谈高纯度硅粉的深加工

1、浅谈高纯度硅粉的深加工段西京(昌吉吉盛新型建材有限公司 昌吉831700 中国) 摘 要 介绍了高纯度硅粉的深加工工艺，提出了解决我国市场高纯硅粉大多依靠进口， 国内没有能力大规模生产高纯硅(99.9%99.99%)的加工瓶颈的问题，采用简单易行、节能低耗的生产工艺生产高纯硅粉，为企业提高市场竞争力和降 低产品成本开辟了一条新的途径。关键词 高纯度硅粉加工流程设备简介能耗分析中图分类号TF645.3.4文献标识码 BDISCUSSION OF HIGH PURITY SILICA POWDER PROCESSINGDuan Xijing(Changji Jisheng New Building

2、 Materials Co., Ltd., Changji 831700, China )Abstract Introduced high purity silica powder processing technology, put forward some problems that most ofhigh purity silica powder in domestic market relied on import and China has no ability to largely produce high purity silica. Adopted the production

3、 process that simple and energy saving and low consuming to produce highpurity silica powder, opened up a new way for enterprise to improve market competition and lower cost.Keywords high purity silica powder, process flow, machinery description, energy consumption analysis前言近年来，随着工业硅在国际市场的需求不断增大，刺激

4、了我国工业硅生产行业的发展， 使其生产工艺技术和装备水平得到了一定提高。作为高新技术领域和重要基础产业广泛应用 的结构和功能材料，工业硅消费量迅速增长，据英国权威机构CRU预测，今后几年世界范围内工业硅需求量年均增长将达8%12%,其中化学级工业硅年均增长12%。高纯度金属硅经多工序处理加工生成单晶硅(产品含硅纯度达99.999%以上)，这种高技术的金属材料产品，是半导体特别是电子元件芯片的关键性材料。1工业硅是多晶硅、单晶硅的基础原料工业硅经相应工序提纯可制得多晶硅，再经加工处理控制生长成单晶硅。将其切片制成 集成电路、电子元件、太阳能电池等，是现代工业和科学技术发展不可缺少的基础材料。2工

5、业硅粉的应用工业硅粉广泛应用于有机硅、单晶硅、多晶硅、高技术陶瓷、耐火材料、粉末冶金等行 业中。工业硅粉是有机硅化工行业中有机硅高分子合成的基础原料，同时也是生产硅溶胶的 主要材料；工业硅粉制成无定形硅后，经直拉法拉制成单晶硅 ，加工而成的硅片就是电子行 业和IT行业中必须的半导体材料；工业硅粉经过进一步加工提纯生产的多晶硅是生产太阳 能光伏电池的基础原料；冶金铸造行业中，工业硅粉作为非铁基合添加剂、硅钢合金剂，从 而提高钢淬透性。3高纯度硅粉深加工的方法高纯度硅粉深加工采用物理方法加工提纯工业硅粉。该技术是用普通的工业硅为生产材 料，普通工业硅每吨 12 000以上，经物理方法进行工艺处理，

6、采用自动化操作系统控制， 达到提高品级、消除杂质、保持硅晶体硬度，结构不发生变化的产品，生产出准高纯硅粉。目前我国市场高纯硅粉大多只能依靠进口，国内没有能力大规模生产提纯出99.9%99.99%标准的高纯硅，是因为国外对中国技术和设备的封锁。 我国由于缺少高纯硅的生产技 术，十几年来只能是将工业硅以$1.5/kg的价格出口，然后再以$4680 /kg的价格，将进口 国外加工生产出来的高纯硅，此举既消耗了外汇又造成了资源流失和浪费。我国工业硅出口世界第一，但产品一直是低品级，而精硅生产技术均受西方发达国家 控制和封锁。该项目的实施必然打破这种“霸权格局”，未来硅业国际市场主要在亚洲，而 亚洲最大

