多晶硅生产与石英玻璃联产主要就是为了环保和节能。
在传统的多晶硅生产中有大量的尾气排出,尤其是改良西门子法,它不仅有大量的尾气排
出,而且还要排出大量的四氯化硅。每生产1kg多晶硅,要排出10~15kg四氯化硅。由于多
晶硅的快速发展,四氯化硅越来越多,成为过剩之物。
多晶硅生产的尾气和排出的四氯化硅都是有毒物质,会对环境造成严重的污染,是不可以
直接排放到大气中的。可是,处理这些有毒物质不仅需要大量的资金,而且效果也不会太理
想,处理后还会有大量的含酸废水和二氧化硅废渣产生,也同样会给环境带来一定的污染。
有人把四氯化硅加氢,制成三氯氢硅,重新用于多晶硅生产,但这种方法耗电多,经济上
)')不合理,而且也危险,所以同样不可取。
要知道,多晶硅生产的尾气里的氢气和四氯化硅是生产石英玻璃的原料,如果用来生产石
英玻璃,不仅可生产出合格的高质量的石英玻璃,而且还可以防止有害物质污染环境。
其实,用制备多晶硅所产生的尾气来制备石英玻璃的好处不止这些,它还可以节能。
采用传统的单项生产法生产多晶硅,还原料从鼓泡器里出来后被送进还原炉。在炉内,还
原料被加热到1050~1250℃的高温,发生氢还原反应,生成多晶硅。采用这种生产法,进入
还原炉的还原料只有少数 (一般认为10%~20%)参加反应,生成多晶硅,绝大多数被当成
尾气放出来。为避免浪费,人们把尾气中的氢气和四氯化硅回收,经净化提纯后再利用。这样
一来,这些出来的高温料,需要进入由冷冻分离器和氢气回收组成的回收系统回收。在回收系
统里,还原料被冷冻降温至四氯化硅的沸点 (57.6℃)之下,一般认为应在38~40℃为好。
如按还原料在还原炉里的低限温度1050℃,降温后的上限40℃计算,也要降温1000℃左右。
问题是,回收后40℃的常温还原料要重新被送入鼓泡器里,然后通进还原炉,再次被加热到
1050~1250℃的高温。很明显,这是一种浪费。但这种浪费是不可避免的。
用制备多晶硅所产生的尾气来制备石英玻璃是连续的,热能是综合利用的。由还原炉里出
来没有参加反应的还原料不进入回收系统,而被当成生产石英玻璃的原料直接进入制砣机,因
此不用降温。也就是说,采用 “多晶硅和石英玻璃的联合制备法”生产多晶硅是可以避免上述
浪费的。换句话说,采用 “多晶硅和石英玻璃的联合制备法”生产多晶硅可以节约80%~
90%的能源。
由于用制备多晶硅所产生的尾气来制备石英玻璃可以环保,又可以节能,所以多晶硅生产
才要与石英玻璃联产。