３反 应温度 Ｉ １ 对Ｓ Ｃ 合成的 Ｈ３ 影响
从Ｓ Ｃ 合成的反应原理可知， ｉ Ｉ Ｈ ， 硅粉和Ｈ Ｉ Ｃ反应是很复杂的， 生成Ｓ Ｃ， 还产生 Ｓ ＩＳ ２１ 除了 ｉ Ｉ Ｈ 外， ＇ ４ ｉ Ｃ２ Ｃ ， Ｈ 等各种抓硅烷等副产物。 ｉＣ， Ｓ Ｉ Ｈ 合成反 应是放热反应， 反应温度对 Ｓ Ｃ， ｉＩ Ｈ 合成的影响较大。 温度过低， 则反应缓慢；温度过高 （ 大于 ４０ ） ５＇ ，则反应产品中 Ｓ Ｃ 含量降 Ｃ ＇Ｉ Ｈ３ 低， ｉ。 Ｓｌ ｃ 含量增 ‘２ 从分子结构 加１１ ［ ， 也可看出， ｉｉ Ｓ 。 ｃ 具有高度的对称性，硅原子与抓原子是以 共价键结合。生产时反应温度高达 ６ ０ ０ ℃以上， 也不会引 起热分解。 ｉＣ， Ｓ Ｉ Ｈ 的分子结构是不 对称的， 硅原子与氢原子 近于离子键，不稳定１１ 由 ｉＣ ［２ 于Ｓ Ｉ ［ Ｈ， 的热稳定性较差，在 ４０ ０℃开始分解， ５℃剧烈分解，因此在生产过程中选择适当的反应温度。并将反应 ５０
水后，使Ｈ Ｉ Ｃ 中水含量控制在０ ％ 后，再进沸腾炉进行反应，这样才能保证冷凝料中Ｓ Ｃ， ． 以内 １ ｉ Ｉ Ｈ 含量在 ８％ ５ 左右１ Ｈ Ｉ ＇ Ｃ水含量对Ｓ Ｃ， １ ． ｉ Ｉ Ｈ 收率的影响见图２１ １ １ ．
圈２ Ｃ含水率对Ｓ Ｃ， Ｈ Ｉ ｉ Ｉ Ｈ 收率的影晌
Ａ７ 液中Ｓ Ｃ 含ｔ －彼 ？ ｉＩｉ Ｈ，
（ 反应条件 硅粉 ２－０ ０ 公斤）
Ｑ － 系Ｈ Ｉ １ ０ Ｃ 流盘为 １米２１ 情况下作的曲 ０ 、 时的 线其余依次类推
（ 奴 ）１ 率 ．１。 ＝访 告 吸恢
。 １ ２ ３ ４ ５ ． ， ８ ，
放出的热及时的传出，以保证炉内反应温度稳定，是９
应温度， 在生产中进行过多次试验，试验结论认为： 温度控制在 ２０３０ 较合适。 ８－２℃ 试验过程中， 反应放 出的热通过温水、热导油或低压蒸汽带走．在实际生产过程中，通过调节温水水套出水阀， 控制沸腾炉 冷却水套进水调节阀，使沸腾炉恒温在 ２０３０ ８－２℃之间［ ３ １沸腾炉内的反 应温度与合成产物中Ｓ Ｃ 含量 ｉ Ｉ Ｈ ３
等 个 面 ＇ Ｉ 成的 进行了 讨． 响 几 方 对Ｓ Ｃ 合 形 Ｈ， 探
关 词 三氢 合 叭 探 键 组硅 良
Ｉ 概述
目 外生产多晶 前，国内 硅最广、 最主要的 方法是西门子法，西门子法生产多晶硅是以 Ｓ Ｃ 为原料， ｉ Ｉ Ｈ ， 所以 Ｓ Ｃ， ｉ Ｉ Ｈ 合成的产率和 Ｓ Ｃ， ｉ Ｉ Ｈ 质量对多晶 硅产Ｉ、 质量和成本有着直接的 影响。 至此，Ｓ Ｃ， ｉ Ｉ Ｈ 的合成 在国内外多晶硅生产厂家中被引起了广泛的关注， 各生 厂家对 Ｓ Ｃ 的合 产 ｉ ｌ 成进行了 方面的 Ｈ， 多 研究， 并