7、的市场在中国，为此该项目发展前景不容忽视。4高纯硅粉生产工艺流程高纯硅粉生产是将合格的工业硅使用纯净水清洗后，破碎至小粒，经过电磁初选后， 送至一、二级雷蒙磨和超经雷蒙磨磨至 200400目，磨制过程中加入适量的纯净水，磨制 出的硅液，流入沉降池进行液相沉积，然后加入酸值在 6的催化剂开始搅拌23 h,析出硅 液中的杂质，通过干燥后经过空气击碎进行电磁选、筛选，最后经过旋风收集设备进入真空 包装。具体工艺流程为：原料预处理初始磁选 液相沉积搅拌催化净洗一烘干 一静电磁选一封装一成品，见图1。纯净水图1工业硅粉深加工工艺流程Fig.1 Process flow of industrial sil

8、icon powder5高纯硅粉生产主要设备高纯硅粉是由清洗装置、初级磁选、磨粉系统、沉降系统、干燥系统、磁选、旋风收集 系统组成。辅助设施有供电系统、水净化系统。清洗系统：由电动滚动筛和高压水枪组成，通过滚动筛转动，高压水枪冲净硅块上所带 杂质，利用传递带进入一级雷蒙磨磨制。初级磁选：由电力磁选机和磁选带组成，经过一级雷蒙磨磨制出的硅粉，细度在 10 20目，通过磁选带吸附硅粉中所带铁质物质。磨粉系统：由二级雷蒙磨和超细雷蒙磨组成，经过初级磁选的硅粉，通过输送带进入二 级雷蒙磨，磨至200目，在磨制工程中加入纯净水用来降温和消尘，经过二级雷蒙磨磨至的 硅粉浆进入超细雷蒙磨磨至400目。沉降系

9、统：由沉降池和过滤机组成，磨至 400目的硅粉浆在沉降池内加入降解酸，不断 搅拌降解酸与硅粉内的钙、铝反应，融入水中，硅粉浆经沉淀后，进入干燥系统。干燥系统：由浆体脱水机和烘干机组成，硅粉浆由脱水机脱干水分，进入烘干机烘干。静电磁选系统：由空气破碎机和静电磁选机组成，烘干后的硅粉被空气击碎成粉状, 过静电磁选机吸附硅粉中的三氧化二铁及铁物质。旋风收集系统：由旋风收集器和料仓组成，经过处理的硅粉由旋风收集器收集后进入料 仓。高纯硅粉深加工主要设备和配套工程如下。.机械设备：雷蒙机，沉降系统，磁选、旋风收集器，回收系统，风力破碎机，纯净 水装置，轴流见机。.电器设备：变压器，高压柜，低压控制系统，

10、动力配电。.环保除尘设备。.主厂房。6高纯硅和电子硅的产生在国外，高纯硅和电子硅是由工业硅经气转液沉积法、硅烷空心硅管沉积法，定向结晶 或加热工业硅1 400度氯化成三氯氢硅，通过物理和化学还原方法才能得到产品。生产过程 中需要消耗大量的电力及纯净水，传统生产工艺平均每吨高纯硅的电耗在58 000 kWh,每吨多晶硅的电耗在337 500 kWh,另外由于加入的含氯化学合成剂以及对三氯氢硅的回收过 程中会对环境造成一定的污染。本项目中所涉及的提纯技术对电力消耗只是传统提纯方法的 十分之一，由于添加的催化剂无毒、无腐蚀作用，并可以回收反复利用，对环境不造成任何 影响。通过使用高纯硅粉生产多晶硅，

11、可降低多晶硅生产中四分之一电耗，节能效果明显。 具体指标见表1表1高纯硅生产综合能耗分析Tab.1 Comprehensive energy consumption of high purity production名称单耗折合标煤/kg百分比电耗5 500 kWh/t2 238.50.933241水21 t/t1.80.000754动力用电389 kWh/t158.30.066006合计6 350.7生产中可采取的节能措施：(1)设备采用计算机自动控制技术，冶炼电耗比普通电炉降低至少2 100 kWh/t(2)废气回收综合利用，减少烟气量，回收微硅粉和高纯硅粉，变废为宝。(3)采用先进的设备技术，增加设备的可靠性，减少停炉时间和电耗，减少维修工作量，节省维修费用。7结语工业硅冶炼和高纯硅粉加工能耗大，采用节能新技术，意义重大，符