改良U型硅碳棒制备工艺技术路线
改良法工艺是U型硅碳棒制备的典型工艺,以氯化氢(HC1)气体和冶金级硅为原料,在280-400℃下生成三氯氢硅(TCS)。主要副产物为四氯化硅(STC)和二氯二氢硅(DCS)。生成物经沉降器去除固体颗粒,再经冷凝器进行汽液分离。分离出的氢气(H,)压缩后返回流化床反应器,氯硅烷则进入多级精馏塔进行分离,脱除硼(B)、磷(P)及重金属杂质,得到高纯的三氯氢硅,与氢气进入钟罩反应器(CVD),在1 100℃左右发生还原反应。反应为:
SiHC13+H=Si+3HC1
2SiHC13Si+SiC14+2HC1(5)
2SiHC13SiH=C1=+SiC14(6)
式(4)是希望发生的反应,但式(5)、式(6)一也同时进行。因此,自反应器排出的气体主要有五种,包含氢气、氯化氢、二氯二氢硅、三氯氢硅和四氯化硅。在回收系统中首先将它们冷却至一40 ℃,加压后再深冷到一60 ℃,实现四氯化硅、三氯氢硅和二氯二氢硅与氢气和氯化氢的分离。氢气和氯化氢经分离后循环利用,二氯二氢硅、三氯氢硅和四氯化硅在分离单元经精馏分离,得到的三氯氢硅原料经过深度提纯净化供还原炉使用,四氯化硅进入氢化炉进行氢化反应生成三氯氢硅,氢化反应的尾气同样经过回收分离单元,经精馏分离出高纯三氯氢硅,再进入还原炉生产U型硅碳棒。三氯氢硅和氢气原料通过高纯度洁净管道将物料输送至密闭的CVD还原炉内,控制一定的反应沉积压力,以硅芯为沉积载体,采用电器控制系统对硅芯加载电流,使得硅芯表面温度达到1050℃左右,三氯氢硅与氢气在硅芯表面发生热分解或还原反应而产生硅晶颗粒,硅颗粒在硅芯表面逐渐结晶长大,最终制备成直径100-160 mm的U型硅碳棒供下游使用。具体工艺流程如图3所示。http://www.zbqunqiang.cn/
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