多晶硅副产物四氯化硅综合利用与研究现状.pdf

《多晶硅副产物四氯化硅综合利用与研究现状.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、垫!!叁篁丝塑l叁篁!!!塑2堡堕壅壑：一：：：：=星旦墅多晶硅副产物四氯化硅综合利用与研究现状■漆江锋。胡泊■江西省建筑材料工业科学研究设计院，江西南昌330001摘要：本文综述了多晶硅副产物四氯化硅综合利用的处理方法和应用研究现状。详细介绍了四氯化硅的特性，和以其为原料生产白炭黑、硅酸乙酯、光纤和三氯氢硅的工艺技术和制备原理，分析这些产品的经济社会效益，并对多晶硅产业的发展提出建议。关键词：多晶硅四氯化硅白炭黑硅酸乙酯光纤三氯氢硅在当今化石能源日趋紧张、生态环境不堪负荷的情形下，太阳能作为可再生能源日益受到人们的重视，着重发展清洁能源已是大

2、势所趋。世界各国将太阳能光伏发电作为新能源发展的重点，多晶硅作为太阳能产业发展所需的重要工业原料而成为投资热点，从而刺激了多晶硅的市场需求。大多数企业采用改良西门子法工艺，生产多晶硅过程中产生大量的副产物四氯化硅。四氯化硅是一种极其活泼的化合物，在潮湿的空气中易水解生成氯化氢从而形成雾状气体，一旦四氯化硅泄漏，据对土壤、植被、食品、水源等所造成的污染及残留情况的监测显示，在污染源周围巧米内的土壤和植被中，四氯化硅的残留相当严重。随着我国多晶硅总产量的迅速提高，多晶硅生产中产生的最主要的副产物四氯化硅的安全和环保问题目益突出。所以，要消除多晶硅副

3、产物四氯化硅所产生的危害，必须回收四氯化硅，并对四氯化硅资源化。1四氯化硅的特性四氯化硅(Silicontetraehloride)，是硅和氯结合在一起的～种最简单的无机化合物，分子量是169。9，密度是1．483；∥m3(25℃)，熔点为一70℃，沸点为56．8℃。四氯化硅常温下是无色透明发烟液体，具有难闻的窒息性气味，在潮湿空气中由于水解和生成氯化氢而冒烟，在干燥的空气或者氧气中加热可以生成氯氧化硅；于氢作用时生成三氯硅烷和其他氯代硅烷；与胺、氮能迅速反应生成氮化硅聚合物；还能与醇、酚反应生成硅酸酯类：与有机金属化合物反应生产有机硅烷。用于

4、制造有机硅化合物，如硅酸酯、有机硅油、高温绝缘漆、有机硅树脂和耐热衬垫材料；高纯度四氯化硅可以制造多晶硅、高纯二氧化硅、石英纤维的材料；军事工业用于制造烟幕弹；冶金工业中用于制造耐腐蚀的硅铁；铸造工业中用作脱模剂。2四氯化硅生产白炭黑2．1白炭黑的物理化学性质白炭黑是无定形硅酸及硅酸盐的总称，主要指气相法二氧化硅和沉淀法二氧化硅，白炭黑属于硅系补强型粉体材料。白炭黑常采用Si02①H20表示其组成，式中的H20是指白炭黑表面存在的羟基。纯度高的白炭黑，其Si02含量可达99．8％，熔点为1750℃，是重要的硅系无机化工原料¨‘3J。自炭黑很容易

5、吸潮，吸潮后变成聚合细微粒，粒径为l一50v,m。白炭黑具有比表面积大和多孔性的特点，这些特点使得其在生胶中拥有良好的分散性能。2．2四氯化硅沉淀法生产白炭黑沉淀法是将四氯化硅水解生成的硅酸再经分解而制得白炭黑，这种方法制备的白炭黑中Si02含量约90％，工业需求大，通常作为一种橡胶补强填料使用。国内的白炭黑生产厂家大多采用这种生产工艺制备白炭黑。沉淀法主要包括硫酸沉淀法、盐酸沉淀法、硝酸沉淀法和二氧化碳沉淀法，其中硫酸沉淀法和盐酸沉淀法较常用。(1)硫酸沉淀法。硫酸沉淀法(俗称一步法)是采用硫酸与硅酸钠进行反应，反应先缩合成溶胶，溶胶中的胶团

6、再进一步以氛键或硅氧键结合而形成葡萄状的二次粒子HJ。其反应原理如下：Na2Si03+H20+H2S04-*Na2S04+Si02·nH20该法的反应条件如时间、酸度、温度等都对所得产品的质量有很大影响。硅酸钠溶液中含有复杂的硅酸聚合体及其中的杂质如Fe3+、A1“、ca“等电解质的存在能够促使形成硅酸凝块，从而对白炭黑产品的质量影响严重。白炭黑产品的结构和分散性都直接或间接的受到反应体系中硅酸钠溶液浓度的影响。适当地提高制备过程中的酸化温·24·度，能够促使硅酸凝聚现象的发生，加快硅酸分子间的脱水缩合反应，从而形成白炭黑微粒，有利于提高白炭黑

7、产品的质量，然而温度过高容易导致粒子增长过大而使得白炭黑产品的质量下降。目前，工业上主要采用硫酸沉淀法来生产制备白炭黑产品，这种方法又分为稀酸反应制备法和浓酸反应制备法。(2)盐酸沉淀法。盐酸沉淀法，也就是俗称的二步法，该法是先将盐酸和硅酸钠溶液进行反应制备得到晶种，然后再将盐酸、硅酸钠溶液及第一步制备得到的晶种一同加入反应釜中进行反应、熟化，其反应原理女Ⅱ下：Na2Si03+H20+HCI---,NaCl+Si02．H20采用此种沉淀法制备白炭黑的过程中，应控制pH在6．0～8．0的范围内，反应温度在50～80℃的范围内。2．3四氯化硅气相法

8、生产白炭黑气相法白炭黑是一种多功能的添加剂，可起到补强、增稠、触变、抗沉淀、消光等作用。它是一种在世界范围内真工业化的纳米材料。气相法白炭黑耐高温、不