下载文档原格式
四氯化硅西门子法生产工艺四氯化硅西门子法生产工艺主要是以四氯化硅为原料，使用氢、锌等作为还原剂与四氯化硅发生反应，还原出高纯硅。
SiCl4的分子量为169.90，常温下为无色透明液体，有窒息气味，对皮肤有腐蚀，密度为1.50g/cm3。
熔点−70℃。
沸点57.6℃。
潮湿受气中水解生成硅酸和氯化氢，同时产生白烟。
溶于四氯化碳、四氯化钛、四氯化锡等有机溶剂。
能与水发生激烈的水解作用，也能与醇类起作用。
干燥空气中加热生成氧氯化硅。
与氢及其他还原剂作用生成三氯甲硅烷和其他氯代硅烷，与胺、氨迅速反应生成氮化硅聚合物，与醇反应生成硅酸酯类，与有机金属化合物（如锌、汞、钠）反应生成有机硅烷等。
由于STC原料获取较为便利，在多晶硅发展初期，部分机构和企业研究以SiCl4为原料生产多晶硅，使用Zn、Al、Ca、Mg或H2等还原四氯化硅，制取高纯多晶硅。
（1）锌还原四氯化硅使用锌还原四氯化硅的主要化学反应方式如下，其工艺流程如图所示。
Si+2Cl2=SiCl4SiCl4+2Zn=Si+2ZnCl2ZnCl2=Zn+Cl2此种生产技术是利用Zn还原SiCl4，从而获得高纯多晶硅，生产过程主要分为3步。
1）工业粗硅氯化制备四氯化硅目前，SiCl4的工业制备方法，一般是采用直接氯化法，将工业粗硅在加热条件下直接与氯反应制得SiCl4。
工业上常用不锈钢（或石英）制的氯化炉，将硅铁装入氯化炉，从氯化炉底部通入氯气，加热至200℃～300℃时，就开始反应生成SiCl4，其化学反应为Si+2Cl2=SiCl4生成的SiCl4以气体状态从炉体上部转至冷凝器，冷却为液态后，再流入储料槽。
在生产中，一般将氯化温度控制在450℃～500℃，这样一方面可提高生产率，另一方面可保证质量。
因为温度低时不仅反应速度慢，而且有副产品Si2Cl6、Si3Cl8等生成，影响产品纯度，但若温度过高，硅铁中其他难挥发杂质氯化物也会随SiCl4一起挥发出来，影响SiCl4纯度。
Zn还原法制多晶硅副产物ZnCl2的电解回收张愿成;张滢清;韩晓龙;李红波【摘要】Zn还原法制多晶硅会产生大量的ZnCl2副产物,在不添加其他辅助电解质情况下,成功利用ZnCl2熔盐制备出了Zn,纯度可达70.74％,验收了工艺的可行性.结果表明,在400～550℃范围内,随着电解温度的升高,熔盐电导率逐渐升高,有利于电解反应.但是继续升高温度至700℃时,ZnCl2蒸气压迅速上升到63.204 kPa,挥发造成损失十分严重,且易堵塞出气管,反应温度控制在550℃左右较合适.另外,此工艺由于受ZnCl2本身属性的约束,离产业化还有一定距离.%Zinc reduction method for polysilicon production would produce large amounts of ZnCl2. This paper successfully prepared Zinc by ZnCl2 molten salt electrolysis with no other supporting electrolytes, the purity is up to 70. 74%. The results show that in the range of 400—550℃ , the molten salt conductivity gradually increases with the electrolysis temperature going up, which is conducive to the electrolysis reaction. But when the temperature goes up to 700℃ , ZnCl2 vapor pressure rose rapidly to 63. 204 kPa, ZnCl2 losses are very serious by volatilization, and easy to plug the trachea. So the reaction temperature is controlled at about 550℃ appropriately. In addition, this process due to the constraints of ZnCl2 itself is has a long way to achieve industrialization.