四氯化硅利用化解多晶硅產業瓶頸

隨著綠色能源太陽能的大規模開發利用，光伏電池原料多晶硅的用途越來越廣泛，用量也越來越大，近幾年我國多晶硅產業呈現幾何級數發展態勢。特別是今年以來，全國各地有十幾個多晶硅項目宣布動工或投產。然而，隨著我國多晶硅總產量的逐年增多，多晶硅生產的副產物四氯化硅的安全和環保問題日益突出，如何安全處理四氯化硅已成為關系到多晶硅產業能否健康發展的關鍵問題。
    四氯化硅是多晶硅生產中產生量最大的副產物，未經處理回收的四氯化硅是一種具有強腐蝕性的有毒有害液體，對安全和環境危害很大。業內專家預計，到2010年，我國多晶硅產能將擴大到1.7萬噸左右。按目前國內最好控制水平，生產1000噸多晶硅將產生四氯化硅8000噸，照此計算，到2010年若多晶硅產量達到1.25萬噸，四氯化硅產生量將超過10萬噸。前些年國內的多晶硅總產量不大，四氯化硅的問題還不突出。而一旦國內多晶硅總產量超過萬噸后，四氯化硅將成為制約多晶硅發展的大問題。因此，中科院多晶硅材料專家多次不無擔心地表示，伴隨著多晶硅產量的擴大，副產物回收處理也要跟上。否則，大規模生產將對安全生產和環境保護帶來極大的隱患。
    當前國際上主要有兩種方法處理四氯化硅：方法之一是在高溫高壓下利用氫氣將其還原為多晶硅的主要原料三氯氫硅，其一次轉化率是關鍵；方法之二是利用四氯化硅生產高附加值的氣相法白炭黑。國外主要的多晶硅公司如德國瓦克、日本德山等采用的是后一種方法，既生產多晶硅又生產白炭黑，把氣相法白炭黑和多晶硅生產緊密結合，形成一個資源互補，互相利用，共同發展的產業鏈。
    據了解，同國際先進水平相比，國內多晶硅生產企業在產業化方面的差距主要表現在工藝設備落后，同類產品物料和電力消耗過大，“三廢”產生量大。而目前國內已經投產和正在上馬的多晶硅項目在四氯化硅的整合利用方面，少數企業選擇氫化還原的工藝技術，但到目前為止該技術由于一次轉化率低等缺點大大限制其應用，絕大部分企業不得不面臨因為副產物無法消化而阻礙發展的尷尬局面。
    廣州吉必盛科技實業有限公司是國內首家掌握四氯化硅回收利用技術的企業。據了解，該公司經過5年的努力攻關和自主創新，已掌握回收利用四氯化硅的核心技術，并實現了以四氯化硅為原料生產氣相法白炭黑的規模化生產技術。2007年，該公司吉林和浙江的兩大生產基地可消化5000噸以上的四氯化硅，如果一切順利的話，明年將消化1.5萬噸左右的四氯化硅，制約多晶硅產業快速發展的瓶頸問題有望解決。
    據吉必盛公司王躍林博士介紹，他們以四氯化硅為原料制取氣相法白炭黑，此外生產過程中的尾氣經過分離后所得到的氫氣也可用來生產氣相法白炭黑。氣相法白炭黑合成過程中所產生的副產物氯化氫，又可用于制取多晶硅原材料三氯氫硅。利用多晶硅工業副產物為原料生產氣相法白炭黑是一個具有經濟和環保雙重效益的工藝技術，既解決了束縛多晶硅工業發展的瓶頸問題，促進了多晶硅工業的發展，又可以促進氣相法白炭黑行業的快速發展，從而帶動我國新材料行業的發展。這種資源的整合與循環利用，促進了彼此的發展，形成良性循環，再加上多晶硅和氣相法白炭黑產品在中國市場短缺，經濟效益和社會效益非常可觀。