多晶硅副产物四氯化硅的利用分析

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1、多晶硅副产物四氯化硅的利用分析身份证号码：650121198503130435新疆乌兽木齐830011近几年来，我国的多晶硅产业开始蓬勃发展，然而在多晶硅生产过程中,其副产物四氯化硅的污染问题却H渐严重。科学利用四氯化硅，降低环境污染己经发展成为多晶硅牛.产企业亟待解决的问题。文章从四个方面对四氯化硅的利用途径进行了探讨。关键词：多晶硅；副产物；四氯化硅；利用一、生产气相法白炭黑通常情况下，将四氯化硅放入氢氧火焰中，发生水解反应，所的产物即为气相法白炭黑。该工艺主要步骤为：第一，把四氯化硅放入精馏塔对其进行精馏，然后放在蒸发器皿中，进行加热，把过滤后的干燥空气当作载体，放入合成水解炉，在高温

2、环境下，四氯化硅将会气化；第二，把经过除尘处理的氢气与空气送进合成水解炉。在约为1800°C的温度下，气化的四氯化硅和空气发生气象水解反应，生成的产物为气相二氧化硅，其与气体发生反应生成气溶胶，旋风分离器把把聚集而成的大颗粒收集起来，然后再放入氯化氢解吸塔，直至气相氢氧化硅的PH值达到4-6时，即完成了成品。虽然合成气相法白炭黑的原理很简单，但是操作流程却比较复杂，而且在生产过程中，仍有一些技术难题尚未解决。为了生产高品质的产品，就必须严格控制原料、设备与工序，保证生产过程平稳进行。然而卡博特等外国大公司已经垄断了国内的气相法白炭黑市场，当前只有氯碱化工股份有限公司、沈阳化工股份有限公司与广

3、州吉必盛科技实业有限公司这三个企业独立拥有生产技术。因此，我国的研究人员必须要认真摸索，不断对气相法白炭黑生产技术进行改进,在开发应用过程中，高度重视知识产权，力争达到国际生产水平。二、生产三氯氢硅（一）热氢化技术在125CTC的高温下，四氯化硅和氢气发生反应生成氯化氢与三氯化硅,上述反应即为热氢化技术的原理。在具体操作中，把石墨棒作为加热材料，通过电加热把反应器内的温度控制在1250°C,压力控制在0.6MPa左厶。四氯化硅与氢气的流量比为1:（3-4），充分混合后，把温度升至200-300°C,将其送入反应器中，发生化学反应。在该生产过程中，至少消耗6kW.h的电能才能生产一千克的三氯氢

4、硅，三氯氢硅的收率与四氯化硅的单程转化率相同，均为20%。在生产过程中，还需要配备三氯氢硅合成装置和气体分离装置，需要投入大量的资金，而且装置的占地面积人。此外，该工艺流程比较复杂，反应的温度较高，设备的操作难度较大；原料必须具有较高的纯度，生产出的二氯硅烷处理难度较大；耗费的能量过高，最终的转化率却较低。所以，相关技术人员还需要去解决热氢化技术转化过程中的技术难题。（二）氯氢化技术在500°C的高温下，四氯化硅、氢气、氯化氢、硅粉发生反应生成三氯氢硅，该项技术即为氯氢化技术，也可以称为冷氢化技术。该工艺技术包含的优点较多：第一，装置简单、占地面积较小，投资较小；第二，反应的温度较低，而且操

5、作比较稳定；第三，对原料纯度没有过高的要求，产生的副产物二氯硅烷能够与四氯化硅发生歧化反应生成三氯氢硅；第四，消耗的能量较低，具冇较高的转化率，消耗lkW.h的电能就能够生产出一千克的三氯氢硅。氢氯化技术能够把多晶硅生产过程中产生的二氯硅烷转化成三氯氢硅，使多晶硅生产实现了密闭循环，冇效避免了污染排放。然而该项生产技术已经被少数发达国家垄断。三、生产硅酸乙酯在工业上，生产硅酸乙酯的主要方法就是利用乙醇与四氯化硅发生化学反应。硅酸乙酯被广泛用于冇机硅化合物的生产中，冇机硅化合物的应用前景比较广阔。可以充分利用多晶硅副产物四氯化硅生产硅酸乙酯，然而当前国内的生产水平较低，大部分厂家在处理四氯化硅

6、的时候引发了二次污染，所以相关技术研究人员还需要不断对生产工艺进行改进。四、生产光纤四氯化硅是合成光纤的主要原料，必须对其进行严格提纯，消除含氢化合物、冇害的过渡金属和胶体等杂质。提纯四氯化硅主要冇吸附法、精馏法与部分水解法三种方法。吸附法就是利用化合物中各组分具有不同的化学键极性，可以对其进行分离。四氯化硅是无偶极矩，包含的氯化铝等杂质是偶极矩极人的不对称分子,因此可以利用极性吸附剂把杂质吸附出来。精馏法的原理则是四氯化硅的相对挥发度与其他杂质氯化物存在差异，可以对其进行分离。利用二级精馏法对四氯化硅进行提纯，最终制备的光纤完全达到了光纤合成的质量要求。精馏法的优点有：成本低、工艺简单、效

7、果好、产量大，是一种理想的四氯化硅提纯方法。然而关于CuCI2、BCI3、AICI3等极性杂质，去除难度较大，特别是杂质磷、硼卤化物，彻底分离的难度更大。在实际生产过程中，可以把吸附法和精馏法组合起来。利用吸附法去除分离难度较大的氯化硼与部分含氢化合物，利用精馏法去除和四氯化硅存在较大挥发度差异的杂质，使四氯化硅达到较高的纯度。还有一种提纯四氯化硅常用的方法为部分水解法。由于四氯化硅不容易水化、水解，不容易被