1、畢業(yè)論文（設計）畢業(yè)論文（設計） 2012 屆 題 目 多晶硅的生產工藝及研究 專 業(yè) 學生姓名 學 號 小組成員 指導教師 完成日期 2012 年 4 月 8 日 畢畢 業(yè)業(yè) 論論 文（設文（設 計）計） 任任 務務 書書 班級班級 0202、4 4、8 8 1、論文（設計）題目： 多晶硅的生產工藝及研究 2、論文（設計）要求： （1）學生應在教師指導下按時完成所規(guī)定的內容和工作量，最好是 獨立完成。 （2）選題有一定的理論意義與實踐價值，必須與所學專業(yè)相關。 （3）主題明確，思路清晰。 （4）文獻工作扎實，能夠較為全面地反映論文研究領域內的成果及 其最新進展。 （5）格式規(guī)范，嚴格按系部制

2、定的論文格式模板調整格式。 （6）所有學生必須在 月 日之前交論文初稿。 3、論文（設計）日期：任務下達日期 2012 年 2 月 17 日 完成日期 2012 年 4 月 8 日 4、指導教師簽字： 畢畢 業(yè)業(yè) 論論 文（設文（設 計）成計）成 績績 評評 定定 報報 告告 序 號 評分指標具 體 要 求分數范圍得 分 1 學習態(tài)度 努力學習，遵守紀律，作風嚴謹務實，按期 完成規(guī)定的任務。 010 分 調研論 證 能獨立查閱文獻資料及從事其它形式的調研， 能較好地理解課題任務并提出實施方案，有 分析整理各類信息并從中獲取新知識的能力。 015 分 綜合能 力 論文能運用所學知識和技能，有一定

3、見解和 實用價值。 025 分 2 能 力 與 質 量論文 （設計） 質量 論證、分析邏輯清晰、正確合理，020 分 3 工作量 內容充實，工作飽滿，符合規(guī)定字數要求。 繪圖(表)符合要求。 0 15 分 4 撰寫質量 結構嚴謹，文字通順，用語符合技術規(guī)范， 圖表清楚，字跡工整，書寫格式規(guī)范， 0 15 分 合計0100 分 評語： 成 績： 評閱人（簽名）： 日 期： 畢業(yè)論文答辯及綜合成績 答 辯 情 況 自 述 情 況 清 晰、 完 整 流 利 簡 練 清 晰 完 整 完 整 熟 悉 內 容 基 本 完 整 熟 悉 內 容 不 熟 悉 內 容 回 答 問 題 提 出 問 題正 確 基本

4、正確 有一 般性 錯誤 有原 則性 錯誤 沒有 回答 答辯小組評語及建議成績： 答辯委員會綜合成績： 答辯委員會主任簽字： 年 月 日 多晶硅的生產工藝及研究多晶硅的生產工藝及研究 學號學號 姓名姓名 摘要：摘要：多晶硅的生產技術主要為改良西門子法和硅烷法。西門子法通過氣相沉積的方 式生產柱狀多晶硅，為了提高原料利用率和環(huán)境友好，在前者的基礎上采用了閉環(huán)式生產 工藝即改良西門子法。該工藝將工業(yè)硅加工成 sihcl3，再讓 sihcl3在 h2氣氛的還原爐中 還原沉積得到多晶硅。還原爐排出的尾氣 h2、sihcl3和 hcl 經過分離后再循環(huán)利用。硅烷 法是將硅烷通入以多晶硅晶種作為流化顆的流化

5、床中，是硅烷裂解并在晶種上沉積，從而 得到顆粒狀多晶硅。改良西門子法和硅烷法主要生產電子級晶體硅，也可以生產太陽能級 多晶硅。此外，多晶硅的生產技術還有碳熱還原法和區(qū)域熔煉法等。碳熱還原法是利用高 純碳還原二氧化硅制取多晶硅的。區(qū)域熔煉法是利用金屬定向凝固原理將金屬級硅提純到 太陽能級硅的。 關鍵詞：關鍵詞：多晶硅，西門子法，硅烷法，冶金法，太陽能電池 目目 錄錄 1 多晶硅簡介.1 1.1 多晶硅的定義及性質 .1 1.2 多晶硅的利用價值 .1 2 多晶硅的生產工藝.2 2.1 工藝原理 .2 2.2 生產工藝方法 .2 2.2.1 西門子法 .2 2.2.2 硅烷法 .3 2.2.3 流

6、化床法 .4 2.2.4 冶金法 .6 3 多晶硅尾氣回收工藝研究與發(fā)展.8 3.1 回收方法 .8 3.1.1 濕法回收 .8 3.1.2 干法回收 .8 3.1.3 膜分離回收 .9 4 多晶硅質量影響因素的分析.11 4.1 原料對多晶硅質量的影響 .11 4.1.1 三氯氫硅對多晶硅質量的影響 .11 4.1.2 氫氣對多晶硅質量的影響 .11 4.2 反應溫度的影響 .11 4.3 混合氣配比的影響 .12 4.4 設備潔凈條件的影響 .12 4.5 其他 .12 5 多晶硅生產工藝的危險及有害因素.13 5.1 多晶硅生產過程中化學物質的危險特性 .13 5.2 工藝過程危險、有害

7、因素分析 .13 5.2.1 火災、爆炸 .13 5.3 中毒、窒息事故危險、有害因素 .16 5.4 意外事故的發(fā)生及傷害 .17 5.4.1 觸電傷害和機械傷害 .17 5.4.2 灼燙和高處墜落.17 5.5 粉塵危害 .18 6 多晶硅太陽能電池.19 6.1 太陽能電池簡介 .19 6.2 太陽能電池原理 .19 6.3 太陽能電池材料 .20 6.3.1 晶體硅類材料 .20 6.3.2 單晶硅材料 .21 6.3.3 多晶硅材料 .22 6.3.4 非晶硅材料 .23 6.4 太陽能電池展望 .24 7 多晶硅的發(fā)展.26 7.1 工業(yè)發(fā)展 .26 7.2 產業(yè)發(fā)展預算 .26

8、7.3 多晶硅的行業(yè)發(fā)展主要問題 .27 7.4 國內多晶硅產業(yè)概況 .28 7.5 國際多晶硅產業(yè) .29 7.5.1 產業(yè)概況 .29 7.5.2 主要技術特征 .30 總 結.31 參考文獻.32 致 謝.33 1 多晶硅簡介多晶硅簡介 1.1 多晶硅的定義及性質多晶硅的定義及性質 多晶硅，是單質硅的一種形態(tài)。熔融的單質硅在過冷條件下凝固時，硅原 子以金剛石晶格形態(tài)排列成許多晶核，如這些晶核長成晶面取向不同的晶粒， 則這些晶粒結合起來，就結晶成多晶硅?；疑饘俟鉂?，密度 2.32g/cm32.34g/cm3熔點 1410,沸點 2355。溶于氫氟酸和硝酸的混酸 中，不溶于水、硝酸和 鹽酸

