硅冶炼方法

主要的多晶硅生产工艺
1、改良西门子法——闭环式三氯氢硅氢还原法
改良西门子法是用氯和氢合成氯化氢（或外购氯化氢），氯化氢和工业硅粉在一定的温度下合成三氯氢硅，然后对三氯氢硅进行分离精馏提纯，提纯后的三氯氢硅在氢还原炉内进行CVD反应生产高纯多晶硅。

国内外现有的多晶硅厂绝大部分采用此法生产电子级与太阳能级多晶硅。

2、硅烷法——硅烷热分解法
硅烷（SiH4）是以四氯化硅氢化法、硅合金分解法、氢化物还原法、硅的直接氢化法等方法制取。

然后将制得的硅烷气提纯后在热分解炉生产纯度较高的棒状多晶硅。

以前只有日本小松掌握此技术，由于发生过严重的爆炸事故后，没有继续扩大生产。

但美国Asimi和SGS公司仍采用硅烷气热分解生产纯度较高的电子级多晶硅产品。

3、流化床法
以四氯化硅、氢气、氯化氢和工业硅为原料在流化床内（沸腾床）高温高压下生成三氯氢硅，将三氯氢硅再进一步歧化加氢反应生成二氯二氢硅，继而生成硅烷气。

制得的硅烷气通入加有小颗粒硅粉的流化床反应炉内进行连续热分解反应，生成粒状多晶硅产品。

因为在流化床反应炉内参与反应的硅表面积大，生产效率高，电耗低与成本低，适用于大规模生产太阳能级多晶硅。

唯一的缺点是安全性差，危险性大。

其次是产品纯度不高，但基本能满足太阳能电池生产的使用。

此法是美国联合碳化合物公司早年研究的工艺技术。

目前世界上只有美国MEMC公司采用此法生产粒状多晶硅。

此法比较适合生产价廉的太阳能级多晶硅。

4、太阳能级多晶硅新工艺技术
除了上述改良西门子法、硅烷热分解法、流化床反应炉法三种方法生产电子级与太阳能级多晶硅以外，还涌现出几种专门生产太阳能级多晶硅新工艺技术。

1）冶金法生产太阳能级多晶硅
主要工艺是：选择纯度较好的工业硅（即冶金硅）进行水平区熔单向凝固成硅锭，去除硅锭中金属杂质聚集的部分和外表部分后，进行粗粉碎与清洗，在等离子体融解炉中去除硼杂质，再进行第二次水平区熔单向凝固成硅锭，去除第二次区熔硅锭中金属杂质聚集的部分和外表部分，经粗粉碎与清洗后，在电子束融解炉中去除磷和碳杂质，直接生成太阳能级多晶硅。

2）气液沉积法生产粒状太阳能级多晶硅
主要工艺是：将反应器中的石墨管的温度升高到1500℃，流体三氯氢硅和氢气从石墨管的上部注入，在石墨管内壁1500℃高温处反应生成液体状硅，然后滴入底部，温度回升变成固体粒状的太阳能级多晶硅。

3）重掺硅废料提纯法生产太阳能级多晶硅
主要多晶硅厂及工艺
<P>国内多晶硅厂和国外多晶硅厂的设备技术做些比较. </P>
<P>新光核心技术是俄罗斯技术,也就是改良西门子
技术同时还有德国设备已经取得较大程度的磨合.今年估计产能 300吨.估
计实际产能会小于此数.明年预估800-1000吨</P>
<P>洛阳中硅核心技术也是俄罗斯技术,今年也是300吨,明年预估1000吨. </P>
<P>峨眉半导体核心技术也是俄罗斯技术今年200吨. LDK 首先从德国sunways 买来了两套现成的 simens设备, 包括所有的附件. sunways 帮助安装,和调试生产. 这两套设备年产量1000吨. 按照合同, 今年第四季度两套设备会送到江西. 明年6月份投产. 作为回报, LDK 在10 年内卖1GW 的wafer 给sunways. 这是个很好的交易, 等于 sunways 帮LDK 培育生产硅料的人才. 另外, LDK 还从美国GT solar 买新的生产硅料的设备, 建成后, 2008 年有6000吨的规模, 2009 年有15000吨的规模. 整个施工有美国Fluor 设计. Fluor的实力强大无比, 只要它还在, 成功的可能性也很大.LDK了解的比较深就多写些. </P>
<P>扬州顺大引进国外技术,计划明年量产6000吨</P>
<P>青海亚洲硅业 (施正荣投资)引进国外技术,计划明年量产1000吨同时STP 和亚洲硅业签了长单协议明年下半年开始供货其他的就不说了都没什么可能性. </P>
<P>现在说国外的 </P>
<P>HEMLOCK. 主要工艺是西门子法.2008年实现以三氯氢硅,二氯二氢硅.硅烷为原料,流化床反应器的多晶硅生产新技术. 明年增加3000吨产能达到12000吨. </P>
<P>TOKUYAMA 二氯二氢硅+工业硅西门子工艺明年产能6000吨. </P> <P>WACKER 二氯二氢硅+工业硅西门子工艺明年产能9000吨. </P>
<P>MEMC 流化床工艺明年产能8000吨 REC西
门子工艺明年产能7000吨 </P>
<P>国外多晶硅生产技术发展的特点：</P>
<P> 1）研发的新工艺技术几乎全是以满足太阳能光伏硅电池行业所需要的太阳能级多晶硅。