４ 氧和水份对Ｓ Ｃ３ ｉ ｉ Ｈ 合成的影响
三氛氮硅合成的探讨—
汤传斌
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Hale Waihona Puke 「 ￣， 一 ． ￣第八届全国 铅锌冶金生产技术 及产品 应用学术年会论文集
三氯氢硅合成的探讨
北京有色冶金设计研究总院 汤传斌
摘 要 本 阐 了 ｉ１ 成 原 ， 从 应 度 原 中 暇 水 、 粉 层 度 叙 氢 ｆ 硅 较 文 述 ＳＣ 合 的 理 并 反 沮 、 料 含 和 份 硅 料 高 及 化 流 、 粉 度 Ｈ３
剩余料在１ｋ 以 冷 ０ 下， 凝液中Ｓ Ｃ 含量有所增加。 此， ｇ ｉｈ Ｈ 因 在整个反 应过程中 维持一定的 料层高 ． 硅粉
度非常重要。
三氛氢硅合成的探讨—
汤传斌
根据以 上情况可以 看出， 上述规格的 沸腾合成炉的 料层高 度维持在 １ ２ 硅粉量比 ０１ 叱 较合适。 如料
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圈１反应温度与 合成产物中Ｓ Ｃ， ｝ ｉ ｌ 的关系 Ｈ 含ｔ 游离氧及水份， 对反应极为有害，因为 ＳＯ键比 ＳＣ 键更为稳定，反应产物极易发生氧化或水解， ｉ － ｉＩ － 使 Ｓ Ｃ， ｉＩ Ｈ 的产率降低．水解产生的 硅胶会堵塞管道，使操作发生困 游离氧或水份还能在硅表面上逐 难． 渐形成一层致密的 氧化膜。 如果硅粉和Ｈ Ｉ Ｃ含水Ｉ愈大，则产物中Ｓ Ｃ 含里愈 ＇ｌ Ｈ３ 低。当Ｈ Ｉ Ｃ 中含水量为
７ 结语
本文仅从反应温度、 硅粉、 Ｃ 中 Ｈ Ｉ 氧和水份含量、 硅粉料层高度及Ｈ Ｉ Ｃ 流量、 硅粉粒度等几个方面对
Ｓ Ｃ 合成的 进行了 ｉ１ Ｈ３ 影响 探讨。 实， Ｓ Ｃ 合成过 其 在 ＇１ Ｈ３ 程中， Ｓ Ｃ 合成的 还有 应压力、 化 对 ＇１ Ｈ３ 影响 反 催
剂、反应活化剂、 反应炉的 类型及气体分布板的 类型等因素ｍ ｍ。因此， 在今后的 生产过程中 应加强这些 方面的 研究， 对提高Ｓ Ｃ 合成的 ＇１ Ｈ３ 产率和Ｓ Ｃ 的 ｉ Ｉ 质量非常有益。 Ｈ，
０ ％ 则Ｓ Ｃ 含 于８ ； Ｃ 中 ． 时， Ｉ 卜 量小 ０ 当Ｈ Ｉ 含水为０ １ 时， ｕ ｌ １ Ｈ ％ ．％ 则Ｓ－ ， ０ Ｉ 含量９％ Ｃ ０ 左右ｍ 在实际生 Ｉ Ａ 。 产
过程中，硅粉通过干燥后，使硅粉中水含量控制在 ０ ５ ． ％以内；Ｈ Ｉ ０ Ｃ 通过水冷器、深冷器、雾沫分离器除
取得了不少成果。
２ Ｈ １ Ｓ Ｃ３ ｉ 合成的反应原理