9、。硬度介于 鍺和石英之間，室溫下質脆，切割 時易碎裂。加熱至 800以上即有延性， 1300時顯出明顯變形。常溫下不 活潑，高溫下與氧、氮、硫等反應。高溫熔融狀態(tài)下，具有較大的化學活潑 性，能與幾乎任何材料作用。具有 半導體性質，是極為重要的優(yōu)良 半導體 材料，但微量的雜質即可大大影響其導電性。 1.21.2 多晶硅的利用價值多晶硅的利用價值 利用價值：從目前國際太陽電池的發(fā)展過程可以看出其發(fā)展趨勢為單晶硅、 多晶硅、帶狀硅、薄膜材料（包括微晶硅基薄膜、化合物基薄膜及染料薄膜） 。 多晶硅可作拉制 單晶硅的原料，多晶硅與單晶硅的差異主要表現在物理性質 方面。例如，在力學性質、光學性質和 熱學性

10、質的各向異性方面，遠不如 單晶硅明顯；在 電學性質方面，多晶硅 晶體的導電性也遠不如單晶硅顯著， 甚至于幾乎沒有 導電性。在化學活性方面，兩者的差異極小。多晶硅和單晶 硅可從外觀上加以區(qū)別，但真正的鑒別須通過分析測定晶體的晶面方向、導 電類型和電阻率等。 多晶硅是生產單晶硅的直接原料，是當代 人工智能、自動控制、信息 處理、光電轉換等半導體器件的 電子信息基礎材料。被稱為 “微電子大廈 的基石”。 電子工業(yè)中廣泛用于制造半導體收音機、 錄音機、電冰箱、彩 電、錄像機、電子計算機等的基礎材料。 在太陽能利用上，單晶硅和多晶硅也發(fā)揮著巨大的作用。雖然從目前來 講，要使太陽能發(fā)電具有較大的市場，被廣

11、大的消費者接受，就必須提高 太陽電池的光電轉換效率，降低生產成本。從目前國際太陽電池的發(fā)展過程 可以看出其發(fā)展趨勢為單晶硅、多晶硅、帶狀硅、 薄膜材料（包括微晶硅 基薄膜、化合物基薄膜及染料薄膜）。 2 多晶硅的生產工藝多晶硅的生產工藝 2.1 工藝原理工藝原理 多晶硅生產過程中，核心部分為多晶硅還原生產，其基本原理為在還原爐 內，用高純三氯氫硅為原料，高純氫氣為還原劑，在 10801100高溫下硅被 還原出來，有部分三氯氫硅直接被熱分解為硅，二者一同沉積在發(fā)熱體硅芯上。 同時，高溫下還會發(fā)生部分副反應。 其主反應為： （2-1）hclsihsihcl c o 3 11001080 23 副反

12、應為： （2-2） 24 900 3 234hsiclsisihcl c o （2-3）hclsihsicl42 24 （2-4） 4 1200 3 22siclhclsisihcl c o （2-5）hclsiclsihcl 23 高溫 （2-6）hclbbcl622 3 (2-7)6h22 3 ppcl 生產的目的為控制各項條件向主反應方向發(fā)生，盡量減少或杜絕副反應的發(fā)生。 2.2 生產工藝方法生產工藝方法 2.2.1 西門子法 西門子法是由德國 siemens 公司發(fā)明并于 1954 年申請了專利 1965 年左右 實現了工業(yè)化。經過幾十年的應用和展，西門子法不斷完善，先后出現了第一 代

13、、第二代和第三代，第三代多晶硅生產工藝即改良西門子法，它在第二代的 基礎上增加了還原尾氣干法回收系統,sicl4回收氫化工藝，實現了完全閉環(huán)生 產，是西門子法生產高純多晶硅技術的最新技術，其具體工藝流程如圖 2-1 所 示。硅在西門子法多晶硅生產流程內部的循環(huán)利用。 （1）工藝流程 圖圖 2-1 西門子法工藝流程圖 （2）工藝特點 改良西門子法制備的多晶硅純度高，安全性好，沉積速率為 810txm/min，一次通過的轉換效率為 5%20%，相比硅烷法、流化床法，其 沉積速率與轉換效率是最高的。沉積溫度為 1000，僅次于 sicl4（1200） ， 所以電耗也較高，為 120kwh/kg (還

14、原電耗)。改良西門子法生產多晶硅屬于高 能耗的產業(yè)，其中電力成本約占總成本的 70%左右。sihcl3還原時一般不生產 硅粉，有利于連續(xù)操作。該法制備的多晶硅還具有價格比較低、可同時滿足直 拉和區(qū)熔要求的優(yōu)點。 因此是目前生產多晶硅最為成熟、投資風險最小、最 容易擴建的工藝，國內外現有的多晶硅廠大多采用此法生產 sog 硅與 eg 硅， 所生產的多晶硅占當今世界總產量的 70%80%。 2.2.2 硅烷法 硅烷法是將硅烷通入以多晶硅晶種作為流化顆粒的流化床中，是硅烷裂解 并在晶種上沉積，從而得到顆粒狀多晶硅。 （1）工藝流程 圖圖 2-2 硅烷法工藝流程圖 硅化鎂法是用 mg2si 與 nh4

15、cl 在液氨中反應生成硅烷。該法由于原料消耗 量大，成本高，危險性大，而沒有推廣，目前只有日本 komatsu 使用此法?，F 代硅烷的制備采用歧化法，即以冶金級硅與 sicl4為原料合成硅烷，首先用 sicl4、si 和 h2反應生成 sihcl3，然后 sihcl3歧化反應生成 sih2cl2，最后由 sih2cl2進行催化歧化反應生成 sih4，即： 324 423sihclhsisicl （2-8） 4223 2siclclsihsihcl （2-9） 3422 23sihclsihclsih （2-10） 由于上述每一步的轉換效率都比較低，所以物料需要多次循環(huán)，整個過程 要反復加熱和冷

16、卻，使得能耗比較高。制得的硅烷經精餾提純后，通人類似西 門子法固定床反應器，在 800和下進行熱分解，反應如下： 24 2hsisih （2-11） 硅烷氣體為有毒易燃性氣體，沸點低，反應設備要密閉，并應有防火、防 凍、防爆等安全措施。硅烷又以它特有的自燃、爆炸性而著稱。硅烷有非常寬 的自發(fā)著火范圍和極強的燃燒能量，決定了它是一種高危險性的氣體。硅烷應 用和推廣在很大程度上因其高危特性而受到限制在涉及硅烷的工程或實驗中， 不當的設計、操作或管理均會造成嚴重的事故甚至災害。然而，實踐表明，過 分的畏懼和不當的防范并不能提供應用硅烷的安全保障。因此，如何安全而有 效地利用硅烷，一直是生產線和實驗室