【期刊名称】《青岛科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(034)001【总页数】4页(P38-41)【关键词】多晶硅;Zn还原法;熔盐电解;ZnCl2【作者】张愿成;张滢清;韩晓龙;李红波【作者单位】上海太阳能工程技术研究中心有限公司,上海200241;上海太阳能工程技术研究中心有限公司,上海200241;上海太阳能工程技术研究中心有限公司,上海200241;上海太阳能工程技术研究中心有限公司,上海200241【正文语种】中文【中图分类】TQ151.9随着光伏发电产业的发展，多晶硅材料的需求加大。
多晶硅生产中Si2Cl6生成的热力学分析王琴张海军（四川永祥多晶硅有限公司，四川乐山，614800）摘要利用HSC Chemistry软件的平衡组成计算模块来分析冷氢化、还原系统Si Cl平衡组成，为残液处理新技术#HSCChemistry9.0计算结果表明：（1）一定进料下化工况Si z Cl平衡浓度为0.119wt%，还原工况S2Cl平衡浓度为0.038wt%。
（2）增加冷氢化进料中Si2Cl的含量，对冷氢化系统的平衡影响较小。
（3）固定冷氢化和还原进料量,残液中Si z Cl含量84.03%来自冷氢化工序，15.97%来自工序。
关键词：多晶硅Si2Cl冷氢化还原热力学.2Cl是一种高效脱氧剂，也是一种生成乙硅烷的原料，可以用来生产无硅薄膜、光学纤维原料、玻璃MoSi2等在多晶硅的生产过程中，生成硅烷化合物，包括高沸点的硅烷和低聚氯硅烷此高沸点化合物进入多晶硅残液, Si2Cl是残液中最具高附加值的成分。
残液汇集在渣浆系统处理后水解排放，年产2万吨多晶硅，残液排放量为1t/h,残液中四氯化硅和三氯氢硅收率低。
多晶硅生产和研究人员在多晶硅残液回收处理工艺上做了大量研究，硅耗和氯耗仍然不理想。
究其原因是缺少大量基础理论数据#多晶硅生产属于硅、氯、氢复杂体系，通过热力学平衡计算，可以研究Si2C16在冷氢化和还原的平组成，继而计算其中的百分。
不仅可以为残液处理新技术提供研究方向，也可以为.2Cl回收处理提供科学依据。
平衡组成计算属于热力学计算。
在热力学的实际计算中，由于热力学函数计算大量非线性的及计算量烦冗的特点，由人工成热力学分析过程成为巨大的工程技术难题。
HSC Chemistry 9.0软件可解决这一技术难题。
该软件的平衡组成计算模块，通过先拟合中热力学表达式,物料平衡的下使恒温,的吉布斯自由能最小，从而得的平衡组成。
在计算过程中，只需要输入反应的总压和初始物质的、数量、状态以及随化过程中可能出现的稳定相态，就可以获得在一定压力和温度条件下的平相组成#1冷氢化系统1.1恒压27bar、温度对Si2CI6平衡浓度的影响恒压27bar,进料量为H2=1.9kmol、SiCl4=1 kmol、Si=2kmol适量氯化氢，计算100—1200C, Si2Cl平衡浓度。
锌还原四氯化硅的产业化应用研究随着科技的不断发展，新材料的研究和应用已经成为了当今世界的热点之一。
其中，硅材料是一种非常重要的材料，广泛应用于光电子、半导体、光伏等领域。
而锌还原四氯化硅是一种重要的制备硅材料的方法，具有很大的潜在应用价值。
本文将从锌还原四氯化硅的原理、产业化应用现状和未来展望等方面进行探讨。
一、锌还原四氯化硅的原理锌还原四氯化硅是一种通过还原反应制备硅材料的方法。
其反应方程式如下：SiCl4 + 2Zn → Si + 2ZnCl2反应中，四氯化硅（SiCl4）和锌（Zn）经过还原反应生成硅（Si）和氯化锌（ZnCl2）。
该反应是一种典型的还原反应，其中锌是还原剂，四氯化硅是氧化剂。
二、锌还原四氯化硅的产业化应用现状1. 生产工艺锌还原四氯化硅的生产工艺主要包括以下几个步骤：首先将硅矿石经过破碎、粉碎等处理后，与氯化钠（NaCl）在电炉中进行反应，生成氯化硅（SiCl4）和氯化钙（CaCl2）。