</P>
<P>2）研发的新工艺技术主要集中体现在多晶硅生成反应器装置上，多晶硅生成反应器是复杂的多晶硅生产系统中的一个提高产能、降低能耗的关键装置。

</P> <P>3）研发的流化床（FBR）反应器粒状多晶硅生成的工艺技术，将是生产太阳能级多晶硅首选的工艺技术。

其次是研发的石墨管状炉（Tube-Recator）反应器，也是降低多晶硅生产电耗，实现连续性大规模化生产，提高生产效率，降低生产成本的新工艺技术。

</P>
<P> 4）流化床（FBR）反应器和石墨管状炉（Tube-Recator）反应器，生成粒状多晶硅的硅原料可以用硅烷、二氯二氢硅或是三氯氢硅。

</P>
<P>5）在2005年前多晶硅扩产中100%都采用改良西门子工艺。

在2005年后多
晶硅扩产中除Elkem外，基本上仍采用改良西门子工艺。

通过以上分析可以看出，目前多晶硅主要的新增需求来自于太阳能光伏产业，国际上已经形成开发低成本、低能耗的太阳能级多晶硅生产新工艺技术的热潮，并趋向于把生产低纯度的太阳能级多晶硅工艺和生产高纯度电子级多晶硅工艺区分开来，以降低太阳能级多晶硅生产成本，从而降低太阳能电池制造成本，促进太阳能光伏产业的发展，普及太阳能的利用，无疑是一个重要的技术决策方向 </P>
工业硅与氯化氢反应之后产生(液体) 氯化硅,氯化氢硅,氯化多硅(固体) 氯化亚铁,氯化镁,氯化铝等, 固体颗粒的粒径为几微米到几十微米,我们的全自动防爆隔膜压滤机用到这里的固液分离上面.
优点是,(1)这种特殊要求,不能用手动操作,必须全自动
(2)适度高压压滤,滤布滤饼压密,滤液质量好
(3)用惰性气体洗涤,分离彻底
(4)设备全密闭,防止水与空气的接触
(5)料液以及固体颗粒的性质决定用普通真空过滤或离心分离的效果不如这样的全自动压滤
生产过程低温阶段（600度内）需要氮气保护，高温（1200度）拉单晶、多晶浇铸需要用到高纯氩气保护，在氯硅烷过程需要氢气还原，氮气载体保护。

我公司在华东区嘉兴、上海、无锡、南京处设有特大型空分工厂，日产液态气体一千多吨，其中液氩（5个9纯度）日产一百多吨，可以为为周边客户提供稳定、高质量的气体。

电解制氢装置、氯化氢合成炉、三氯氢硅合成炉、合成气干法净化装置、三氯氢硅精馏装置（十多个塔呢）、三氯氢硅还原炉、四氯氢硅氢化炉、冷冻机组、脱盐水制备、空分制氮等设备
国内改良西门子法（三氯氢硅氢还原法）主要设备清单
序号设备名称
1 电压调控系统
（ VoltageSequencesystems） Control (VSC)
2 油浸整流变压器（ oil immersed
transformer ） commutation
3 氢化沉积反应器（多晶硅还原炉）（reactorsets stainless steel）
4 尾气回收系统（CDI）（The recovery system ）
5 氢气压缩机（Reciprocating Compressor ）
冷冻机
6 （ compound R-22 refrigeration
systems ）
7 DCS 控制系统（DCS Control systems ）
8 泵（Bump ）
9 阀门（Valve ）
10 氯氢化反应系统（HYDROCHLORINATION SYSTEMS）
11 三氯氢硅精馏塔
12 水电解制氢装置
13 尾气洗涤塔。