17、應該高度關注的問題。 （2）工藝特點 硅烷熱分解法與西門子法相比，其優(yōu)點主要在于：硅烷較易提純，含硅量 較高(87.5%，分解速度快，分解率高達 99%)，分解溫度較低，生成的多晶硅 的能耗僅為 40kwh/kg，且產品純度高。但是缺點也突出：硅烷不但制造成本較 高，而且易燃、易爆、安全性生差，國外曾發(fā)生過硅烷工廠強烈爆炸的事故。 因此，工業(yè)生產中，硅烷熱分解法的應用不及西門子法。改良西門子法目前雖 擁有最大的市場份額，但因其技術的固有缺點產率低，能耗高，成本高，資 金投入大，資金回收慢等，經營風險也最大。只有通過引人等離子體增強、流 化床等先進技術，加強技術創(chuàng)新，才有可能提高市場競爭能力。硅

18、烷法的優(yōu)勢 有利于為芯片產業(yè)服務，目前其生產安全性已逐步得到改進，其生產規(guī)?？赡?會迅速擴大，甚至取代改良西門子法。雖然改良西門子法應用廣泛，但是硅烷 法很有發(fā)展前途。 2.2.3 流化床法 與西門子方法相似，為了降低生產成本，流化床技術也被引入硅烷的熱分 解過程，流化床分解爐可大大提高 sih4的分解速率和 si 的沉積速率。但是所 得產品的純度不及固定床分解爐技術，但完全可以滿足太陽能級硅質量要求， 另外硅烷的安全性問題依然存在。美國 memc 公司采用流化床技術實現了批量 生產，其以 naalh4與 sif4為原料制備硅烷，反應式如下： 4444 4naalfsihnaalhsif (2

19、-12) 硅烷經純化后在流化床式分解爐中進行分解，反應溫度為 730左右，制 得尺寸為 1000 微米的粒狀多晶硅。該法能耗低，粒狀多晶硅生產分解電耗為 12kwh/kg 左右，約為改良西門子法的 1/10，且一次轉化率高達 98%，但是產 物中存在大量微米尺度內的粉塵，且粒狀多晶硅表面積大，易被污染，產品含 氫量高，須進行脫氫處理。 流化床法是美國聯合碳化合物公司早年研發(fā)的多晶硅制備工藝技術。目前 采用該方法生產顆粒狀多晶硅的公司主要有：挪威可再生能源公司 rec、德國 瓦克公司 waeker、美國 hemlock 和 memc 公司等。挪威 rec 公司是世界上 惟一一家業(yè)務貫穿整個太陽能

20、行業(yè)產業(yè)鏈的公司，是世界上最大的太陽能級多 晶硅生產商。該公司利用硅烷氣為原料，采用流化床反應爐閉合循環(huán)工藝分解 出顆粒狀多晶硅，且基本上不產生副產品和廢棄物。這一特有專利技術使得 rec 公司在全球太陽能行業(yè)中處于獨一無二的地位。rec 還積極致力于新型流 化床反應器 fbr 技術的開發(fā)，該技術使多晶硅在流化床反應器中沉積，而不是 在傳統的熱解沉積爐或西門子反應器中沉積，因而可極大地降低建廠投資和生 產能耗。2006 年，rec 公司利用該技術生產太陽能級多晶硅，2008 年的產能 達 6500t。此外，2008 年 rec 公司還開發(fā)了流化床多晶硅沉積技術(fluidized bed po

21、lysilicon deposition)與改良的西門子的反應器技術(modified siemens reactor technology)的耦合技術生產出顆粒狀的多晶硅，這是化學法多晶硅生產 技術的突破性進展。 （1）工藝流程簡介 流化床法是以 sicl4 (或 si)h2、hcl 和冶金硅為原料在高溫高壓流化床(沸 騰床)內生成 sihcl3，將 sihcl3再進一步歧化加氫反應生成 sih2cl2，繼而生成 sih4氣。制得的氣體通人加有小顆粒硅粉的流化床反應爐內進行連續(xù)熱分解反 應，生成粒狀多晶硅產品。 以三氯氫硅為含硅原料氣，通入加有小顆粒硅粉的流化床反應器內進行連 續(xù)的氣相化學沉

22、積，生成粒狀多晶硅產品。采用三氯氫硅流化床法技術比較成 熟。其反應效率為 65%，電耗 40kwh/kg，可連續(xù)運轉 700h 以上。流化床反應 器使用石英做襯墊，外包不銹鋼材料形成冷卻夾套，流化床垂直分離成加熱區(qū) 和反應區(qū)。三氯氫硅和氫氣的混合氣體通過噴嘴高速噴入反應區(qū)，反應區(qū)加有 小粒徑硅粉作為晶種顆粒。利用電阻加熱器對加熱區(qū)進行加熱，加熱區(qū)通過輻 射方式將熱量傳遞到反應區(qū)，在高溫的反應區(qū)中，三氯氫硅和氫氣在晶種顆粒 表面進行還原反應，通過氣相沉積在晶種表面生產顆粒狀多晶硅 而產品顆粒硅 又可通過粉磨系統，制取小粒徑的品種顆粒加入到流化床反應區(qū)中。 （2）工藝特點 由于在流化床反應爐內參與

23、反應的硅表面積大，故該方法生產效率高、電 耗較低、成本低。該方法的缺點是安全性較差，危險性較大；生長速率較低 (46ixm/min)；一次轉換效率低，只有 2%10%；還原溫度高(1200)，能耗 高(達 250kwh/kg)，產量低。 三氯氫硅流化床法具有以下特點： 利用 sihcl3代替 sicl4作為含硅的原料氣，既減少灰塵產生，又一定程 度改善產品顆粒硅的外部形貌； 通過 sihcl3定點噴射人反應區(qū)，使含硅的原料氣和晶種顆粒充分接觸， 提高了沉積速度； 將流化床垂直分離成加熱區(qū)和反應區(qū)，通過輻射傳熱將熱量傳遞到反應 區(qū)，較好地解決了反應器內的溫度分布問題； 在加熱區(qū)使用優(yōu)良的石英襯墊

24、； （3）流化床法和改良西門子法的比較 氯氫硅流化床法應用到現有改良西門子法的全部生產流程，包括三氯氫硅 合成工序、三氯氫硅精餾工序、尾氣干法回收工序以及其他的公共工程。同改 良西門子法比較，唯一改變的就是還原工序。 使用三氯氫硅流化床法有以下好處：通過使用流化床，連續(xù)生產過程取代 了改良西門子法批次間歇生產。由于生成的直接是顆粒狀多晶硅，省去了破碎 和腐蝕兩道工序，在用于直拉單晶硅生產中優(yōu)勢明顯，特別是隨著直拉單晶硅 爐連續(xù)加料系統制造技術的發(fā)展及其在直拉單晶硅生產工藝上的應用，顆粒狀 多晶硅的優(yōu)勢更明顯。由于參加反應的顆粒硅品種表面積大，沉積速度大幅提 高，故生產效率高，大大減少了能源消耗

