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多晶哇和石英玻璃的聯(lián)合制備法

多晶哇和石英玻璃的聯(lián)合制備法

作者：劉寄聲
出版社：冶金工業(yè)出版社出版時間：2008-01-01
開本： 03 頁數(shù)： 160
中 圖 價:¥25.6(8.0折) 定價  ¥32.0 登錄后可看到會員價
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多晶哇和石英玻璃的聯(lián)合制備法 版權信息

多晶哇和石英玻璃的聯(lián)合制備法 本書特色

本書所介紹的多晶硅和石英玻璃的聯(lián)合制備法是一種綜合的生產(chǎn)方法，它是利用制備多晶硅所產(chǎn)生的尾氣來制備石英玻璃，這樣不僅可以減少排放的廢氣，而且生產(chǎn)是連續(xù)的，設備是串聯(lián)的，熱能可以得到充分利用，因此這種制備方法既節(jié)能又環(huán)保。與傳統(tǒng)的單項生產(chǎn)法相比，這種制備方法設備和廠房少，可以大幅度地減少基本建設投資；生產(chǎn)時，可減輕操作人員的勞動強度，使本來當成廢物排放的尾氣得到綜合利用，從而可以降低生產(chǎn)成本。這種方法的優(yōu)點還不僅如此，與氯堿工業(yè)聯(lián)合還可以形成一種生產(chǎn)上的循環(huán)，不僅可以節(jié)約資源，而且還可以幫助解決氯堿的平衡問題和污染問題。

多晶哇和石英玻璃的聯(lián)合制備法 內(nèi)容簡介

《多晶硅和石英玻璃的聯(lián)合制備法》以傳統(tǒng)的多晶硅和石英玻璃的生產(chǎn)方法為基礎，介紹了多晶硅和石英玻璃聯(lián)合制備法的工藝過程、主要設備、操作要點及影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素，提出了降低多晶硅生產(chǎn)成本的幾個途徑，并總結了相關安全生產(chǎn)的知識。內(nèi)容緊密結合生產(chǎn)操作實際，闡述由淺入深，通俗易懂，知識豐富，實用性強。

多晶哇和石英玻璃的聯(lián)合制備法 目錄

1 概述 1.1 傳統(tǒng)生產(chǎn)方法簡介 1.1.1 多晶硅的傳統(tǒng)生產(chǎn)方法簡介 1.1.2 石英玻璃的傳統(tǒng)生產(chǎn)方法簡介 1.2 多晶硅和石英玻璃的聯(lián)合制備法簡介 1.3 多晶硅和石英玻璃聯(lián)合制備法的優(yōu)點 1.3.1 節(jié)約能源 1.3.2 環(huán)境保護 1.3.3 設備費用少 1.3.4 基建投資少 1.3.5 與氯堿工業(yè)聯(lián)合對平衡問題和污染問題的解決 1.3.6 電子工業(yè)材料——多晶硅瓶頸問題的解決 2 主要產(chǎn)品 2.1 多晶硅 2.1.1 多晶硅的基本概念 2.1.2 多晶硅的主要用途 2.2 石英玻璃 2.2.1 石英玻璃的基本概念 2.2.2 石英玻璃的品種 2.2.3 石英玻璃的主要用途 2.2.4 石英玻璃的析晶問題 3 純度 3.1 純度的概念 3.1.1 純度概念的起源 3.1.2 純度概念的發(fā)展 3.2 純度的表示方法 3.2.1 用百分比含量表示 3.2.2 用硼含量表示 3.2.3 用電阻率推算 3.2.4 用其他方法推算 3.3 對主要產(chǎn)品及主要原料的純度要求 3.3.1 四氯化硅和三氯氫硅的純度要求 3.3.2 多晶硅的純度要求 3.3.3 石英玻璃的純度要求 4 基本原料 4.1 硅 4.1.1 硅的基本特性和用途 4.1.2 工業(yè)硅的生產(chǎn)方法 4.1.3 工業(yè)硅的質(zhì)量標準 4.2 氫氣 4.2.1 氫氣的特性 4.2.2 氫氣的用途 4.2.3 氫氣的制備方法 4.3 氧氣 4.3.1 氧氣的特性 4.3.2 氧氣的用途 4.3.3 氧氣的制備方法 4.4 氯氣 4.4.1 氯氣的特性 4.4.2 氯氣的用途 4.4.3 氯氣的制備方法 4.5 氯化氫 4.5.1 氯化氫的特性 4.5.2 氯化氫的用途 4.5.3 氯化氫的制備方法 4.6 氮氣 4.6.1 氮氣的特性 4.6.2 氮氣的用途 4.6.3 氮氣的制備方法 5 中間產(chǎn)品 6 化學提純法簡介 7 多晶硅的傳統(tǒng)制備方法 8 石英玻璃的傳統(tǒng)制備方法 9 多晶硅和石英玻璃的聯(lián)合制備法 10 主要設備 11 工藝操作要點及影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素 12 安全生產(chǎn) 13 降低多晶硅生產(chǎn)成本的幾個途徑 附錄 參考文獻
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多晶哇和石英玻璃的聯(lián)合制備法 節(jié)選


