多晶硅生产行业中间产物分析与利用

多晶硅生产行业中间产物分析与利用

张凯兴

新特能源股份有限公司，新疆 乌鲁木齐  830011

【摘 要】：多晶硅是半导体行业和太阳能电池产业的主要生产原料，在进行生产工作的过程中，通常采用改良西门子法，整体生产工艺还在不断研究完善中，从国内的发展情况来看，通常依靠进口原料进行多晶硅产业的生产工作，但是随着我国多晶硅的生产需求越发增加，传统工作模式下所使用的多晶硅制作方式，也较难以解决当前阶段的生产需求。在生产多晶硅物质的过程中，会出现大量的中间产物，比如四氯化硅，二氯二氢硅等。在开展生产工作的过程中，如果有效地进行中间产物的回收利用工作，那么会导致整体效益降低。在开展多晶硅生产的过程中，如果不进行中间产物的分析和利用工作，那么就放弃了获得更大经济效益的发展途径。因此多晶硅中间产物的回收利用工艺有更大程度的发展潜力。本文主要进行中间产物生产情况的介绍工作，了解中间产物的主要来源和造成危害，同时分析中间产物的利用情况，其中主要进行四氯化硅回收利用的分析工作，旨在为多晶硅生产行业提供具有总结价值的参考依据。

【关键词】：多晶硅生产行业；中间产物；利用

引言

随着全球新能源技术行业的发展潜力越来越大，在不断进行新能源开发工作的过程中，太阳能光伏产业作为典型的新能源技术产业，有着非常好的发展前景。多晶硅作为太阳能光伏产业的主要生产原料，也随之有了更大程度的发展。在生产多晶硅物质的过程中，会出现多种中间产物。如果放弃进行中间产物的再回收利用工作，那么这些中间产物就变成了生产废物，没有任何应用价值。但实际上进行有效的回收利用工作，中间产物的应用价值就能综合体现，从而提升多晶硅生产行业的发展效益，同时也能够提升多晶硅产业的环保发展水平。

1.中间产物来源与危害　

1.1中间产物来源　

现代多晶硅产业通常采用改良西门子法生产模式，在进行生产工作的过程中会出现大量中间产物，通常为二氯二氢硅和四氯化硅。二氯二氢硅是多种合成工序中的主要中间产物，其中主要来源于三氯氢硅的合成工序。在不断进行应用的过程中，所使用的材料设备中也会堆积大量中间产物。如果无法妥善这些产物的后续处理工作，也会造成多晶硅生产工作的极大阻碍，容易造成极大程度的安全隐患问题。

1.2副产物危害　

中间产物中的二氯二氢硅，其化学性质极为不稳定，在许多情况下容易造成燃烧爆炸以及分解问题。在正常空气状态下，非常容易引发爆炸事件。这种中间产物导致多晶硅生产行业面临着一定程度的危险因素。采用改良西门子法，进行多晶硅生产工作时，所产生的二氯二氢硅会对整体工作造成极大程度的危险隐患，还会造成不良影响。如果造成设备管道的堆积堵塞问题，会导致整体工作难以得到有效进展。如果堆积含量过多，非常容易造成爆炸事故和火灾事故。为了解决这类问题，可以采取以下几种工作方式，解决二氯二氢硅的危险问题，完成有效的处理工作。

其一，将二氯二氢硅输送回到还原炉中，采用气相沉积工艺，可以得到多晶硅物质，如果将二氯二氢硅适当添加到三氯氢硅中，也可以根据气相沉积反应原理，得到多晶硅物质。其二，利用反氢化反应原理，将二例二氢硅和四氯化硅按照技术比例进行充分融合，从而进行充分的化合反应。这不但可以解决环境污染问题，还能够将二氯二氢硅转化为其他制造原料，从而提升多晶硅产业的资源利用效率。

综合来看，中间产物虽然有很多安全隐患，但是进行科学处理工作，也可以变废为宝，不但能消除安全隐患，还能够提升中间产物的利用效率和生产价值。从整体角度来说，应当大力开展中间产物的综合利用工作，从而更大程度上提升多晶硅产业的经济效益，也能避免造成环境污染问题，实现经济发展和环境保护共同进行的多晶硅生产工作。