25、，降低了成本。使用流化床進行化學 氣相沉積多晶硅時面臨的幾個問題： 加熱方面：通過輻射傳熱，熱損失相對較大，且存在對氣體加熱不均勻的 問題；由于顆粒硅表面積大，更容易引起沾污，如爐壁重金屬元素污染等；在 高溫下，氯氫硅會形成小顆粒餾分灰塵在尾氣中排放，既對尾氣回收系統造成 影響，又造成原料損失；由于爐壁溫度較高，容易在爐壁產生沉積。 2.2.4 冶金法 冶金法制備太陽能級多晶硅是指以冶金級硅為原料，經過冶金提純制得純 度在 99.9999%以上用于生產太陽能電池的多晶硅原料的方法。冶金法在為太陽 能光伏發(fā)電產業(yè)服務上，存在成本低、能耗低、產出率高、投資門檻低等優(yōu)勢， 通過發(fā)展新一代載能束高真空

26、冶金技術，可使純度達到 6n 以上，并在若干年 內逐步發(fā)展成為太陽能級多晶硅的主流制備技術。 其工藝流程圖如 2-3 所示： 圖圖 2-3 冶金法工藝流程圖 工藝特點 不同的冶金級硅含有的雜質元素不同，但主要雜質基本相同，主要包括 al、fe、ti、c、p、b 等雜質元素。而且針對不同的雜質也研究了一些有效的 去除方法。自從 1975 年 wacker 公司用澆注法制備多晶硅材料以來，冶金法制 備太陽能級多晶硅被認為是一種有效降低生產成本、專門定位于太陽多級多晶 硅的生產方法，可以滿足光伏產業(yè)的迅速發(fā)展需求。 3 多晶硅尾氣回收工藝研究與發(fā)展多晶硅尾氣回收工藝研究與發(fā)展 3.1 回收方法回收方

27、法 多晶硅是電子信息產業(yè)和太陽能光伏產業(yè)的基礎原料之一。隨著信息技術 和太陽能光伏產業(yè)的發(fā)展，全球市場對多晶硅的需求量快速增長。目前，制備 多晶硅的主流工藝為改良西門子法和流化床法，以 sihcl3或 sih4為原料，在鐘 罩式反應器或流化床反應器中通過還原沉積制備棒狀或粒狀多晶硅以 sihcl3, 或 sih4 為原料的多晶硅尾氣中含有未反應的原料和反應副產物，特別是以 sihcl3為原料的多晶硅尾氣中含有大量未反應的生產原料 h2、sihcl3和反應副 產物 sicl4、hcl、sih2cl2，將其回收綜合利用是降低多晶硅生產成本的主要措 施之一，且對進一步降低光伏組件成本、推動光伏發(fā)電平

28、價上網和光伏產業(yè)的 健康發(fā)展具有重要意義。 多晶硅尾氣分離回收分為濕法回收、干法回收和膜分離回收 3 種，其中干 法回收為主流技術。目前，多晶硅生產過程中為加快硅沉積速度，將 h 和 sihcl3的摩爾比從(10-15)1 降至(4-10)1，這樣雖大大降低了多晶硅尾氣回 收系統的負荷和多晶硅生產成本，但多晶硅尾氣回收系統的能量消耗仍然較高。 3.1.1 濕法回收 根據多晶硅尾氣回收方式和回收的物料，通常將西門子法制備多晶硅技術 分為 3 代：第 1 代改良西門子法回收的 h2和 sihcl3經進一步純化后循環(huán)利用， sicl4和 hcl 作為副產品出售；第 2 代生產工藝是在回收利用 h2、

29、sihcl3，的基 礎上，將回收的 sicl4氫化還原為原料 sihcl3，再送人生產系統循環(huán)利用。 在第 1 代和第 2 代西門子工藝中，多晶硅尾氣回收工藝是將尾氣通人深冷 回收器冷凝，冷凝后大部分 sicl4 、sihcl3和 sih2cl2分離，尾氣中的 hcl 部 分溶于氯硅烷的混合液。從深冷回收器出來的尾氣除 h2外，還殘留少量的 sihcl3、sicl4、sih2cl2及，再將經深冷回收氯硅烷后的尾氣用水洗滌，氯硅烷 水解生成 hcl 和 sio2,hcl 溶于水形成鹽酸作為副產品出售或將其中和處理。 采用該方法可以回收尾氣中大部分 sicl4、sihcl3、sih2cl2和 h2

30、，但回收的 h2 中含有少量雜質(洗滌水中溶解少量的 o2、n2和 co2)，須進一步凈化提純才能 送人生產系統循環(huán)使用。 3.1.2 干法回收 濕法(冷凍法)回收多晶硅尾氣工藝中，將合成工藝的副產物 hcl 溶于水后 的鹽酸作為副產品出售，或者將其中和處理，造成原料浪費；但在多晶硅生產 原料 sihcl3，的生產過程中硅氯氫化時卻要合成 hcl；另外，在四氯化硅氯氫 化工藝中，加入體積分數為 2%5%的 hcl 有利于提高 sicl4的單程轉化率。 hcl 的沸點很低(-85.03)，深冷難以將其冷凝成液體回收，但是 hcl 在 sicl4 和 sihcl3，中具有一定的溶解度，因此可利用低

31、溫的 sicl4和 sihcl3混合液先 溶解吸收 hc1 再解吸，實現無水 hcl 回收利用。在第 3 代西門子工藝中，用 sicl4和 sihcl3混合液將 hcl 吸收、解吸，回收 hcl 用于硅氯氫化或四氯化硅 氯氫化，實現改良西門子法制備多晶硅的完全閉路循環(huán)。 在干法回收工藝中，采用低溫氯硅烷噴淋，回收多晶硅尾氣中大部分 sicl4 和 sihcl3。sihcl3和 sicl4經精餾分離提純后分別送至還原裝置和四氯化硅氫 化裝置；從淋洗塔出來的不凝氣體除含有 h2和 hcl 外還含有少量氯硅烷。不 凝氣體經氣液分離器除去夾帶的液滴后，加壓，用低溫 sicl4和 sihcl3吸收不 凝

