改良西门子法制备多晶硅中的能耗和环境保护问题

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1、改良西门子法制备多晶硅中的能耗和环境保护问题一、序二、多晶硅制备的特点三、建设多晶硅项目要注意的几个问题1、工艺选择和产品方案2、建设周期和投资估算3、综合利用和环境保护4、热平衡和料平衡5、闭路循环工艺四、多晶硅制备中的能耗和环保问题五、几点个人看法目录一、序近一段时间来，社会和业界对多晶硅颇为关注，使得原本鲜为人知的一个产品成了一个公众话题。个人认为，其原因有二：一是由于光伏产业的飞速发展带来的对多晶硅产品的过度风抢，使得它的市场价格严重背离其价值。一些多晶硅制造商一夜之间成了令人侧目的暴发户，诱人的利润空

2、间引来不少投资商不惜投入巨资建立多晶硅生产厂。新建项目之多、投入资金之巨、建设规模之大，这在中国是空前的，在全球也是罕见的。二是多晶硅制备中的能耗和污染问题，颇多微辞。更有甚者认为是消耗中国的能源为别国生产清洁能源；把污染留在国内，把清洁能源卖给别人。本人想利用这个机会就“多晶硅的能耗和污染”谈几点意见。二、多晶硅制备的特点1、多晶硅的制备工艺过程是元素硅的提纯过程，它是将2个“9”的工业硅提纯到7～11个“9”的高纯硅工艺过程；2、硅的提纯方法是将元素硅转化成易于制得、易于提纯、易于还原的化合物（如SiHCl

3、3、SiCl4、SiH4等），工艺中以提纯硅的化合物为提纯元素硅的主要手段；3、多晶硅的制备基本上是一个化工过程，主要的化工工艺有：硅的化合物的合成、硅的各类化合物的分离、硅化合物的提纯、氢还原硅化合物的汽固相沉积多晶硅等；4、多晶硅制备是一个耗能较高的产业，平均每吨多晶硅的电耗在20万kwh以上；5、多晶硅制备工艺是集化工、气体净化、电气控制、理化分析等工序复杂而有机集成的过程，它需要各类专业人才密切合作才能取得成功；6、多晶硅制备是资金密集、技术密集、人才密集的“三密”产业，平均而言，每吨多晶硅的投资高达7

4、0～100万元RMB；7、一个现代化的多晶硅厂的建设需要24～28个月，所使用的设备大多是非标准设备，设计、加工、安装、调试等所需的时间较长；8、多晶硅制备是将元素硅提纯到很高纯度的过程，这个生产系统的任何泄漏、微量沾污、引入系统的原料、试剂、保护气氛等都会对产品质量产生重大影响。严格控制、有效管理生产系统的各种设备、管道、阀门、接头等的清洗、干燥和安装是制得合格的优质产品的关键之一。三、建设多晶硅项目要注意的几个问题1、工艺选择和产品方案◆全球多晶硅的工业化生产始于上世纪五十年代末、六十年代初，经过半个世纪的

5、探索，发展至今基本形成了两种主要工艺：一是SiHCl3氢还原法（亦称西门子法）二是SiH4热分解法。目前，全球用西门子法生产的多晶硅约占总产量的77％，使用此法的知名公司有美国的Hemlok、德国的Waker以及日本的几家公司。而用硅烷热分解法生产多晶硅的只有REC的Asimi公司和MEMC公司的Pasadena工厂，前者是生产棒状多晶硅，后者是生产粒状多晶硅，他们的产量约占全球总量的23％左右。◆上述两种工艺的比较上世纪九十年代美国的硅业界同仁对采用SiH4、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4等四种原料

6、生产多晶硅的方法，从12个方面进行过评价、打分，其结果是：三、建设多晶硅项目要注意的几个问题比较的项目SiH4SiH2Cl2SiHCl3SiCl41、原料提纯887102、原料制造成本46773、原料的安全性439104、原料可选择来源0010105、原料的运输22896、原料的储存42997、副产品的回收239108、副产品的再利用55899、沉积速率357410、对建筑物的要求5591011、对反应炉的选择639912、电能的用量6541总评分494796981、工艺选择及产品方案★工艺选择宜选用改良西门子

7、法，其理由是：▽改良西门子法生产多晶硅已是很成熟的工艺，安全性相对较高，产品纯度基本能满足微电子工业需要；▽全球近八成的多晶硅都是采用改良西门子法生产的；▽全球新建多晶硅项目也都选择西门子法；▽我国的在建和新建的多晶硅项目全部采用改良西门子法；★产品方案：产品方案选择中最好要包含三种规格：即：FZ单晶硅用料，约占总产量的1％；CZ单晶硅用料，约占总量的20％；太阳能级多晶硅，占总量的79％。这既是从建厂的水平考虑，也是从抗风险能力考虑。2、建设周期和投资估算★建设周期：根据经验，一个大型多晶硅建设项目，从开始策

8、划到建成投产，大约需要24～28个月，其中：（1）、项目策划期：（组建队伍、编制可研、选择设计单位并进行设计交底、选择厂址、落实建设条件、选择施工单位、开始设备询价等）约需4个月；（2）、项目建设期：（各个子项的土建施工）10～12个月；（3）、设备安装期：（工艺管网、工艺设备安装）6～8个月；（4）、工艺调试期：4个月。★投资估算根据国内已建成或正在建设的多晶硅项目的实际经验，平均每