[发明专利]一种多晶硅生产废物的综合利用方法

说明书

1.技术领域

本发明涉及一种多晶硅生产过程中产生废物的综合利用方法。

2.背景技术

随着全球经济的不断发展，世界各国对能源的需求与日俱增，化石能源的大量使用，导 致能源枯竭和环境污染两大世界难题，为实现全球经济的可持续发展，发展太阳能产业已成 为大势所趋。目前，实际应用的太阳能电池主要是晶体硅太阳能电池，由于光电转化效率高、 制造门槛相对较低，晶体硅电池已占据全球太阳能电池市场份额的95％，因此高纯多晶硅的 生产和供应直接影响下游太阳能电池的发展。近年来，国际太阳能电池市场得到迅速扩大， 作为太阳能产业发展所必需的重要工业原料，未来几年，中国对多晶硅在的总需求预计将达 到2万吨。我国多晶硅95％以上多晶硅材料需要进口，长期受制于人，再加上价格的暴涨， 其后果已经危及到多晶硅下游众多企业的发展，成为制约我国信息产业和太阳能产业发展的 瓶颈。在市场缺口加大、价格不断上扬的刺激下，太阳能电池上游原材料高纯多晶硅已经成 为国内的投资热点。

多晶硅产业作为太阳能产业的原料生产环节，在世界各国都被视为国家战略发展的技术 产业，其核心生产技术均为国家机密。全球多晶硅生产的先进技术，主要掌握在美国、日本 和德国手中，被其长期垄断，并对它国实施技术封锁，尤其是其中的尾气回收和废料处理等 方面的技术。目前，我国多晶硅项目所用的生产技术主要为来自俄罗斯的改良西门子生产法， 该法用氯气和氢气合成氯化氢，氯化氢和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气相沉积反应生产高纯多晶硅。 多晶硅生产同时生成四氯化硅、三氯氢硅、二氯二氢硅等副产物；其中，四氯化硅是一种具 有强腐蚀性的有毒有害液体，遇潮湿空气即分解为硅酸和剧毒气体氯化氢，对人体眼睛、皮 肤、呼吸道有强刺激性，遇火星会爆炸，用于倾倒或掩埋四氯化硅的土地将变成不毛之地， 草和树都不会在这里生长；四氯化硅副产品不仅毒性大，而且产量高，每生产1单位的多晶 硅产品会产生10单位的四氯化硅。三氯氢硅、二氯二氢硅又是重要的多晶硅生产原料，含硅 量高，很容易还原得到多晶硅。随着我国多晶硅产量的逐年增加，多晶硅企业的大规模生产 将对环境保护带来极大的安全隐患，特别是生产过程中副产物的安全环保问题日益突出。预 计到2010年，我国多晶硅企业产生废物量将超过100万吨。可以毫不夸张地说，对国内众多 多晶硅生产企业而言，废物问题犹如悬在头上的利剑，时刻决定企业的命运。因此，废物综 合利用问题成为制约我国多晶硅及太阳能产业发展的瓶颈，对多晶硅生产废物的无害化处理 及回收利用已成为当务之急！

多晶硅生产废物的综合利用是多晶硅产业的最重要的核心关键技术之一，主要技术掌握在 少数西方发达国家手中。多晶硅生产废物的污染问题严重制约我国多晶硅和太阳能产业的健 康发展，如何综合利用好多晶硅生产废物已经成为业内日益关注的问题。目前，国内企业对 多晶硅生产废物的处理主要有两条途径：一种途径是将多晶硅生产废物交给一些化工厂，但 这些化工企业不仅处理能力小，往往在消耗废物的同时又产生新的环境污染。另一种途径是 将生产废物返回到合成工序进行再利用，早期曾用于多晶硅生产，无论从能耗还是物耗上讲 都不合理，沉积速度慢，目前主要用于外延，这种处理方式存在能耗高、转化率低、工序复 杂等缺点，以目前的技术，将多晶硅生产废物转化成三氯氢硅的成本比直接合成三氯氢硅的 成本还要高，导致这一技术难以工业化应用。

国外企业非常重视多晶硅副产物的综合利用。如德国Wacker公司实现了全封闭循环生 产，其中10亿欧元是对多晶硅副产物进行深加工所得，真正做到了变废为宝、综合利用。有 的企业利用多晶硅生产废物制成气相白炭黑、硅酸乙酯、有机硅等产品。

因此，研究适合我国国情的多晶硅生产废物综合利用方法，既可以彻底解决多晶硅生产 废物对环境的严重污染问题，又可大幅度降低多晶硅生产成本，极大提高产业经济效益，对 发展我国多晶硅和太阳能产业具有十分重要的作用，对国家经济社会的长期可持续发展、保 障国家能源安全、实现战略目标具有重大的意义。

3.发明内容

本发明的目的是要解决改良西门子法生产多晶硅过程中产生废物的回收利用问题，提供 一种多晶硅生产废物综合利用的方法。本方法具体描述如下：