1、西门子改良法生产工艺如下: 这种方法的优点是节能降耗显著、成本低、质量好、采用综合利用技术,对环境不产生污染,具有明显的竞争优势。改良西门子工艺法生产多晶硅所用设备主要有:氯化氢合成炉,三氯氢硅沸腾床加压合成炉,三氯氢硅水解凝胶处理系统,三氯氢硅粗馏、精馏塔提纯系统,硅芯炉,节电还原炉,磷检炉,硅棒切断机,腐蚀、清洗、干燥、包装系统装置,还原尾气干法回收装置;其他包括分析、检测仪器,控制仪表,热能转换站,压缩空气站,循环水站,变配电站,净化厂房等。 (1)石英砂在电弧炉中冶炼提纯到 98%并生成工业硅, 其化学反应 SiO2+CSi+CO2 (2)为了满足高纯度的需要,必须进一步提纯。把工业硅
2、粉碎并用无水氯化氢(HCl)与之反应在一个流化床反应器中,生成拟溶解的三氯氢硅(SiHCl3)。 其化学反应 Si+HClSiHCl3+H2 反应温度为 300 度,该反应是放热的。同时形成气态混合物(2, 1, Si13, SiC14, Si)。 (3)第二步骤中产生的气态混合物还需要进一步提纯,需要分解: 过滤硅粉,冷凝 Si13,SiC14,而气态 2,1 返回到反应中或排放到大气中。然后分解冷凝物 Si13, SiC14,净化三氯氢硅(多级精馏)。 (4)净化后的三氯氢硅采用高温还原工艺,以高纯的 SiHCl3 在 H2气氛中还原沉积而生成多晶硅。 其化学反应 SiHCl3+H2Si+HCl。 多晶硅的反应容器为密封的,用电加热硅池硅棒(直径 5-10 毫米,长度 1.5-2 米,数量 80 根),在 1050-1100 度在棒上生长多晶硅,直径可达到 150-200 毫米。这样大约三分之一的三氯氢硅发生反应,并生成多晶硅。剩余部分同 2,1,Si13,SiC14 从反应容器中分离。这些混合物进行低温分离,或再利用,或返回到整个反应中。气态混合物的分离是复杂的、耗能量大的,从某种程度上决定了多晶硅的成本和该 3 工艺的竞争力。 在西门子改良法生产工艺中,一些关键技术我国还没有掌握,在提炼过程中 70%以上的多晶硅都通过氯气排放了,不仅提炼成本高,而且环境污染非常严重。