然后将氯化硅经过蒸馏纯化处理，得到纯净的四氯化硅（SiCl4）。
最后将四氯化硅与锌粉在反应釜中进行反应，得到硅材料。
2. 应用领域锌还原四氯化硅制备的硅材料广泛应用于光电子、半导体、光伏等领域。
例如，硅材料可以制作成晶体管、太阳能电池等电子元器件；硅材料还可以用于制作半导体材料，如硅晶片等。
3. 优缺点锌还原四氯化硅制备硅材料的优点在于反应速度快、操作简单、反应温度低、产物纯度高等。
同时，该方法还可以利用废弃物料进行制备，具有很好的环保效益。
但该方法也存在一些缺点，如反应废气中含有氯气等有害物质，需要进行排放处理。
三、未来展望随着科技的不断发展，锌还原四氯化硅制备硅材料的应用前景十分广阔。
未来，随着技术的不断提升，该方法的生产成本将会进一步降低，同时其应用领域也将不断扩展。
例如，硅材料可以用于制作智能手机、电视等消费电子产品，也可以用于制作新能源汽车等领域。
总之，锌还原四氯化硅是一种重要的制备硅材料的方法，具有很大的潜在应用价值。
锌还原四氯化硅的产业化应用研究摘要：锌还原四氯化硅是一种重要的化学反应，其产物六氯硅烷是一种重要的有机硅化合物，具有广泛的应用前景。
本文对锌还原四氯化硅反应机理、反应条件、反应中间体和产物的性质进行了详细的介绍，重点阐述了锌还原四氯化硅产业化应用的现状和发展趋势。
文章指出，锌还原四氯化硅产业化应用已经取得了一定的进展，但仍存在一些问题和挑战，需要进一步的研究和开发。
关键词：锌还原四氯化硅；六氯硅烷；产业化应用；研究进展；发展趋势。
一、引言锌还原四氯化硅是一种重要的化学反应，其产物六氯硅烷是一种重要的有机硅化合物，具有广泛的应用前景。
六氯硅烷是一种无色、透明的液体，在常温常压下具有较低的蒸汽压和较高的稳定性，可以作为硅烷化合物、有机硅化合物、有机金属化合物和有机合成材料的重要原料。
由于其具有良好的化学稳定性、热稳定性、电绝缘性和耐候性，因此在电子、医药、建筑、涂料、塑料、橡胶等领域具有广泛的应用前景。
目前，锌还原四氯化硅反应已经成为一种重要的工业化学反应，其产物六氯硅烷的生产已经进入了产业化应用阶段。
本文将对锌还原四氯化硅反应机理、反应条件、反应中间体和产物的性质进行详细的介绍，重点阐述锌还原四氯化硅产业化应用的现状和发展趋势，以期为相关研究提供参考。
二、锌还原四氯化硅反应机理锌还原四氯化硅的反应机理如下：SiCl4 + 4Zn → Si + 4ZnCl2该反应是一种还原反应，反应物四氯化硅被锌还原成硅和氯化锌。
反应中，四氯化硅分子被分解成一个硅原子和四个氯原子，锌原子与氯原子结合形成氯化锌，硅原子与锌原子结合形成硅锌化合物，最终生成硅和氯化锌。
锌还原四氯化硅反应的速率受到反应温度、反应物浓度、反应物比例、溶剂选择、反应时间等因素的影响。
在常温常压下，该反应速率较慢，需要在高温高压条件下进行。
三、锌还原四氯化硅反应条件锌还原四氯化硅反应的条件如下：反应物：四氯化硅、锌溶剂：无溶剂或有机溶剂反应温度：150-300℃反应压力：5-50MPa反应时间：5-10小时反应物浓度：2-4mol/L反应物比例：SiCl4:Zn=1:4四、锌还原四氯化硅反应中间体和产物的性质锌还原四氯化硅反应的中间体和产物的性质如下：反应中间体：四氯化硅产物：六氯硅烷六氯硅烷是一种无色、透明的液体，具有较低的蒸汽压和较高的稳定性。
江西省新余市高三下学期第一次月考化学试卷姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、选择题 (共15题；共31分)1. （2分） Zn还原SiCl4的反应如下：下列说法正确的是（）SiCl4（g）+2Zn（l）⇌Si（s）+2ZnCl2（g）△H1SiCl4（g）+2Zn（g）⇌Si（s）+2ZnCl2（g）△H2 ．A . Zn（l）=Zn（g）△H= （△H1﹣△H2 ）B . 用硅制作的太阳能电池是将化学能转化为电能C . 增加Zn（g）的量，△H2变大D . 以Zn片、铜片和稀硫酸构成的原电池，Zn片表面有气泡产生．2. （2分）工业上制备纯硅反应的热化学方程式如下：SiCl4(g)＋2H2(g) Si(s)＋4HCl(g) △H＝＋QkJ·mol-1(Q＞0)，某温度、压强下，将一定量的反应物通入密闭容器中进行以上的反应(此条件下为可逆反应)，下列叙述正确的是（）A . 