32、氣體中的 hcl，得到 h2。吸收 hcl 的氯硅烷混合液在解吸塔解吸 hcl 后返回 吸收、解吸系統，循環(huán)使用?；厥盏?h2中仍含有微量的 hcl 和氯硅烷，再通 過活性炭吸附設備凈化后送至還原裝置或四氯化硅氫化裝置，另有少量 h2用于 活性炭吹掃再生，含 hcl 和氯硅烷氣體的 h2返回干法回收系統。 采用活性炭變溫變壓吸附法凈化 h2,變溫變壓吸附系統由吸附塔、換熱器 和緩沖罐組成。通常有 3 個吸附塔切換運行，保證任意時刻都有吸附塔處于吸 附狀態(tài)，其余處于再生狀態(tài)。利用 h2、hcl、氯硅烷在活性炭吸附劑表面吸附 能力的差異，分離 h2、hcl、氯硅烷。通過升溫和降壓的方式再生吸附劑。

33、再 生結束后，吸附塔重新具備凈化 h2的能力。經過一系列加壓一降溫、減壓一升 溫過程后吸附塔完成一個完整的吸附一再生循環(huán)，準備進行下一次的吸附凈化。 各吸附塔切換吸附、再生，連續(xù)凈化和提純 h2。 干法回收尾氣裝置可將多晶硅尾氣中 99%以上的氯硅烷、99%以上的氫氣 和 95%以上的 hcl 回收利用，如在干法回收尾氣裝置中通過多級換熱降溫或升 溫可充分利用能量，進一步降低氯硅烷制冷電耗。 3.1.3 膜分離回收 在干法回收多晶硅尾氣工藝中，須采用低溫氯硅烷作為 hcl 的吸收劑，為 降低這部分氯硅烷的溫度，須采用制冷設備提供低溫，這要消耗大量的制冷能 耗。因此，隨著膜技術的發(fā)展，采用膜技術

34、分離回收尾氣逐漸引起業(yè)內關注， 如采用氫氣分離膜分離三氯氫硅尾氣中的 h2。其方法是：將從流化床反應器出 來的合成器冷凝后的不凝氣經壓縮機加壓后送人氫氣膜分離器分離 h2，氫氣膜 分離器的非滲透氣送人回收冷凝器中，進一步冷凝后得到 sihcl3、sicl4，不凝 氣 hcl 作為原料返回流化床反應器。分離出來的 h2可作為燃料或生產其他產 品的原料，也可直接排人大氣，但未能說明此工藝擬采用的氫分離膜的種類和 型號。 用于 h2分離和純化的分離膜中，鈀膜及其合金膜具有很高的 h2選擇滲透 性，工業(yè)上通過鈀合金膜純化的體積分數可達 99.9999%、氧雜質體積分數小于 0.110-6、露點低于-7

35、6，完全能滿足制備高純多晶硅的需要。但是，鈀膜及 其合金膜中的鈀組分對氯離子敏感，容易導致膜組件損壞。 與鈀膜及其合金膜相比，有機膜和其他非金屬無機膜對氯離子抵抗力較強。 采用半滲透膜從氯硅烷h2hcl 體系或硅烷h2體系中分離氯硅烷或硅烷， 采用的分離膜為具有優(yōu)良分離和滲透性能，化學性能穩(wěn)定，耐氯硅烷、硅烷和 hcl 的有機膜(由一層磺化聚砜為分離層和一層聚砜為支撐層構成不對稱膜)。 采用經硅烷偶聯劑改性的無機分離膜來分離 h2和 hcl，該分離膜具有很好的分 離性能和對 hcl 的耐腐蝕性能。 近年來，采用以聚砜、聚醚砜、聚芳酰胺、聚酰胺一酰亞胺等為材料制備 的聚合物有機膜來分離多晶硅尾氣

36、，這些聚合物的平均相對分子質量為 50000300000，膜組件可采用板式、圓管式、螺旋卷式或中空纖維式等。但是 有機膜存在一定程度的溶脹問題，目前對專門用于 h2、hcl 和氯硅烷體系分離 的膜研究較少，隨著基于嵌段共聚物的新型分離膜等新型膜制備技術的發(fā)展及 對專門適用于氯硅烷、h2和 hcl 體系分離的膜研制，將進一步推動膜分離技術 在多晶硅尾氣回收中的應用，并逐步擴展至多晶硅制備工藝的其他工序，例如 將膜分離技術應用于含有少量氯硅烷的多晶硅還原爐的置換氣體 n、h2的分離 和循環(huán)使用等。 4 4 多晶硅質量影響因素的分析多晶硅質量影響因素的分析 4.1 原料對多晶硅質量的影響原料對多晶硅

37、質量的影響 4.1.1 三氯氫硅對多晶硅質量的影響 太陽能級多晶硅對其原料之一三氯氫硅的指標要求眾說紛紜，其主要雜質 p、b 含量若較高，則高溫下將會發(fā)生 p、b 析出的副反應，析出的 p、b 將附 著在硅棒中，嚴重影響多晶硅的電阻率指標。與 p、b 等雜質的反應屬氣相反 應， p、b、as、sb 等的產物漂在氣相中其他一些在爐內不還原的重金屬雜 質，也飄在氣相中，在 sihcl3、h2往載體上擴散時，將這些漂浮的雜質攜帶到 載體上，進而影響多晶硅質量。 控制三氯氫硅質量的主要措施有控制粗餾 sihcl398.5%、b50ppbw、p5ppbw、fe500ppbw，控制精餾操作中回流 比穩(wěn)定在

38、 20 以上，保證再沸器出口溫度穩(wěn)定，根據分析數據確定高沸物和低沸 物的采出，使三氯氫硅的收率在 75%左右。 4.1.2 氫氣對多晶硅質量的影響 氫氣中混有水汽和氧，含氧大于 20ppm，露點大于-30時，則會水解或氧 化，生成一種二氯化硅氧化層附著于硅棒上，在這種被氧化的硅棒上又繼續(xù)沉 淀硅時，就形成了氧化夾層。這種夾層在光線下可以看到五顏六色的光澤，酸 洗也不能除掉這種氧化夾層，在真空條件下生長單晶硅時，會產生硅跳現象， 造成熔融硅從熔區(qū)中濺出，輕者 火焰 一樣往外冒花，嚴重者會崩壞加熱線圈， 甚至造成生產無法進行下去，而一般常見現象為熔區(qū)表面浮渣很多，致使多次 引晶不成等等。氧中含有

39、co2、co 時使襯底氧化，硅在氧化的襯底上沉積生 長成多晶硅。 生產過程中 n2作為保安之用，氬氣作為載流氣體，在原料儲罐、精餾塔、 還原爐置換、硅芯爐和干法回收過程中大范圍與原料三氯氫硅和氫氣接觸，因 此氮氣和氬氣露點、氧含量、二氧化碳和一氧化碳含量也極大的影響多晶硅質 量。因此生產過程中要嚴格控制嚴格控制氫氣、n2和氬氣純度，硅芯加熱前要 用充分的置換時間，把爐內空氣和爐壁上的水分趕凈，裝爐前要認真對設備做 檢查防止漏水現象。 4.2 反應溫度的影響反應溫度的影響 實踐證明在 9001000間， sihcl3以熱分解為主，10801200間以 還原反應為主，1200以上副反應、逆反應同時

