硅资源在磷矿中大多以SiO2 等酸不溶物的形式存在,在磷肥生产和湿法磷酸生产中,活性SiO2 可参与反应,但是不消耗硫酸,在此过程中生成了SiF4、H2SiF6、Na2SiF6、K2SiF6、(NH4)2SiF6、无定形SiO2 等。 对于磷矿中的硅资源有两种利用方法。
①以SiF4、H2SiF6、Na2SiF6 等作为硅源,采用氢化铝钠与四氟化硅无氯工艺进行反应制备硅烷。 其原理就是依据MEMC 公司专有技术,以在湿法磷酸、磷肥生产中产生的SiF4、H2SiF6、Na2SiF6 为原料制得SiF4,使其与NaAlH4 反应生产SiH4。 反应式为:
该法生产过程与传统法生产硅烷相比无氯产生,可以免受氯硅烷的污染。 完整的生产线包括四氟化硅生产车间、氢化铝钠生产车间及硅烷生产车间。(www.xing528.com)
硅烷是生产单晶硅、多晶硅、非晶硅、金属硅化物、氮化硅、碳化硅、氧化硅等一系列含硅化合物的基本原料。 硅烷还可作为生产高纯硅的原料,可大幅度提高生产能力和降低生产成本。 用硅烷进一步提纯制取的超高纯硅,对于开发超大规模集成电路和红外探测器都有重要的用途。 近几年,非晶硅太阳能电池发展也十分迅速。
②以无定形SiO2 为硅源制备纯硅。 无定形SiO2 属磷肥副产固体废弃物,性能稳定。 以无定形SiO2 为硅源制备纯硅,可采用热还原法,包括金属热还原法、非金属热还原法、耦合热还原法,较常用的是非金属热还原法中的氢热还原法和碳热还原法。 前者的优点是硅收率高,无中间产物SiC 生成,且在此方法中还原剂是氢气,其氧化产物无污染,无须纯化过程,成本低,环境效益和经济效益较好;后者工艺相对成熟,成本低,原料易得,产品的纯度高,多用于工业生产。 其主要反应为:
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