反应过程中，若增大压强能提高SiCl4的转化率B . 若反应开始时SiCl4为1mol，则达到平衡时，吸收热量为QkJC . 反应至4min时，若HCl的浓度为0.12mol·L－1 ，则H2的反应速率为0.03mol/(L·minD . 当反应吸热为0.025QkJ时，生成的HCl与100mL1mol·L－1的NaOH溶液恰好反应3. （2分） (2018高二上·鄂尔多斯期中) 某学生用纯净的Cu与过量浓HNO3反应制取NO2 ，实验结果如图所示，对图中曲线的描述正确的是（）A . OA段表示开始时，反应速率较快B . AB段表示反应速率较快，可能因为产物有催化作用C . BC段表示反应速率最快，在该时间内收集到的气体最多D . OC线表示随时间增加，反应速率逐渐增大4. （2分） (2016高一下·宝应期中) 一定条件下，在体积一定的密闭容器中加入1mol N2和3mol H2发生反应：N2+3H2 2NH3（正反应是放热反应）．下列有关说法正确的是（）A . 达到化学反应限度时，可生成2mol NH3B . 向容器中再加入N2 ，可以加快反应速率C . 降低温度可以加快反应速率D . 1mol N2 和3mol H2的总能量低于2mol NH3的总能量5. （2分）下列叙述中，正确的是（）A . 中和10 mL 0.1 mol•L﹣1 醋酸与中和100 mL 0.01 mol•L﹣1的醋酸所需同种碱溶液的量不同B . 常温下，pH=3的甲酸溶液的c（H+）与pH=11的氨水溶液中，由水电离产生的c（OH﹣）相等C . 向NH4Cl溶液中逐渐加入适量NaOH固体，溶液的导电性明显增强D . 向饱和石灰水中加入少量CaO，恢复至室温后溶液中c（OH﹣）增大，导电能力增强6. （2分） (2016高二上·沈阳期中) 25℃时，用浓度为0.1000mol•L﹣1 NaOH溶液分别滴定20.00mL浓度均为0.1000mol•L﹣1的三种酸HX、HY、HZ，滴定曲线如图所示．下列说法正确的是（）A . 相同浓度时，三种酸的酸性强弱顺序是：HX＞HY＞HZB . 根据滴定曲线可得，Ka（HX）=10﹣3 mol•L﹣1C . 滴定HY，V（NaOH）=20 mL时，c（Na+）=c（Y﹣）＞c（OH﹣）=c（H+）D . 滴定HZ，V（NaOH）=15 mL时，c（Z﹣）＞c（Na+）＞c（H+）＞c（OH﹣）7. （2分） (2015高一上·宜宾月考) 下列物质分类正确的是（）A . Na2O，Na2O2 ， FeO，Fe2O3都是碱性氧化物B . 稀豆浆、硅酸、氯化铁溶液均为胶体C . 纯碱、烧碱、四氯化碳均为电解质D . 水玻璃、氯水、漂白粉均为混合物8. （2分） (2017高二上·黄陵期末) 在0.1mol•L﹣1氨水中加入少量的氯化铵晶体，则溶液的pH（）A . 变小B . 变大C . 不变D . 无法确定9. （2分）(2019高一上·合肥月考) 已知在相同条件下，下列几种微粒的还原性强弱顺序为Cl<Br-<Fe2+<I-<SO2 ，由此判断下列反应不能发生的是（）A . 2Fe3++SO2+2H2O=SO42-+4H++2Fe2+B . 2Br-+ SO42-+4H+=SO2+Br2+2H2OC . 2Fe2++2Br-+2Cl2=2Fe3++Br2+4Cl-D . 2Fe3++2I-=2Fe2++I210. （3分）关于硫的叙述正确的是（）A . 硫的非金属性较强，所以只以化合态存在于自然界B . 分离黑火药（S、C、KNO3）的成分需要使用二硫化碳、水及过滤操作C . 硫与金属或非金属反应时均做氧化剂D . 1.6克硫与6.4克铜反应能得到8.0克纯净硫化物11. （2分）下列说法不正确的是（）A . 因SiO2不溶于水，故H2SiO3不是SiO2对应的酸或者SiO2不是H2SiO3的酸酐B . CO2通入水玻璃，可以得到硅酸沉淀C . SiO2是一种空间立体网状结构的晶体，熔点高，硬度大D . 