生态文明视域下探究多晶硅尾气处理与净化工艺的研究现状

来源:用户上传      作者:彭潇 李章鹏 张正彪

　　作者简介：彭潇（1987―），男，硕士，助教，研究方向为环境工程。
　　摘 要：在社会经济快速发展的整体背景之下，太阳能光伏、半导体、电子信息等行业的发展速度也在不断提升，多晶硅作为以上产业不可或缺的材料，其需求量也在与日俱增。但是在多晶硅产生的过程中会产生大量的尾气，不仅含有大量的有毒有害物质，同时具有易燃易爆的特|，一旦处理不当则会产生严重的生产安全事故，造成重大经济损失的同时对人们的身心健康也具有严重的威胁。加之社会各界对环保工作的不断加强，对多晶硅尾气处理与净化工艺进行不断的调整与优化是势在必行的，以达到多硅晶生产质量提升和生态平衡的目标。
　　关键词：生态文明 多晶硅尾气 处理与净化 工艺研究
　　中图分类号：X143 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2021）12（c）-0000-00
　　Abstract： Under the overall background of rapid social and economic development， the development speed of solar photovoltaic， semiconductor， electronic information and other industries is also increasing. As an indispensable material for the above industries， the demand for polysilicon is also increasing day by day. However， a large amount of tail gas will be generated in the process of polysilicon production， which not only contains a large number of toxic and harmful substances， but also has the characteristics of flammability and explosion. Once it is not handled properly， it will produce serious production safety accidents， cause major economic losses， but also pose a serious threat to people's physical and mental health. In addition， with the continuous strengthening of environmental protection in all sectors of society， it is imperative to continuously adjust and optimize the polysilicon tail gas treatment and purification process， so as to achieve the goal of improving the production quality and ecological balance of polysilicon.
　　Key Words： Ecological civilization; Polysilicon tail gas; Treatment and purification; Process research
　　在现代社会发展与建设工作中，多硅晶由于其广泛的用途成为重要的原材料。多硅晶生产中产生的为其需要对其进行处理与净化，否则直接排放到空气中，会严重地损害生态环境，对人们的身体健康造成影响。但是现阶段尾气的处理工艺仍然存在一定的不足之处，要实现既保护生态环境又能够节约资源的双重目标，需要对现阶段处理工艺中存在的不足之处进行改进，为可持续发展战略的实施做出贡献。因此，该文着重对多晶硅尾气的处理工艺以及改造措施进行了阐述，对尾气的净化工艺进行了简要剖析，希望能够为相关从业者提供一定的参考。
　　1 多晶硅尾气产生原理
　　现阶段在多硅晶生产操作中，改良西门子法是常用的生产方式，在进行主体三氯氢硅的生产中，硅粉、氢气、氯化氢以及四氯化硅仍然是主要生产原料，随后再将三氯氢硅进行冷凝和提纯处理，与氢气进行还原反应，得到具有高浓度的硅单质，将硅单质放入到还原炉中得到多晶硅。在进行三氯氢硅的生产过程中，会残余一定的HCl气体、氯硅烷气体以及多余的氢气，其都在多晶硅的尾气范畴之内，由此可见尾气的腐蚀性与酸性是十分强烈的，同时易燃易爆属性明显，因此做好多晶硅尾气的处理工作是至关重要的[1]。
　　2 多晶硅尾气处理方式
　　2.1水洗法
　　在进行尾气中HCl和氯硅烷去除的过程中，主要利用的是水或碱溶液的吸收作用。使用水洗法进行多晶硅尾气处理时，需要设置多级淋洗塔，氯化硅在淋洗的过程中，通过水解反应会转变成为HCl气体，水体会对HCl气体进行吸附，进而使得尾气达到可以排放的标准[2]。但是HCl在水中的溶解度有限，因此使用水洗法进行尾气处理操作，水资源的使用量是巨大的，会造成资源浪费情况的产生。
　　2.2碱洗法
　　碱洗法与水洗法相比，其能够将水洗法中存在的不足进行有效的弥补，与水洗法的操作原理相同，其主要是利用碱液对HCl和氯硅烷气体进行吸收，但是HCl在碱液中的溶解度是十分可观的，因此使得尾气吸收效果得到了显著的提升，同时能够将用水量进行降低。现阶段碱洗法主要用在NaOH以及Ca（OH）2溶液的吸收处理中，利用水解中和反应对尾气进行操作，会生成Na2SiO3・9H2O、CaSiO3以及CaCl2，尾气中只剩下H2O、H2以及N2，进而能够满足排放的要求。虽然此种方式能够将尾气吸收效果增强，但是使用NaOH溶液进行操作，强碱溶液会对操作设备造成严重的腐蚀，而使用Ca（OH）2溶液进行操作时，产生的CaCl2和CaSiO3的溶解性较差，因此会使得设备的内部管路出现堵塞的情况[3]。同时使用水洗法和碱洗法，对尾气中的氯元素回收利用能力有限，会导致一定的浪费，同时对尾气的H2含量不能够有效降低，其易燃易爆属性依然存在，仍然具有安全隐患。

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