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有机硅废触体的综合利用

时间:2022-03-25 08:17:45 来源:网友投稿

摘 要:简要介绍了有机硅废触体的形成原因及其危害,重点介绍了废触体的主要利用方法,并对废触体的综合利用提出了建议。

关键词:废触体;铜;硅;氯硅烷

1 前言

在有机硅直接法生产工艺中,铜、锌用来促进主产物二甲基二氯硅烷(简称M2)合成,二者与硅单体粉末的混合物被称为触体。随着反应的进行,触体活性下降会引起M2收率降低,此时需更换新的触体;另外,随着硅粉的不断消耗,颗粒变小、表面污染严重的细粉需定期排出。这两部分废渣称为废触体,其主要成分为65~80%硅、3~20%铜、1~10%碳、0.05~2.0%锌等。由于有机硅废触体为细小粉尘,遇空气极易起火,对有机硅单体生产企业来说,安全隐患严重。近年来我国有机硅生产产能不断扩大,废触体产量也不断增加,若能回收利用,则具有积极的社会意义和显著的经济效益。

2 有机硅废触体的综合利用

2.1 废触体中回收铜硅

酸式氧化浸渍法回收铜锌。通常用强氧化性的酸或含强氧化剂的酸溶液浸渍废触体,使铜催化剂氧化为二价铜离子,再加入还原性铁粉、铝粉等还原剂将铜离子置换为单质铜,此法较为常见且已经工业化。用还原剂还原铜盐溶液时还可将铜部分氧化得到由单质铜、氧化铜、氧化亚铜三种物质组成的三元铜催化剂,收率大于90%。

碱式氧化法回收铜锌。采用含氧化剂的氨-铵盐混合溶液浸渍废触体,分离后可得铜氨、锌氨的络合溶液与含硅固体,固体洗涤干燥得到硅粉;络合溶液蒸氨可析出铜化合物沉淀,沉淀洗涤干燥可得氧化铜粉末;含锌母液中加入铵盐,调节温度、pH可得到锌化合物沉淀,沉淀經洗涤干燥可得氧化锌粉末;此法制得氧化铜的收率和纯度均高于95%。此外,向氨浸得到的溶液中加入亚硫酸根化合物,蒸氨还原后酸化、沉淀、高温陈化亦可得含锌溶液及沉淀,沉淀经处理可得氧化亚铜粉末和氧化铜粉末,含锌溶液经处理可得到氧化锌粉末,将氧化锌、铜、氧化铜、氧化亚铜粉末混合研磨,可得到铜系复合催化剂。

煅烧法回收硅粉制备硅溶胶。将废触体氨浸得到的混合液经过滤洗涤可得硅含量较高的固体滤渣;将滤渣经酸浸、过滤、洗涤可得到硅粉;硅粉在一定温度下水中分散搅拌、活化,可得硅-水悬浊液,再加入催化剂并搅至反应结束,静置过滤可得硅溶胶。

2.2 废触体制备三氯氢硅和四氯化硅

三氯氢硅的制备。把废触体与经干燥处理的氯化氢气体及稀释气体(四氯化硅、三氯氢硅、惰性气体、氮气或混合气,其作用一是稀释氯化氢、控制反应速度,一是作为热量载体控制反应温度)在加热条件下进行气固相直接法合成制备三氯氢硅。如:将废触体装入流化床中升温至300℃左右通入氯化氢和稀释气体,在一定反应压力和气速下反应,生成的气体经除尘、冷凝即可得到纯度≥85%的三氯氢硅,硅转化率≥70%。

四氯化硅的制备。以有机硅废触体为原料与氯气进行气固相直接法合成反应可制备四氯化硅,采用四氯化硅作为载气参加换热,四氯化硅的纯度≥90%,硅转化率≥85%。

2.3 废触体制备催化剂载体

用废触体作为载体可制成煤制天然气的催化剂,利用有机硅废触体热稳定性好、热传导率高、廉价易得等优点,将其于300℃煅烧后破碎、筛分、酸洗,固渣洗至中性,烘干球磨后作为载体,结合多孔无机氧化物的表面修饰技术,可得到一种有机硅废触体负载的镍基甲烷化催化剂,不仅可提高催化剂的炕烧结和抗积碳性能,而且可实现废触体的高值化利用。

3 开发建议

关于有机硅废触体的利用方法建议如下:提高有机硅直接法生产工艺水平,延长触体使用寿命;采用常规氧化浸渍结合金属置换的方法回收铜硅,以实现循环利用;若企业易获得廉价氯甲烷或氯化氢,还可考虑转化成三氯氢硅,既可以废治废,又能拓展产业链;作为催化剂载体向催化剂生产企业进行推广。

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