40、發(fā)生。雖說溫度在 1080以下 亦有 sihcl3還原反應發(fā)生，但在這個范圍還原反應生成的沉積硅是無定形硅而 不是結晶良好的多晶硅。還原溫度較低時，會形成暗褐色的無定形硅夾層，稱 溫度夾層。這種疏松粗糙的結構夾層中間常常有許多氣泡和雜質，在拉單晶前 無法用酸腐蝕掉，在拉單晶熔料時，輕者使硅棒液面波動，重者產生硅跳以至 于無法使用，避免溫度夾層應注意：啟動后空燒半小時，溫度在 10801100 進料，整個生產過程中溫度也應穩(wěn)定控制在 1080。 4.3 混合氣配比的影響混合氣配比的影響 在氫還原 sihcl3的過程中，用化學當量值進行氫還原時，產品是褐色粉末 狀非晶形硅析出，收率低。原因是氫氣不

41、足，發(fā)生其他的副反應。當氫氣與三 氯氫硅為 1：1 或 1：2 時，除氣固相反應外，還發(fā)生了氣相反應，反應產物硅 氣相聚合后呈粉狀飄落在爐膛內污染整個爐膛。選擇合適的配比使之既有利于 提高硅的變化率，又有利于抑制 b、p 的析出而影響產品質量。目前國內生產 多采用氫氣比三氯氫硅為 10：1 也有采用 7.5：1 的。一般選擇配比 5：1 較為 經濟，小于 5：1 時，生長速度放慢，轉化率降低。 4.4 設備潔凈條件的影響設備潔凈條件的影響 多晶硅生產對設備潔凈度要求很高。油、氯離子、氧化物或粉塵的介入將 嚴重影響多晶硅的質量。整個工藝系統中幾個 ppm 的油含量就可能造成多晶硅 反應速度減慢，

42、產量降低，甚至硅反應停止-水和其他溶液在設備表面殘留的氯 離子、氧化物、灰塵其他雜質、污垢的存在，對多晶硅的生產影響也很大。因 此，多晶硅設備要嚴格做好脫脂、酸洗、純水沖洗和干燥等工作。此外，生產 過程中，設備材質缺陷或運行維護失當，易造成設備腐蝕或滲漏，期間也會引 人大量的重金屬雜質或油脂，引起二次污染。 4.5 其他其他 除上述以外，硅油、石墨件等也會引起影響多晶硅質量油狀物是還原過程 中于低溫處(低于 300)產生的。硅油是一種大分子量的高分子硅鹵化物(sicl2) n(h2)n其中含 25%油狀物質。硅油的產生導致大量的硅化物的損失，降低生產 效率，此外硅油有強烈的吸水陛，因而拆爐時硅

43、油強烈吸收空氣中水分，同時 游離出氯化氫腐蝕設備，還會引起自燃爆炸，給生產帶來麻煩?？梢酝ㄟ^調節(jié) 爐筒冷卻水使爐壁溫度在 300以上，出水溫度在 4050 度之間，拆爐前降低 爐筒冷卻水溫度，提高爐壁溫度使硅油揮發(fā)等措施避免硅油的污染。高溫下， 石墨件也會同 hcl 反應，使產品質量出現波動。多晶硅生產過程中的影響因素 很多，最重要的一點是潔凈，設備的選型和腐蝕也在極大程度上給生產帶來難 題，希望通過各家的技術交流，不斷提高國內的多晶硅生產水平，降低成本， 提高多晶質量。 5 多晶硅生產工藝的危險及有害因素多晶硅生產工藝的危險及有害因素 5.1 多晶硅生產過程中化學物質的危險特性多晶硅生產過程

44、中化學物質的危險特性 多晶硅生產過程中主要危險、有害物質中氯氣、氫氣、三氯氫硅、氯化氫 等主要危險特性有： 氫氣：與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇熱或明火即會發(fā)生爆炸。氣 體比空氣輕，在室內使用和儲存時，漏氣上升滯留屋頂不易排出，遇火星會引 起爆炸。氫氣與氟、氯、溴等鹵素會劇烈反應。 氧氣：助燃物、可燃物燃燒爆炸的基本要素之一，能氧化大多數活性物 質。與易燃物(如乙炔、甲烷等)形成有爆炸性的混合物。 氯：有刺激性氣味，能與許多化學品發(fā)生爆炸或生成爆炸性物質。幾乎 對金屬和非金屬都起腐蝕作用。屬高毒類。是一種強烈的刺激性氣體。 氯化氫：無水氯化氫無腐蝕性，但遇水時有強腐蝕性。能與一些活性金 屬粉

45、末發(fā)生反應，放出氫氣。遇氰化物能產生劇毒的氰化氫氣體。 三氯氫硅：遇明火強烈燃燒。受高熱分解產生有毒的氯化物氣體。與氧 化劑發(fā)生反應，有燃燒危險。極易揮發(fā)，在空氣中發(fā)煙，遇水或水蒸氣能產生 熱和有毒的腐蝕性煙霧。燃燒(分解)產物:氯化氫、氧化硅。 四氯化硅：受熱或遇水分解放熱，放出有毒的腐蝕性煙氣。 氫氟酸：腐蝕性極強。遇 h 發(fā)泡劑立即燃燒。能與普通金屬發(fā)生反應, 放出氫氣而與空氣形成爆炸性混合物。 硝酸：具有強氧化性。與易燃物(如苯)和有機物(如糖、纖維素等)接觸 會發(fā)生劇烈反應，甚至引起燃燒。與堿金屬能發(fā)生劇烈反應。具有強腐蝕性。 氮氣：若遇高熱，容器內壓增大。有開裂和爆炸的危險。 氟化

46、氫：腐蝕性極強。若遇高熱，容器內壓增大，有開裂和爆炸的危險。 5.2 工藝過程危險、有害因素分析工藝過程危險、有害因素分析 5.2.1 火災、爆炸 (1) 氫氣制備與凈化工序 氫氣制備與凈化工序主要涉及的危險化學品為氫氣、氧氣，主要設備有電 解槽、除氧器、吸附干燥器和氫、氧儲罐等。 電解時有強大的電流通過，如果電氣的絕緣不良或防爆電器質量達不到 要求極易產生電火花，電解車間往往容易發(fā)生氫氣泄漏，遇到電火花或其它明 火就會發(fā)生燃燒或爆炸。 在水電解制氫裝置運行中，必須確保氫、氧側(陰極、陽極側)的壓力差 不能過大，若超過某一設定值后，就會造成某一電解小室或多個電解小室的 “干槽”現象，從而使氫氣

