等离子体技术在多晶硅还原炉的应用李 磊1,童烘辉2,蒲学森1,陈 林1,钱 峰1(1.深圳东方锅炉控制有限公司;2.核工业西南物理研究院,四川成都610041)摘 要:针对内蒙多晶硅项目,在等离子体发生器对还原炉内部进行加热的条件下,对炉内温度场进行了试验测试,同时采用FLUENT软件对其进行了数值模拟。
理论和计算的综合结果表明,等离子体加热技术在多晶硅还原炉中有着良好的加热应用效果。
与同类型加热设备卤素灯相比,等离子发生器不仅加热效率高且运行成本相对较低,具有良好的应用前景。
关键词:多晶硅;等离子体发生器;等离子体加热中图分类号:TK229.1 文献标志码:B 文章编号:1009-3230(2010)07-0001-07 Plas m a Technology Applications i n Polysilicon Reduci ng FurnaceLI Lei1,TONG H ong hui2,PU Xue sen1,C H EN L i n1,Q IAN Feng1(1.Shenzhen Eastern Boiler Control Co.,L t d;2.South w estern Instit ute of Physics Nuc lear Industry,Chengdu610041,China)Abst ract:Th i s paper is for polysilicon pro ject i n I nner M ongo lia.On t h e condition that p las m a generator heat i n ner of reduc i n g fur nace,w e test i n ter nal te m perat u re field of reducing fur nace,wh ile usi n g FLUENT si m u lating i.t Theory and calc u lation o f the conso li d ated results sho w that t h e p las m a heati n g techno logy i n reduci n g fur nace has a good effect of heat application.And co m pared to the sa m e type of heati n g equ i p m en,t ha l o gen la m ps,plas m a generato r is no t on ly high effic iency i n heati n g and operati n g costs are re latively lo w,w it h good prospects.K ey w ords:Po l y silicon;Plas m a generator;P las m a heati n g0 前言等离子体加热技术应用于多晶硅提炼中是近年来发展起来的一种新技术。
如何提炼硅&多晶硅生产工艺纯净的硅(Si)是从自然界中的石英矿石(主要成分二氧化硅)中提取出来的,分几步反应:1.二氧化硅和炭粉在高温条件下反应,生成粗硅:SiO2+2C==Si(粗)+2CO2.粗硅和氯气在高温条件下反应生成氯化硅:Si(粗)+2Cl2==SiCl43.氯化硅和氢气在高温条件下反应得到纯净硅:SiCl4+2H2==Si(纯)+4HCl以上是硅的工业制法,在实验室中可以用以下方法制得较纯的硅:1.将细砂粉(SiO2)和镁粉混合加热,制得粗硅:SiO2+2Mg==2MgO+Si(粗)2.这些粗硅中往往含有镁,氧化镁和硅化镁,这些杂质可以用盐酸除去:Mg+2HCl==MgCl2+H2MgO+2HCl==MgCl2+H2OMg2Si+4HCl==2MgCl2+SiH43.过滤,滤渣即为纯硅（一）国内外多晶硅生产的主要工艺技术1，改良西门子法——闭环式三氯氢硅氢还原法改良西门子法是用氯和氢合成氯化氢（或外购氯化氢），氯化氢和工业硅粉在一定的温度下合成三氯氢硅，然后对三氯氢硅进行分离精馏提纯，提纯后的三氯氢硅在氢还原炉内进行CVD反应生产高纯多晶硅。
国内外现有的多晶硅厂绝大部分采用此法生产电子级与太阳能级多晶硅。
2，硅烷法——硅烷热分解法硅烷（SiH4）是以四氯化硅氢化法、硅合金分解法、氢化物还原法、硅的直接氢化法等方法制取。
然后将制得的硅烷气提纯后在热分解炉生产纯度较高的棒状多晶硅。
以前只有日本小松掌握此技术，由于发生过严重的爆炸事故后，没有继续扩大生产。
但美国Asimi和SGS 公司仍采用硅烷气热分解生产纯度较高的电子级多晶硅产品。
3，流化床法以四氯化硅、氢气、氯化氢和工业硅为原料在流化床内（沸腾床）高温高压下生成三氯氢硅，将三氯氢硅再进一步歧化加氢反应生成二氯二氢硅，继而生成硅烷气。
制得的硅烷气通入加有小颗粒硅粉的流化床反应炉内进行连续热分解反应，生成粒状多晶硅产品。
因为在流化床反应炉内参与反应的硅表面积大，生产效率高，电耗低与成本低，适用于大规模生产太阳能级多晶硅。
