yury написал(а):Металлургический кремний хлорируют, получается трихлорсилан. Потом идет многоступенчатая ректификация и восстановление.
Старый, проверенный Сименс-процесс:
1.1. Технический кремний
Кремний технической чистоты 95–98% производят методом восстановления углеродом при температуре 1800°С в открытых дуговых печах с графитовыми электродами с добавками нефтяного или пекового кокса (или малозольного каменного угля). Производительность печей составляет 650–900 кг кремния на 1 МВА мощности печи. Отметим также, что соотношение масс выпущенного кремния и использованного для его восстановления углерода – почти 1:1, при этом образуется до 2 т СО.
1.2. «Солнечный» кремний
Для получения высокочистого кремния необходимо произвести очистку технического кремния от примесей. Классическая технология основана на переводе кремния в соединение с хлором (трихлорсилан) и последующем водородном восстановлении трихлорсилана. Промышленно применяются (или применялись) также пиролиз моносилана и модная в СССР триэтоксисилановая технология. Другие альтернативы носят либо характер экспериментальных, либо применяются только в лабораторных условиях.
1.2.1. Восстановление трихлорсилана
Обычно (почти 90% производств) выбирают трихлорсилановый способ.
При этом технический кремний сначала подвергают гидрохлорированию, получая трихлорсилан (ТХС), который затем проходит этапы ректификации, обработки и восстановления. Процесс гидрохлорирования может быть остановлен на этапе хлорирования с получением тетрахлорсилана (тетрахлорид кремния) – бесцветной жидкости, пригодной для перевозки и продажи.
Восстановление кремния из трихлорсилана происходит в Сименс-реакторе при температуре 1200–1300°С высокочистым водородом с последующим осаждением на стержни-затравки из кремния высокой чистоты. В реакторе кремний извлекается только из 10–15% поступившего трихлорсилана. Половина же трихлорсилана превращается в тетрахлорид кремния. Поэтому производитель оказывается перед выбором – либо возвращать оставшиеся продукты в начало цикла, предварительно проведя их разделение, очистку и разложение, затратив на это дополнительную энергию, либо сберечь электричество, но смириться с низким КПД процесса. Решение, как правило, зависит от соотношения стоимости сырья, электроэнергии и цен на тетрахлорид кремния – готовое сырьё для производства оптического волокна.
отсюда
«Трихлорсилановая» технология несет в себе первоначально заложенную экологическую опасность (порыв труб, разгерметизации, выбросы токсических веществ в атмосферу т.д.) Дело в том, что все хлорпроизводные кремния и хлористый водород коррозионно агрессивны по отношению к конструкционным материалам и вызывают местную коррозию, приводящую к быстрому и катастрофическому разрушению оборудования.
По мнению экологов даже если производство будет идти по доработанному «замкнутому» циклу, оно будет сохранять такие первоначальные черты как: высокая энергоемкость, низкий выход продукта и экологическую опасность. К тому же, транспортировка токсичного и летучего хлорсодержащего сырья сопряжена с риском разгерметизации и заражением всего живого в радиусе многих километров.
На сегодня в мире существуют и другие бесхлорные технологии. Среди них моносилановые технологии, использование которых имеет ряд преимуществ:
- меньший расход энергии; отсутствие химически агрессивных побочных компонентов и.т.д. Моносилановые технологии, используются в разных странах. Среди них алкисилановые в Японии; восстановление кремния металлическим натрием (кальцием) и водородом в США. Последним способом производится свыше 3000 т. поликристаллического кремния в год очень высокой чистоты. В России они находятся на уровне проектных испытаний.
Или, например, принципиально другой подход – получения чистого кремния, в том числе без cиланов и хлорсиланов.
Всероссийский НИИ электрификации сельского хозяйства представляет технологию, в которой в качестве исходных материалов используется металлургический кремний и этиловый спирт. Разрабатываются технологические процессы производства, в которых экологически неприемлемые химические процессы заменяются на вакуумные, плазмохимические, электронно-лучевые и лазерные процессы.
Итак, что же является важным в определении жизнеспособности технологии?
- низкая энергоемкость;
- высокий выход чистого кремния;
- безопасность производства.
«Чистая» солнечная энергия из «чистых» источников
К лету 2008 года в Норвегии (г. Кристиансанд) компанией Elkem Solar будет выпущена первая партия сверхчистого «солнечного» кремния.
Представленная технология производства не имеет аналогов в мире. В основу берется чисто «металлургический» процесс восстановления SiO2 в плазме. Технология использует металлургический кремний и не отягощена токсичными трихлорсилановыми реакциями. И хотя чистота выпускаемого кремния уступает кремнию, полученному газовым трихлорсилановым путем, она находится в допустимых для «солнечного» кремния пределах.
Принципиальным здесь является то, что представленная к производству технология позволяет снизить расход электроэнергии, затраченной на получения одного килограмма кремния примерно в 5 раз в сравнении с действующими на сегодня производственными технологиями. Там где традиционно потребление энергии исчисляется в пределе 75-130 кВ/кг, новый норвежский вариант рассчитан на энергозатраты от 10 до 20 кВ/кг. Завод планирует выпуск 5000 тонн кремния в год, хотя его производственные мощности рассчитаны на последующее увеличения объёма продукции.
отсюда
Отредактировано ПЕССИМИСТ (26.10.2011 20:45)
Губернаторы, не инженеры-химики-технологи, и подобного такта им не положено. К тому же, так приятно отрапортовать о прорыве в науке и технологии, победе человеческого гения, сделанном в опекаемом ими регионе и под их отеческим взором.
Трите к носу!
