大全新能源突破多晶硅四氯化硅氫化技術(shù)

        近日，大全新能源宣布突破多晶硅四氯化硅氫化關(guān)鍵技術(shù)。據(jù)悉，生產(chǎn)多晶硅同時(shí)產(chǎn)生的大量四氯化硅，可以回收再轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)多晶硅的原材料，但過去由于技術(shù)不成熟，造成這種原材料的大量浪費(fèi)。4月12日獲悉，市級(jí)科技攻關(guān)重點(diǎn)項(xiàng)目“多晶硅生產(chǎn)中四氯化硅氫化關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”正式結(jié)題驗(yàn)收。這種回收利用技術(shù)目前已達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

多晶硅是光伏產(chǎn)業(yè)的原材料。項(xiàng)目承擔(dān)單位重慶大全新能源有限公司有關(guān)負(fù)責(zé)人坦言，多晶硅的副產(chǎn)物四氯化硅，可以轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)多晶硅的原材料三氯氫硅，但如果四氯化硅難以回收，那么多晶硅的原材料很大程度上就被浪費(fèi)了，而且還會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響。更重要的是，企業(yè)的產(chǎn)能得到很大釋放，從過去每年3300噸產(chǎn)能，上升到了每年4500噸產(chǎn)能。

據(jù)了解，該項(xiàng)目由重慶大全新能源公司與重慶大學(xué)聯(lián)合進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，總投入約1600萬元，通過突破四氯化硅制備三氯氫硅的產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)，建成了四氯化硅制備三氯氫硅的產(chǎn)業(yè)化裝置，并申請(qǐng)了4項(xiàng)專利。從效果上來看，已達(dá)到目前國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，基本上實(shí)現(xiàn)了四氯化硅的全部回收利用，也減少了多晶硅生產(chǎn)過程中的環(huán)境污染問題。

通過四氯化硅的回收和重復(fù)利用，多晶硅生產(chǎn)成本得到很大降低。目前，企業(yè)已經(jīng)對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行了改造，共有8套裝置已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。經(jīng)測(cè)算，每年企業(yè)可節(jié)約3000余萬度用電，回收四氯化硅1萬余噸。多晶硅的原材料三氯氫硅的市場(chǎng)價(jià)在每噸5000元左右，加上節(jié)約的電量，總體折算下來，可節(jié)約7000余萬元費(fèi)用。

目前利用四氯化硅主要有三種途徑，即制備氣相法白炭黑技術(shù)、熱氫化制備三氯氫硅技術(shù)和氯氫化制備三氯氫硅技術(shù)。

氣相法白炭黑用途廣泛、附加值高，用四氯化硅制備氣相法白炭黑技術(shù)是有效利用四氯化硅的理想方式。四氯化硅在氫氧火焰中高溫水解可生成氣相法白炭黑(納米級(jí)白色二氧化硅粉末)，每噸四氯化硅可生成0.35噸白炭黑，我國(guó)已有少數(shù)多晶硅企業(yè)擬采用此技術(shù)解決副產(chǎn)四氯化硅問題。但該工藝存在一個(gè)難以回避的問題，那就是白炭黑有限的市場(chǎng)容量。2008年全球氣相法白炭黑的消耗量為11萬噸，預(yù)計(jì)2012年消耗量為15萬噸，屆時(shí)我國(guó)多晶硅企業(yè)將副產(chǎn)135萬～180萬噸四氯化硅，采用該工藝可轉(zhuǎn)化生產(chǎn)白炭黑47萬～63萬噸，遠(yuǎn)高于市場(chǎng)容量。由此可見，單純采用氣相法白炭黑技術(shù)無法消化數(shù)量如此龐大的四氯化硅。此外，多晶硅生產(chǎn)過程中副產(chǎn)的四氯化硅純度高，磷、硼以及金屬雜質(zhì)含量極低，將其用于生產(chǎn)氣相法白炭黑也是一種資源浪費(fèi)。

熱氫化技術(shù)是將四氯化硅和氫氣在1250℃左右的溫度下反應(yīng)生成三氯氫硅和氯化氫。此技術(shù)必須輔以氣體分離裝置和三氯氫硅合成裝置以分離反應(yīng)產(chǎn)物和處理氯化氫，故其投資大、占地多。除此之外，熱氫化技術(shù)還存在以下缺點(diǎn)：反應(yīng)溫度高、工藝流程復(fù)雜、裝置操作難度大；加熱器采用碳-碳復(fù)合材料，只能引進(jìn)，成本高；對(duì)原料純度要求高，無法解決多晶硅生產(chǎn)過程中副產(chǎn)的二氯硅烷；轉(zhuǎn)化率低、能耗高。由于存在上述缺點(diǎn)，尤其是能耗高，每生產(chǎn)1噸三氯氫硅耗電3200～3500千瓦時(shí)，目前發(fā)達(dá)國(guó)家已淘汰此技術(shù)。

利用四氯化硅生產(chǎn)三氯氫硅從技術(shù)路線上看，氯氫化(又稱冷氫化)技術(shù)比熱氫化技術(shù)更為理想和先進(jìn)。它是將四氯化硅、氯化氫、氫氣與硅粉在500℃溫度下反應(yīng)生成三氯氫硅。該技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：裝置單一、投資小、占地少；反應(yīng)溫度低、操作穩(wěn)定；對(duì)原料純度要求低，多晶硅生產(chǎn)過程中副產(chǎn)的二氯硅烷可與四氯化硅發(fā)生歧化反應(yīng)生成三氯氫硅；轉(zhuǎn)化率高、能耗低，每生產(chǎn)1噸三氯氫硅耗電850～1000千瓦時(shí)。氯氫化技術(shù)成功地將多晶硅生產(chǎn)過程中副產(chǎn)的四氯化硅、氯化氫、二氯硅烷轉(zhuǎn)化為三氯氫硅，實(shí)現(xiàn)了多晶硅生產(chǎn)的密閉循環(huán)，避免了污染物排放，是一種理想的生產(chǎn)技術(shù)。但此技術(shù)現(xiàn)被個(gè)別發(fā)達(dá)國(guó)家所壟斷。