2.四氯化硅的综合应用

2. 1 气相白炭黑技术

气相法白炭黑技术的应用频率较高，同时应用价值也同样很高，是进行多晶硅物质生产工作的有效应用模式。气相白炭黑技术的转化效率较高，且工作模式非常新颖，在氢氧火焰中进行高温水解操作。我国部分多晶硅生产企业尝试进行气相白炭黑技术的大范围应用工作。但是由于该技术所产出的白炭黑物质，也就是二氧化硅纳米级粉末颗粒，所需要的市场需求量并不很大，因此如果只用这项技术开展中间产物的处理工作，也会造成很大程度的浪费问题。从近年来行业市场情况来看，如果只采用气相法白炭黑技术，难以真正意义上实现较高效率的四氯化硅转换工作。综合来看，这种技术的应用优势非常明显，但应用弊端也非常显著。分析利弊，可以了解到，这项技术在当前阶段无法大规模投入到多晶硅中间产物回收利用工作中。为了避免过大程度的资源浪费，一定要大力开展多晶硅处理技术的研究工作，从而有效解决此类问题。如果解决多晶硅中间产物的处理问题，却造成另外层面的资源浪费问题，那么也就得不偿失了。

2.2 热氢化技术

热氢化技术的主要应用特点，是在极高温度情况下进行四氯化硅的反应操作。通常要将实验温度控制在1250摄氏度左右。同时所采用的工作装置要具备多种实验功能，要进行分类工作和化学处理工作。因此投入建设资金较多，同时占地面积较大，不方便进行多种工作环节。由于这项技术所要使用的试验温度很高，整体工作操作流程较多，导致工作难度较大。所采用的加热设备，因为技术成本较高，我国难以完成独立生产工作，因此要依靠进口资源开展具体工作。另外，热氢化技术对投入使用原料的纯度要求很高，不能直接应用中间产物中的二氯硅烷。由此见得，这项技术在当前阶段的应用频率很低。

2.3 氯氢化技术

氯氢化技术又被称为冷氢化技术，比热氢化技术有更大的应用价值。氯氢化技术的工作要点是要做好温度控制工作，将反应装置内温度控制在500摄氏度左右。将四氯化硅，氯化氢，氢气和硅粉，在500摄氏度的温度条件下，进行综合反应，生成三氯氢硅。采用这种制作工艺，有以下几点工作优势：首先，其所需要的实验设备结构非常简单，所要投入的技术资金较少，性价比较高，占地面积较小，不会造成过大影响。再者，从温度控制工作角度来说，试验温度控制工作难度不大，并且整体工作状态较为稳定，不容易出现各类安全事故。

采用氯氢化技术所实现的工作，物质转化率较高，并且消耗能源较低。采用这种技术可以在低能耗、低成本的前提下，实现更大程度的物质转换率，从而将中间产物转化为三氯氢硅，实现封闭循环技术的应用成果，也能避免造成废物排放和大范围环境污染问题。由此可见，这是一种应用价值较高且环保意义非常较为显著的生产技术。但由于这项技术在我国应用时间不长，并且被个别发达国家所垄断，在进行实际应用的过程中，难以展现其更大程度上的应用价值。

从我国发展情况来看，虽然整体工作难度较大，但是部分多晶硅生产行业企业也在不断进行氯氢化技术的研究工作，并且取得了一定程度的发展成果。江苏中农光伏发展公司在2008年已经成功进行该技术的试验安装工作，所使用的实验装置可以实现，每年2万吨四氯化硅和2.4万吨三氯氢硅的转化工作。在不断进行应用的过程中，该试验装置的中间产物转换效率越来越高，同时工作状态较为稳定，不容易出现各类安全事故问题。积极开发氯氢化技术，可以提升我国多晶硅生产行业的环保水平。避免继续依赖进口材料开展多晶硅生产工作，也能够实现封闭循环技术的应用工作。这使我国多晶硅产业有了新的技术改革动力，也有了更大层次的提升动力。

结语

随着可持续发展理念不断在生产工作中落实应用，太阳能光伏产业的未来发展方向，是大范围应用低消耗的环保节能技术。这样才能在做好环境保护的前提上，寻求更高更远的发展。在开展太阳能级多晶硅生产工作的过程中，如果过度消耗能量资源，导致较为严重的能量耗损，投入大量的建设成本，那么可能会导致入不敷出，难以得到有效收益，太阳能光伏产业也难以顺利发展。传统工作模式下采用西门子法制造多晶硅，由于投入成本较高，在后续发展过程中进行了有效改善，应用改良西门子法进行多晶硅生产工作。考虑到其特殊性，因此要进行中间产物的回收利用工作，这样才能获得主动的市场发展地位。积极进行中间产物的回收利用工作，不但能够有效解决中间产物不良排放造成的危害问题，还能够提升多晶硅生产行业的发展效益。在追求低成本、高收益的同时，也要认识到进行中间产物利用工作的环保价值。提升多晶硅生产行业的发展效益，也能够为行业未来发展提供更大的发展动力，面对激烈的市场斗争，有更大的技术资本，可以占据较为主动的市场地位，把握自身的发展命运。

参考文献

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