多晶硅副產(chǎn)物四氯化硅的利用分析

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1、多晶硅副產(chǎn)物四氯化硅的利用分析身份證號碼：650121198503130435新疆烏獸木齊830011近幾年來，我國的多晶硅產(chǎn)業(yè)開始蓬勃發(fā)展，然而在多晶硅生產(chǎn)過程中,其副產(chǎn)物四氯化硅的污染問題卻H漸嚴(yán)重?？茖W(xué)利用四氯化硅，降低環(huán)境污染己經(jīng)發(fā)展成為多晶硅牛.產(chǎn)企業(yè)亟待解決的問題。文章從四個方面對四氯化硅的利用途徑進行了探討。關(guān)鍵詞：多晶硅；副產(chǎn)物；四氯化硅；利用一、生產(chǎn)氣相法白炭黑通常情況下，將四氯化硅放入氫氧火焰中，發(fā)生水解反應(yīng)，所的產(chǎn)物即為氣相法白炭黑。該工藝主要步驟為：第一，把四氯化硅放入精餾塔對其進行精餾，然后放在蒸發(fā)器皿中，進行加熱，把過濾后的干燥空氣當(dāng)作載體，放入合成水解爐，在高溫

2、環(huán)境下，四氯化硅將會氣化；第二，把經(jīng)過除塵處理的氫氣與空氣送進合成水解爐。在約為1800°C的溫度下，氣化的四氯化硅和空氣發(fā)生氣象水解反應(yīng)，生成的產(chǎn)物為氣相二氧化硅，其與氣體發(fā)生反應(yīng)生成氣溶膠，旋風(fēng)分離器把把聚集而成的大顆粒收集起來，然后再放入氯化氫解吸塔，直至氣相氫氧化硅的PH值達到4-6時，即完成了成品。雖然合成氣相法白炭黑的原理很簡單，但是操作流程卻比較復(fù)雜，而且在生產(chǎn)過程中，仍有一些技術(shù)難題尚未解決。為了生產(chǎn)高品質(zhì)的產(chǎn)品，就必須嚴(yán)格控制原料、設(shè)備與工序，保證生產(chǎn)過程平穩(wěn)進行。然而卡博特等外國大公司已經(jīng)壟斷了國內(nèi)的氣相法白炭黑市場，當(dāng)前只有氯堿化工股份有限公司、沈陽化工股份有限公司與廣

3、州吉必盛科技實業(yè)有限公司這三個企業(yè)獨立擁有生產(chǎn)技術(shù)。因此，我國的研究人員必須要認(rèn)真摸索，不斷對氣相法白炭黑生產(chǎn)技術(shù)進行改進,在開發(fā)應(yīng)用過程中，高度重視知識產(chǎn)權(quán)，力爭達到國際生產(chǎn)水平。二、生產(chǎn)三氯氫硅（一）熱氫化技術(shù)在125CTC的高溫下，四氯化硅和氫氣發(fā)生反應(yīng)生成氯化氫與三氯化硅,上述反應(yīng)即為熱氫化技術(shù)的原理。在具體操作中，把石墨棒作為加熱材料，通過電加熱把反應(yīng)器內(nèi)的溫度控制在1250°C,壓力控制在0.6MPa左厶。四氯化硅與氫氣的流量比為1:（3-4），充分混合后，把溫度升至200-300°C,將其送入反應(yīng)器中，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。在該生產(chǎn)過程中，至少消耗6kW.h的電能才能生產(chǎn)一千克的三氯氫

4、硅，三氯氫硅的收率與四氯化硅的單程轉(zhuǎn)化率相同，均為20%。在生產(chǎn)過程中，還需要配備三氯氫硅合成裝置和氣體分離裝置，需要投入大量的資金，而且裝置的占地面積人。此外，該工藝流程比較復(fù)雜，反應(yīng)的溫度較高，設(shè)備的操作難度較大；原料必須具有較高的純度，生產(chǎn)出的二氯硅烷處理難度較大；耗費的能量過高，最終的轉(zhuǎn)化率卻較低。所以，相關(guān)技術(shù)人員還需要去解決熱氫化技術(shù)轉(zhuǎn)化過程中的技術(shù)難題。（二）氯氫化技術(shù)在500°C的高溫下，四氯化硅、氫氣、氯化氫、硅粉發(fā)生反應(yīng)生成三氯氫硅，該項技術(shù)即為氯氫化技術(shù)，也可以稱為冷氫化技術(shù)。該工藝技術(shù)包含的優(yōu)點較多：第一，裝置簡單、占地面積較小，投資較??；第二，反應(yīng)的溫度較低，而且操

5、作比較穩(wěn)定；第三，對原料純度沒有過高的要求，產(chǎn)生的副產(chǎn)物二氯硅烷能夠與四氯化硅發(fā)生歧化反應(yīng)生成三氯氫硅；第四，消耗的能量較低，具冇較高的轉(zhuǎn)化率，消耗lkW.h的電能就能夠生產(chǎn)出一千克的三氯氫硅。氫氯化技術(shù)能夠把多晶硅生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二氯硅烷轉(zhuǎn)化成三氯氫硅，使多晶硅生產(chǎn)實現(xiàn)了密閉循環(huán)，冇效避免了污染排放。然而該項生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)被少數(shù)發(fā)達國家壟斷。三、生產(chǎn)硅酸乙酯在工業(yè)上，生產(chǎn)硅酸乙酯的主要方法就是利用乙醇與四氯化硅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。硅酸乙酯被廣泛用于冇機硅化合物的生產(chǎn)中，冇機硅化合物的應(yīng)用前景比較廣闊。可以充分利用多晶硅副產(chǎn)物四氯化硅生產(chǎn)硅酸乙酯，然而當(dāng)前國內(nèi)的生產(chǎn)水平較低，大部分廠家在處理四氯化硅

6、的時候引發(fā)了二次污染，所以相關(guān)技術(shù)研究人員還需要不斷對生產(chǎn)工藝進行改進。四、生產(chǎn)光纖四氯化硅是合成光纖的主要原料，必須對其進行嚴(yán)格提純，消除含氫化合物、冇害的過渡金屬和膠體等雜質(zhì)。提純四氯化硅主要冇吸附法、精餾法與部分水解法三種方法。吸附法就是利用化合物中各組分具有不同的化學(xué)鍵極性，可以對其進行分離。四氯化硅是無偶極矩，包含的氯化鋁等雜質(zhì)是偶極矩極人的不對稱分子,因此可以利用極性吸附劑把雜質(zhì)吸附出來。精餾法的原理則是四氯化硅的相對揮發(fā)度與其他雜質(zhì)氯化物存在差異，可以對其進行分離。利用二級精餾法對四氯化硅進行提純，最終制備的光纖完全達到了光纖合成的質(zhì)量要求。精餾法的優(yōu)點有：成本低、工藝簡單、效

7、果好、產(chǎn)量大，是一種理想的四氯化硅提純方法。然而關(guān)于CuCI2、BCI3、AICI3等極性雜質(zhì)，去除難度較大，特別是雜質(zhì)磷、硼鹵化物，徹底分離的難度更大。在實際生產(chǎn)過程中，可以把吸附法和精餾法組合起來。利用吸附法去除分離難度較大的氯化硼與部分含氫化合物，利用精餾法去除和四氯化硅存在較大揮發(fā)度差異的雜質(zhì)，使四氯化硅達到較高的純度。還有一種提純四氯化硅常用的方法為部分水解法。由于四氯化硅不容易水化、水解，不容易被