氢氟酸能够腐蚀玻璃，故不能用玻璃瓶来装氢氟酸12. （2分）下列电离方程式正确的是（）A . NaOH →Na++O2-+ H+B . H2O →H+ +OH-C . HClO ClO-+ H+D . CH3COONH4 CH3COO- + NH4+13. （2分） (2018高二上·盐城期末) 下列反应的离子方程式书写正确的是（）A . 钠与水反应：Na+2H2O＝Na＋+2OH－+H2↑B . FeCl2溶液与Cl2反应：Fe2++Cl2=Fe3++2Cl－C . Cu(OH)2与稀HNO3反应：Cu(OH)2 + 2H+= Cu2+ +2H2OD . CaCO3与CH3COOH反应：CaCO3+2H+ = Ca2+ +CO2↑+H2O14. （2分） (2019高一下·白山期中) 下列实验操作、现象与结论均正确的是（）操作和现象结论A将Na放入硫酸镁溶液中，有镁析出钠比镁的金属性强B 将Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl晶体在小烧杯中混合搅拌，用手触摸烧杯外壁感觉变凉Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应是吸热反应C卤族元素最外层电子数都为7最高正价都为正7价D 向盛有H2O2溶液的两支试管中，分别加入少量MnO2粉末和FeCl3溶液，前者反应速率变得比后者快很多只有MnO2可以加快H2O2分解的速率A . AB . BC . CD . D15. （2分） (2018高一上·湛江月考) 下列反应可用离子方程式H++OH−=H2O表示的是（）A . NaHSO4溶液与NaOH溶液混合B . H2SO4溶液与Ba(OH)2溶液混合C . NaHCO3溶液与KOH溶液混合D . NH4Cl溶液与NaOH溶液混合二、解答题 (共9题；共69分)16. （8分）硫化碱法是工业上制备Na2S2O3的方法之一，其反应原理为：2Na2S+Na2CO3+4SO2=3Na2S2O3+CO2（该反应△H>0），某研究小组在实验室用硫化碱法制备Na2S2O3·5H2O的流程如下。
多晶硅生产方法多多晶硅生产方法，查看后请回复半导体多晶硅的生产的起步在20世纪40-50年代，但发现硅的一些半导体特性是比较早的（1930年），多晶硅生产工艺的发明与完善经历了慢长时间的探索。
1，锌还原法（杜邦法），美国杜邦公司于1865年发明SiCL4 + 2Zn ==== Si + 2ZnCL2900-1000℃经过7-8年的探索，制得30-100Ω.cm电阻率的多晶硅样品。
2，四氯化硅氢还原法（贝尔法），贝尔实验室于1930-1955年发明SiCL4 + H2 ==== Si +4 HCL1100-1200℃在钼丝上沉积，然后将多晶硅剥下来拉制单晶硅，或在石英管内反应制得针状硅收集后拉制单晶硅，制得P型电阻率100-3000Ω.cm的单晶硅。
3，三氯氢硅热分解法（倍西内法），法国于1956年发明，4SiHCL3====Si + 3 SiCL4 +2H2900-1000℃在钽管上沉积，然后将多晶硅剥下来拉制单晶硅，或在石英管内反应制得针状硅收集后拉制单晶硅，制得P型电阻率400-600Ω.cm的单晶硅。
4，三氯氢硅氢还原法（西门子法），德国于1955-1957年发明SiHCL3 + H2 ====Si + 3 HCL1000-1100℃在硅芯发热体上沉积多晶硅，纯度提高，多晶硅经区熔后基硼含量0.05PPB，P 型电阻率数千到30000Ω.cm，寿命达到1000μS5，硅烷热分解法SiH4====Si + 2H2900-1000℃6，改良西门子法各国于1960年-1975年间不断改进与完善，是目前普遍采用的工艺技术。
SiHCL3 + H2 ====Si + 3 HCL1000-1100℃在硅芯发热体上沉积多晶硅，纯度提高，硅、氯原料消耗大幅度地降低。
目前世界上生产半导体级多晶硅主要采用此法，（当然有少数公司采用硅烷热分解法）。
所谓改良西门子法，即以原料（三氯氢硅）闭路循环为主。
由于西门子法生产多晶硅时，进入还原炉的三氯氢硅和氢气的混合物是在流动状态下进行的，反应速度不快，一次硅的转化率只有15-25%，其余75-85%的高纯原料从还原炉尾气排出，过去没有回收，而用水洗法处理后排入大气和河道。