47、、氧氣互相摻混，降低氫氣或氧氣的純度，嚴重時 形成爆炸混合氣。這是十分危險的，極易引起事故的發(fā)生。 水電解槽人口應設堿液過濾器如果失效，電解液中雜質堵塞進液孔或出 氣孔，使電解槽中氫、氧透過隔膜混合形成爆炸性混合氣體，極易引起事故的 發(fā)生。 電解所得到的氧氣如果回收利用，若氧氣純度降低或不穩(wěn)定，將使瓶裝 氧氣質量下降。嚴重時，還可能造成氧氣純度較大幅度降低，以至形成爆炸混 合氣，將會發(fā)生爆炸事故。據了解，與電解氧回收利用相關的爆炸事故時有發(fā) 生。 若氧氣不回收直接排人大氣時，對常壓型水電解制氫系統需設置氧氣調 節(jié)水封；利用水封高度，保持氫側、氧側的壓力平衡；壓力型水電解制氫系統 可設氧氣排空水

48、封，以便壓力調節(jié)裝置的正常運行，保持氫側、氧側壓力平衡。 (2) 氯化氫合成工序 氯化氫合成工序涉及的主要物料為氫氣、氯氣和氯化氫，主要設備有氫氣、 氯氣緩沖罐、氯化氫合成爐(操作壓力 0.5mpa)、氯化氫冷卻器和氯化氫吸收液 罐等。 氫氣和空氣混合物爆炸極限為 4.1%74.2%(v/v)；氫氣和氧氣混合氣體爆 炸極限為 4.55%95%(v/v)；氫氣和氯氣混合物爆炸極限為 3.5%97%(v/v)。 由物質和工藝過程可以看出，該工序主要危險、有害因素為、爆炸和中毒。正 常生產時，如果氯氫配比控制不當，進料比例控制失調或發(fā)生氫氣進料系統泄 漏，易引起火災爆炸事故。如果同時事故處理裝置失效

49、，會發(fā)生連帶事故氯氣 中毒。反應時要始終保持氫氣的濃度在爆炸下限 5% (相對于氯氣)以下。生產 過程中，氫氣和氯氣反應生成氯化氫產生大量的熱。如果冷卻循環(huán)系統出現故 障，反應熱不能及時導出。可能出現局部過熱，有可能出現反應失控現象，導 致物料泄漏。嚴重的則導致火災爆炸事故。裝置中氫氣管網發(fā)生泄漏，遇火源 可能發(fā)生火災爆炸事故。在開停車時，如果氫氣、氯氣管線上閥門關閉不嚴， 可能造成爐內形成爆炸性混合氣體。點火操作時可能發(fā)生火災爆炸事故。液氯 在氣化以及生產運行過程中可能因熱應力、腐蝕等因素而產生裂紋、穿孔，導 致氯氣、氯化氫介質滲漏造成人員中毒事故。 (3) 三氯氫硅合成工序 本工序主要反應

50、為放熱反應。硅粉與氯化氫在反應爐內生產三氯氫硅，同 時生成四氯化硅、二氯二氫硅、金屬氯化物、聚氯硅烷、氫氣等產物。主要設 備三氯氫硅合成爐、合成氣洗滌塔等。操作壓力約 0.5mpa。三氯氫硅為遇濕易 燃液體。三氯氫硅的合成是在 280330的溫度下進行的，已經超過了三氯氫 硅的自燃點 175，在合成中如果發(fā)生了三氯氫硅泄漏，或者空氣進入反應器， 極易引起燃燒或爆炸事故。由于三氯氫硅遇水會發(fā)生劇烈反應，生成有強腐蝕 性的氯化氫，并放出大量的熱。三氯氫硅系統避免水和潮濕。反應過程放出大 量放熱。合成爐外壁設置有水夾套，通過夾套內水帶走熱量維持爐壁的溫度。 如果冷卻循環(huán)系統出現故障，反應熱不能及時導

51、出。可能出現局部過熱，有可 能出現反應失控現象，導致物料泄漏。嚴重的則導致火災爆炸事故。 (4) 氯硅烷分離提純工序 本工序是整套裝置的核心工序，操作嚴格，產品純度要求極高。氯硅烷的 提純直接影響到產品質量。本工序主要涉及的物料為三氯氫硅、四氯化硅和氯 化氫等。主要設備有精餾塔、中間儲槽和加熱、冷換設備以及機泵。 三氯氫硅精餾過程中的主要危險在于三氯氫硅泄漏后引起的火災爆炸和 中毒事故。 在精餾過程中空氣進入塔器、容器與三氯氫硅形成爆炸性混合物，遇火 源可能導致火災、爆炸事故。加熱熱水漏人設備，遇三氯氫硅劇烈反應發(fā)生火 災爆炸事故。 四氯化硅及氯化氫遇水生成鹽酸都屬于酸性腐蝕品，對機泵、設備有

52、腐 蝕性，如果設備選型不當，材質不過關，可能由于腐蝕造成易燃液體泄漏。 物料加熱過程中使用到蒸汽，在防護不當的情況下可能造成操作人員燙 傷。 (5) 氯硅烷貯存工序 本工序設置以下貯槽：氯硅烷貯槽、工業(yè)級三氯氫硅貯槽、工業(yè)級四氯化 硅貯槽、氯硅烷緊急排放槽等。罐體、附屬管閥因材質或焊縫缺陷開裂，或法 蘭密封損壞；操作不當。均有可能致使三氯氫硅溢漏；三氯氫硅儲罐如果發(fā)生 泄漏，其危險性遠大于工藝流程管道泄漏引起的危險性，因為儲罐多，儲量大， 一旦泄漏，如果不及時堵漏，影響可能不斷擴大。儲罐區(qū)有大量的冷卻用水， 泄漏的三氯氫硅遇水反應生成大量的氯化氫，并放出大量的熱，放出的熱量很 容易使三氯氫硅達

53、到自燃點，從而引起燃燒爆炸事故；同時生成的 hcl，向周 圍擴散，給搶險救援工作帶來困難。 (6) 三氯氫硅氫還原工序 三氯氫硅還原工序汽化的三氯氫硅與氫氣發(fā)生還原反應硅沉積到硅芯上， 同時產生氯化氫氣體。主要涉及的設備有還原爐。為加大硅沉積速度，爐內壓 力在 0.5mpa 左右，還原爐屬于高耗能設備，硅的沉積需要電能加熱并維持高 溫狀態(tài)(約 1080)。要得到高純度的硅，還原爐必須出于潔凈廠房內。本工序 主要危險性在于氫氣泄漏，并且積聚以及三氯氫硅泄漏引發(fā)火災爆炸事故。同 時還有氯化氫氣體泄漏引起的人員中毒事故。循環(huán)冷卻系統一旦出現故障，冷 卻水進人還原爐內與三氯氫硅劇烈反應，發(fā)生火災爆炸事

