马义虎

摘要：目前，我国的多晶硅产业已经在世界上占有了一定的优势。污染的问题也一再被提上日程。随着生产工艺的逐渐改进，污染物也逐渐从前期的四氯化硅转向硅渣。特别是近来冷氢化的发展，将四氯化硅充分利用起来，处理的难题随即转向了流动态的固液混合硅渣浆。在过去的一段时间内，大量的这种硅渣浆都采用简单的掩埋甚至直接倾倒的方法处理，这样的做的后果直接造成了严重的环境污染事故，土地寸草不生，水源严重破坏。由于国内多晶硅起步较晚，对于硅渣浆的处理办法很大部分是参考有机硅工业中硅渣浆的处理方法。

关键词：多晶硅；生产过程；硅浆渣；处理研究

在政策和市场需求的推动下，我国太阳能产业发展迅猛。多晶硅作为太阳能产业发展的重要工业原料，其市场需求量逐渐增加。多晶硅的生产会产生很多高毒物质，如果硅浆渣的处理达不到环保标准，将会给环境带来巨大污染。随着市场对多晶硅产品需求量的不断加大，很多资金投入到多晶硅的生产领域。但受技术、经验和生产标准的影响，多晶硅的硅浆渣处理一直达不到环保标准，这极大的阻碍了我国太阳能产业的发展。

1多晶硅生产过程中硅浆渣的处理难点

在多晶硅生产工艺中，所产生的硅浆渣大部分为高废物，还伴随有少量的氯硅烷单体和硅粉和催化剂。硅浆渣作为多晶硅生产不可避免的副产物，不仅对环境污染危害较大，还具有一定的回收利用价值。但由于硅浆渣中氯硅烷活性较高，加之硅粉和催化剂杂质对环境危害性高，因而多晶硅生产中必须把握好硅浆渣的处理要点，提高硅浆渣处理工艺质量。笔者对多晶硅生产过程中硅浆渣的成分进行总结分析，硅浆渣的处理难点主要表现在以下方面。

1.1氯硅烷处理难度较大

氯硅烷在硅浆渣中所占的比例不大，但由于该物质会与水、空气发生剧烈的放热反应，并生成酸雾、氢气和漂浮状固体，因而其处理难度较大。在氯硅烷处理中，首要解决的就是处理工艺的安全操作问题，如果处理程序中导致氯硅烷剧烈反应，不仅会给操作人员带来安全威胁，剧烈反应所产生的漂浮状固体还会影响硅浆渣的处理工艺作用的发挥。如何在不影响氯硅烷结构稳定性的前提下，实现对氯硅烷的分离和处理，显然是硅浆渣处理技术的重点和难点。

1.2国内多晶硅生产过程中硅浆渣处理工艺比较落后

我国多晶硅生产起步较晚，硅浆渣的工艺处理更是比较落后。现如今硅浆渣处理工艺，大多是依托于有机硅生产的后续处理工艺发展而来，虽然能够达到部分硅浆渣处理要求，但其处理效果却难以达到环保要求。因为硅浆渣处理工艺比较落后，影响了我国多晶硅生产行业的发展，限制了国内太阳能行业的健康发展。

2多晶硅生产过程中硅浆渣的处理方法

2.1水解法

目前应用于有机硅浆渣处理技术的水解法，主要是通过在浆渣中添加矿物油或其他物质来是浆渣水解产物颗粒粘附性降低，从而方便对硅浆渣的进一步处理。该方法技术和原理上相对比较简单，凭借现有的工艺也较为容易实现。但由于水解速度较慢，其硅浆渣处理效率远远达不到国内多晶硅的产能需求。而且在水解过程中加入其它物质，会加大废料处理成本，导致硅浆渣处理中加入新的污染源。还有些国外企业利用水解介质实现对硅浆渣的处理，该方法不需要添加其它物质，硅浆渣处理效率高、效果好，并且安全性较高。但该方法无法实现对硅浆渣中有用资源的回收利用，会造成一定的资源浪费。

2.2萃取法

萃取法的基本思路起源于US4221691中针对有机硅废渣浆的处理。通过在废硅渣浆中加入烷烃油类，充分和渣浆混合后干燥，并通过精馏分离，回收氯硅烷，循环使用烷烃油，最后将氯硅烷含量极小的油渣排出另行处理。萃取法中的萃取剂烷烃油在作为萃取剂的同时，也充当了润滑剂的作用。克服了直接水解法处理过程中的管道、设备的堵塞问题，消除了水解法产生的大量酸性污水的问题。而且将硅渣浆中的有用成分氯硅烷充分提取出来，变废为宝，带来了很大的经济效益。

2.3精馏法

精馏法是一种有效的连续式氯硅烷殘夜回收方法，该方法能够实现对氯硅烷的回收再利用。精馏法残液回收装置主要包括过滤器、初馏塔、六氯二硅烷脱轻塔、六氯二硅烷脱重塔、四氯化硅脱轻塔和四氯化硅脱重塔。主要工艺流程为：氯硅烷残液由残液灌压入过滤器，消除固体杂质，防止固体杂质对后续分离产生影响；滤液随后进入初馏塔，含四氯化硅组分的物流从塔顶采出，依次进入四氯化硅脱轻塔与脱重塔，含六氯二硅烷组分的物流从塔底采出并依次进入六氯二硅烷脱轻塔与脱重塔；在六氯二硅烷脱重塔塔底得到高沸物硅油粗产品，在六氯二硅烷脱轻塔塔顶与四氯化硅脱重塔塔底得到以有机氯硅烷为主的废液并送去淋洗，在四氯化硅脱轻塔塔顶得到的以三氯氢硅为主的轻组分回收并入三氯氢硅精馏提纯工序；六氯二硅烷产品由六氯二硅烷脱重塔塔顶得到，四氯化硅产品由四氯化硅脱重塔塔顶得到。

3硅渣浆的处理方向

资源化可以通过分离提纯的方法实现，而最终无害化将是一项有待开发的课题。其一，要消除硅渣浆的安全隐患首先必须将氯硅烷完全处理，水解是目前最有效、最成熟的方法。通过水解使氯硅烷充分反应形成无害化的二氧化硅及盐类废水。其二，还要妥善处理好硅渣中的其他雜质。根据多晶硅生产过程中的实际经验，残留硅灰和碱液发生剧烈反应，并能引起爆炸。主要原因就是因为其中的P及其化合物和碱液在其他放热反应情况下剧烈反应生成爆炸性气体氢气。因此不能随意用强碱液处理硅渣浆，以免发生安全事故。根据处理经验，完全水解后的残渣在经过充分氧化后的产物是稳定无害的，可以对其进行填埋处理。

综上所述，硅浆渣的无害化和资源化处理，已经成为摆在多晶硅生产企业面前亟需解决的问题。为了推动我国太阳能产业的发展，必须不断推动硅浆渣处理工艺的进步与发展，为多晶硅企业产能的扩大和多晶硅生产制造业的发展打下基础，为实现我国太阳能产业的发展和新能源战略的目标实现做出贡献。