在Ｓ Ｃ， ｉ Ｉ Ｈ 合成沸腾炉内， 一定配比的硅粉和Ｈ Ｉ Ｃ主要进行如下的反应： Ｓ ３ Ｃ＝ｉＣ， ， ０３ ｋｍ ｌ ｉ Ｈ ｌ Ｈ １Ｈ＋ ９ ４Ｊ ｏ＇ ＋ Ｓ ＋ ２ ／ ｌ ） 同时， 还伴随下列一些副反应： Ｓ ４ Ｃ Ｓ ｌ２ ２ ４． ｋｍ ｌ ｉ Ｈ Ｉ ｉ４ Ｈ＋ ０ ２ ｏ＇ ＋ ＝ Ｃ＋ ２ ３ Ｊ ｌ ／ ） Ｓ ２Ｃ Ｓ Ｃ（ 川 ｉ，Ｉ ｉＨ １ Ｈ ２ ＋ ＝ 微量）
同 我 通 过图３４ 可以 现， Ｃ流 增 反 温 升高的 相 缩 产 时， 们 ，还 发 随Ｈ Ｉ 量的 加， 应 度 时间 应 短， 物中Ｓ Ｃ ｉ１ Ｈ３
的含量略有增加， 所以 增加 Ｈ Ｉ Ｃ 流量对提高 Ｓ Ｃ３ Ｉ ｌ Ｈ 合成的产率有益， 但是 Ｈ Ｉ Ｃ 流量过大， 进入合成尾气 中Ｈ Ｉ Ｃ 量增大， 造成Ｈ Ｉ 大量浪费 Ｃ的 和尾气处理系统的负担， 甚至还有可能 造成对环境的污染。
层过高，不但没有好处，反而要求过高的 Ｈ Ｉ Ｃ 压力，同时也会造成合成炉中 硅粉易被气流带出 等缺点， 给生产带来困难。 如料层过低，虽然可提高一些 Ｓ Ｃ 的含量， ｉ １ Ｈ ３ 但是反应温度不易控制．另外，不同规 ＿ 格的沸腾合成炉，其反应所需的最恰当的料层高度也有所不同。 但是，在实际生产过程中，由于加料自 动化问题仍未解决，加料方式仍是间隙加料，在整个反应过 程中，无法维持一定的料层高 所以 Ｓ Ｃ３ 度， 对 ｉ １ Ｈ 合成的产率影响非常大。 至此， 在今后的生产中，加强 自 动加料装置的研究很有必要。
参考文献 （ 略）
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图３ 反应温度随 硅粉层高度 （ 用反应时间 表示） 和速度的变化
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图４ Ｈ Ｉ （ Ｓ Ｃ， ｉ 含ｆ随Ｈ Ｉ Ｃ 线速度及硅粉层高度 用反应时间 表示）的变化
６ 硅粉粒度对Ｓ Ｃ 合成的 ［３ ｉｌ Ｈ３ 影响１１ １ ［
粒度大小及粒度分布范围对产物质量、传热、传质等有极大的影响。根据生产实践，硅粉粒度一般 要求在 ８ －０ ０２０目范围内就可以使用。
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５ 硅粉料 度及Ｈ Ｉ 对Ｓ Ｃ 合成的 Ｄ３ 层高 Ｃ流量 ＇ １ Ｈ３ 影响 １ ［ １
料层高度及 Ｃ 流量是影响产物质量及合成效果的重要因素。 Ｈ Ｉ 某厂曾 经在 （ ５ｘ６０ Ｄ ０５０ 沸腾炉内 １ 加入 ２ｋ 硅粉进行试验， ０ｇ 试验结果如图３ ４１ ． 。从图３ 看出，随着硅粉料层高度降 合成炉内 １ ＇ 可以 低， 剩余硅 粉量到 ８９ｇ以 合成炉中、下部 －ｋ 后， － 温差增大，随后温度急剧下降。从图 ４ 看出，随着料层高度降低，