54、故。 (7) 干法分離工序 三氯氫硅合成氣干法分離系統、還原尾氣干法分離系統、氫化氣干法分離 系統，考慮采用美國 cdi 公司的工藝流程和主要設備，三個系統的流程和設備 極為類似。工序中主要涉及的設備有洗滌塔、混合氣壓縮機、氯化氫解析塔、 氫氣變壓吸附設備等。整套裝置不接觸水分，把氫氣、氯氣、三氯氫硅分離再 送回各自工序循環(huán)使用。工藝設備、管線、法蘭、閥門等發(fā)生泄漏或水進入設 備內；遇火花等誘因，尤其是遇水發(fā)生劇烈反應導致火災爆炸事故。 (8) 四氯化硅氫化工序 用西門子法生產多晶硅時，在氯化工序和還原工序都產生大量的副產物四 氯化硅，將四氯化硅轉化成三氯氫硅?？梢猿浞掷觅Y源。該工序中主要設

55、備 有氫化爐、氫氣緩沖罐以及冷換設備等。主要涉及的物質包括氫氣、四氯化硅、 三氯氫硅等。工藝設備、管線、法蘭、閥門等發(fā)生氫氣、三氯氫硅泄漏或水進 入設備內；遇火花等誘因，尤其是遇水發(fā)生劇烈反應導致火災爆炸事故。 5.3 中毒、窒息事故危險、有害因素中毒、窒息事故危險、有害因素 發(fā)生中毒、窒息事故的主要原因為：設備、管道密封不好或因腐蝕泄漏， 操作、檢修失誤或處理不及時，防護用品配備不當或失效，不會使用防護器具 或取用不方便，導致氯氣、三氯氫硅、四氯化硅泄漏水解產生的大量有毒氯化 氫氣體等有毒有害物質與操作人員接觸，發(fā)生中毒、窒息事故，并迅速外泄污 染環(huán)境，導致周邊敏感區(qū)內人員的中毒事故。事故的

56、后果將導致人員傷亡、造 成嚴重經濟損失。引起中毒窒息事故的主要原因有： 在液氯氣化、氯氣輸送、緩沖和氯化氫合成反應的過程中，氯氣大量存 在，由于鋼瓶、設備、管道、閥門等處的泄漏，操作、維修人員接觸氯氣的機 會較多，如果防護措施不完善，操作人員不會使用或不正確使用個人防護器材， 不注意個人防護，發(fā)生中毒、窒息的機會和可能性較大。 氯化氫在氯化氫合成、氯化氫緩沖罐、三氯氫硅合成、還原和合成氣過 濾渣洗滌、渣液分離、合成尾氣洗滌吸收等過程的設備和管道中大量存在，在 生產不正?；虿僮魇д`時，設備密封不好或腐蝕，會出現氯化氫氣體的泄漏； 在氯化氫合成爐出現爆炸時會有大量氯氣、氯化氫氣體的泄漏，過氯操作時

57、， 氯氣將隨放空管逸出，這些因素都會造成操作崗位、周邊場所的人員中毒、窒 息事故的發(fā)生。 如果三氯氫硅合成爐的加料裝置不暢，氮氣壓力不夠，也會使氯化氫、 三氯氫硅、四氯化硅氣體從加料口逸出，導致泄漏和中毒事故的發(fā)生。在三氯 氫硅網袋過濾、空冷、冷凍冷凝、尾氣洗滌、粗品儲存、精餾、成品儲存等過 程的設備、管道里大量存在三氯氫硅和四氯化硅氣體和液體，一旦這些設備、 管件、管道、儀表密封處的泄漏，會導致這些物質泄漏，產生白色有毒氯化氫 煙霧，引發(fā)中毒 事故的發(fā)生。在上述設備管路發(fā)生火災爆炸事故時，也會產生大量有毒 煙霧，引發(fā)中毒、窒息事故的發(fā)生。 冷凍站為三氯氫硅生產提供冷凍氯化鈣鹽水，所使用的是氟

58、利昂制冷劑， 雖無毒性，如果泄漏，在通風不好的情況下，易造成人員窒息事故的發(fā)生。 氮氣用于向三氯氫硅合成爐輸送硅粉、作為成品儲罐的惰性氣體保護氣 和用于可燃氣體、液體設備管道的置換的惰性氣體，該項目所使用的是瓶裝氮 氣，雖然不燃，但如果氮氣瓶或管道泄漏會導致處于泄漏區(qū)下風向或通風不好 的空間內的人員發(fā)生窒息事故。 尾氣處理和鹽酸輸送裝車過程中及有三氯氫硅、四氯化硅、氯化氫泄漏 的場所，存在著氯化氫中毒的危險性。在排硅渣、洗滌、離心分離作業(yè)時，也 會使作業(yè)人員和周邊人員發(fā)生中毒事故。 5.4 意外事故的發(fā)生及傷害意外事故的發(fā)生及傷害 5.4.1 觸電傷害和機械傷害 多晶硅生產屬高耗能裝置，裝置內

59、電解水、三氯氫硅還原等過程中，使用 到大量的電氣設備。電氣危害電氣傷害具有突然、危險性大的特點，容易造成 惡性事故。電氣設備危險除自身故障引起的觸電、漏電、短路等事故危及人體 安全外，在某些情況下還會引發(fā)其它重大危險事故(如火災、爆炸等)。作業(yè)環(huán) 境中的局部照明防爆設計、電擊防護設計應與作業(yè)場所危險程度相適應，并應 將生產環(huán)境中有爆炸、高溫、腐蝕特點的場所視為重點控制部位。生產環(huán)境中 具有腐蝕性化學品，電氣裝置應采取防腐蝕設計。電氣傷害主要涉及供配電、 電氣設備和電氣防護裝置、措施等方面。如果電氣線路或電氣設備在設計、安 裝上存在缺陷，或在運行中，缺乏必要的檢修維護，使設備或線路存在漏電、 過

60、熱、短路、接頭松脫、斷線碰殼、絕緣老化等隱患；未采取必要的安全技術 措施(如保護接零、漏電保護、安全電壓、等電位聯結等)，或安全措施失效； 帶負荷拉開裸露的閘刀開關；誤操作引起短路；專業(yè)電工或機電設備操作人員 的操作失誤，或違章作業(yè)等。造成人員觸電傷亡和電弧灼傷。 多數生產設備和檢修工具屬鋼制設備和工具，若機泵、壓縮機等設備的轉 動部位缺少可靠的防護措施的安全防護裝置不完善或操作人員的違章作業(yè)，可 能發(fā)生擠碾、絞傷、刺割等對人身的機械傷害。 5.4.2 灼燙和高處墜落 生產裝置反應器、加熱爐部分溫度較高，另外還有高溫的蒸汽、物料管線。 如果防護設施不當；設備、管線破損會引起噴泄，操作人員接觸到