目廢氣、廢液的綜合利用

我公司氣相白炭黑生產工藝是四氯化硅在氫氧焰中高溫水解，生成納米級氣相二氧化硅［2－4］。生產過程分為原料處理、產品合成、產品分離、尾氣吸收四個工序。

在生產過程中，廢氣來源有鹽酸生產尾氣、四氯化硅高位槽排空廢氣、鹽酸儲罐尾氣以及物料輸送及包裝尾氣;廢水來源有地面沖洗及化驗室廢水、洗滌酸廢水、四氯化硅高位槽排空廢氣淋洗水以及生活污水。為妥善處理其中的廢氣、廢水，工藝敘述如下(流程圖見下頁圖2):

①將鹽酸生產尾氣通入堿洗塔噴淋。采用燒堿溶液進行噴淋，可得到次氯酸鈉溶液(濃度可高達10%)，作為該項目的副產品外售。②四氯化硅高位槽排空尾氣通入淋洗塔進行噴淋，同時將淋洗水直接送三級吸收塔替代部分一次水使用，不僅可以節約一次水用量，同時也避免了對淋洗水的處理和資金投入。③地面沖洗及化驗室廢水替代部分一次水，經離心分離后送四氯化硅高位槽排空尾氣淋洗塔用作淋洗水。④鹽酸儲罐尾氣采用負壓收集和水吸收處理方法，吸收后的稀酸溶液補充到濃酸罐進行循環吸收氯化氫，即得到洗滌酸廢水。洗滌酸廢水中含有少量的二氧化硅，通過對工藝的改進，減少了其中二氧化硅的含量，從而得到酸質透明的鹽酸，品質滿足化工行業《副產鹽酸》(HG/T3783－2005)標準要求，可直接外售，獲取良好的經濟效益，同時避免了對洗滌酸廢水的中和處理，減少了工程投資。

2 實施效果

①廢氣處理按照上述方案實施后，經環境監測，廢氣中的氯化氫、氯氣的排放濃度均低于《大氣污染物綜合排放標準》，從而證明上述方案確實可行，且對環境影響很小。

②副產品次氯酸鈉品質良好，其中游離氯含量能達到9%，按照2 000 t/a的白炭黑生產能力，每年可得將近2 700 t的次氯酸鈉。

③副產品鹽酸能達到26%以上，通常銷售給凈水劑廠家等，每年可得將近18 000 t的鹽酸。

圖2 氣相白炭黑廢氣、廢液工藝流程

3 總結

綜上所述，氣相白炭黑項目作為多晶硅項目的配套環保設施，以多晶硅項目生產過程中副產的高純四氯化硅為原料，變廢為寶，延伸了企業產品生產鏈，體現了循環經濟的發展理念。將廢氣、廢水進行綜合利用，最大限度地利用了能源與生產設備，更有利于系統的節能降耗，發揮裝置最大的經濟效益。在獲取副產品的同時，減少了“三廢”的產生，實現了工業廢水系統的閉路循環，為企業贏得良好的環境效益和社會效益。

［1］段先健，吳利民.氣相法白炭黑在硅橡膠中的應用［J］.有機硅氟資訊，2005，(7):39－41.

［2］范正平，劉 敏.我國白炭黑工業的現狀與發展［J］.中國橡膠，2008，24(19):4－9.

［3］李 株.氣相法白炭黑的應用［J］.化工新型材料，2001，29(7):21－23.

［4］李炳炎.白炭黑生產應用現狀和趨勢［J］.無機鹽工業，2000，32(6):26－28.