工业用硅4种冶炼方法

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟

工业用硅4 种冶炼方法

硅在地壳中约占28%，仅次于氧而大量存在。天然矿物主要以氧化物(硅石，石英)或硅酸盐等状态存在。一般工业用硅是用碳还原氧化物而得。进一步

精制，熔融即一可得半导休用硅。

1.工业用硅的制法

最普遍的方法是将硅石(SiO2 98%以上)与高纯度焦炭棍合，用三根碳电极在

无盖的埃普炉中加热。在1720K 以上有如下反应发生: SiO2+2C=Si+2CO (6- 28) 硅的纯度为97-99%。主要杂质为铁、钙、铝、镁等，几乎均以硅酸盆或硅化物等的形式存在。制取铝、钥、镍等合金时，此纯度的硅可直接利用。

2.硅的精制

(1)酸处理法。这是最简便的方法。经粉碎的工业硅，选用适最的盆酸、硝

酸、硫酸、王水、氢氛酸等依次洗涤.经精制纯度可达99.7-99.9%.

(2) SiCl4 的氮还原法。硅在623-773K 和氛反应，生成沸点为330K 的SiC14，进行冷凝即可。添加钙粉煮沸时可除去砷、钒等，经精馏、热解精制

则得高纯度的SiCl4, SiCl4+2H2=Si+4HCl4 (6-29) 此氢还原反应速度在1270- 142OK 也依然缓慢。H2 和Sicl4 的混合摩尔比如按化学计量，则硅的回收率很低，因此，要加过量的氢，摩尔比应为60-100, 最普通的精制方法是用三氯硅烷(SiHCl3)为初始原料。

(3) SiHCl3 的氢还原。硅在570-67OK 和干燥的HCI 气体反应,则得SIHCI3, SIHCI3 的沸点为304.9K，比SiCI4 易挥发。反应如下: Si + 3HCL=H2 +SiFICI3 (6-30) 据说在硅中添加含铜5%左右的合金，在513K 以下和IICI 气体反应，效果较好。SiHCI2 精馏后在1270-1370K 用氢还原，适当H2 /SiHCI3 的混合李尔比为60-100，其值愈大，硅的回收率愈高。生成的硅在石英反应器内璧或