    多晶硅和石英玻璃都是當今世界電子工業(yè)、光電子工業(yè)以及能源轉換技術
等領域不可缺少的重要基礎材料，但二者卻是兩種互不相關的產(chǎn)品。在傳統(tǒng)生
產(chǎn)工藝中，兩種產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝各不相同，也就是說，生產(chǎn)多晶硅的工藝，就只單
獨生產(chǎn)多晶硅；生產(chǎn)石英玻璃的工藝，就只單獨生產(chǎn)石英玻璃。
    本書所介紹的多晶硅和石英玻璃的聯(lián)合制備法是一種綜合的生產(chǎn)方法，它
是利用制備多晶硅所產(chǎn)生的尾氣來制備石英玻璃，這樣不僅可以減少排放的廢
氣，而且生產(chǎn)是連續(xù)的，設備是串聯(lián)的，熱能可以得到充分利用，因此這種制備方
法既節(jié)能又環(huán)保。與傳統(tǒng)的單項生產(chǎn)法相比，這種制備方法設備和廠房少，可以
大幅度地減少基本建設投資；生產(chǎn)時，可減輕操作人員的勞動強度，使本來當成
廢物排放的尾氣得到綜合利用，從而可以降低生產(chǎn)成本。這種方法的優(yōu)點還不
僅如此，與氯堿工業(yè)聯(lián)合還可以形成一種生產(chǎn)上的循環(huán)，不僅可以節(jié)約資源，而
且還可以幫助解決氯堿的平衡問題和污染問題。
    多晶硅和石英玻璃的聯(lián)合制備法是一個新的發(fā)明，而且還獲得了專利。但
了解這種新工藝方法的人還很少。這種狀況阻礙了多晶硅和石英玻璃的聯(lián)合制
備法的發(fā)展，雖然這種方法已誕生五年多，可至今還無用武之地。為扭轉這一局
面，筆者撰寫此書，目的是向大家介紹多晶硅和石英玻璃的聯(lián)合制備法，希望本
書能對該法的工業(yè)應用起到助推的作用，使之早日得到推廣應用，為我國科技產(chǎn)
業(yè)的發(fā)展做出應有的貢獻。
    由于筆者水平所限，書中不妥之處敬請讀者指正。
    著者
    2007年7月

6  化學提純法簡介
    多晶硅和石英玻璃生產(chǎn)的關鍵就在于提純，尤其是多晶硅，如果沒有達到所需要的高純
  度，就都是廢品，生產(chǎn)的再多也沒有用。因此，要想制備多晶硅和石英玻璃，掌握提純方法是
  非常重要的。
    材料提純的方法有很多，但不外乎物理提純和化學提純兩大類。常用的物理提純有挑
  選、清洗、磁選、浮選、篩選等以及利用“偏析”原理所實現(xiàn)的冶煉提純。但是這些物理提純對
  于生產(chǎn)多晶硅來說，還是無能為力，它們無法使多晶硅達到所需要的純度標準？梢韵胂，
  六個“9”以上的純度，其雜質(zhì)含量僅占硅的百萬分之一，甚至更少。要想達到這樣少的雜質(zhì)
  含量，用物理提純方法是根本無法實現(xiàn)的。
    物理提純方法無法實現(xiàn)，化學提純方法還是可以的。
    對四氯化硅和三氯氫硅化學提純的方法也不止一種，目前比較常用的有單一精餾法、絡
  合精餾法、固體吸附法、部分水解吸附法、萃取法、電解法、高溫裂解除碳、銅屑去硫砷等多種
  方法。以上的幾種方法都各有所長，它們都可以單獨使用。為求完美，也可以取長補短，采
  用幾種方法組合使用。
    一般說來，一種方法只對一定的雜質(zhì)有較好的提純作用，而對另一些雜質(zhì)則見效較差，
  不同方法對操作條件的要求也各不相同，條件控制得好，提純效果顯著，反之，條件用得不嚴
  格，反而走向反面，即引進沾污。
    絡合精餾法是一種*有成效的方法，幾乎能去除所有的雜質(zhì)，但是它分離絡合物還得依
  靠精餾法，而且它還存在著絡合物的選擇、處理、絡合條件、減少沾污等具體問題，因此，在生
  產(chǎn)中還是沒能得到廣泛采用。
    固體吸附和部分水解吸附法是精餾法的好助手。前者對分離強極性雜質(zhì)磷和金屬氯化
  物特別有效，后者對除硼特別有效，常被用于四氯化硅和三氯氫硅的提純。
    單一精餾法(簡稱精餾法)是一種非常重要的提純方法，它簡單而有效，又可避免引進任
  何試劑，絕大多數(shù)雜質(zhì)都可通過此法去除，特別是難以除掉的非極性重金屬氯化物也能用此
  法去除。采用這種方法有利于減少沾污，工序簡化，操作方便，而且適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。
  因此，對于四氯化硅和三氯氫硅的提純來說，大多數(shù)都是采用單一的精餾法，多晶硅和石英
  玻璃的聯(lián)合制備法也是采用單一的精餾法來提純原料的。本章就來介紹這一方法。
  6．1常用術語
    在介紹精餾法之前，我們先來搞清楚幾個常用術語的含義，這對我們搞清楚何為精餾法
  是有益的。
    (1)沸點。對液體加熱時，液體中的分子獲得能量，分子的運動被加速，同時碰撞的機
  會增多，碰撞的力量增大，溫度升高。而且液體的分子運動隨著溫度的升高而增大。當分子
  的運動能量可以克服液面約束力(外界施于液面的總壓力)時，就有大量氣泡從液體內(nèi)部逸
  出，即液體的沸騰，這時的溫度稱為液體的沸點。顯然沸點與所受外界壓力的大小有關。通
  常所說的沸點是在0．1MPa壓力下液體的沸騰溫度。例如水的沸點為1【)()℃，即是指在
 0．1MPa壓力下，水在100。C時沸騰。在其他壓力下的沸點應注明壓力。例如在85．3kPa時
水在95。C沸騰，這時水的沸點可以表示為95。C／85．3kPa。
    (2)飽和蒸氣、飽和蒸氣壓。在液體中，由于液體的分子運動有從表面溢出的傾向。這
種傾向隨著溫度的升高而增大。如果把液體置于密閉的真空體系中，液體分子繼續(xù)不斷地
溢出而在液面上部形成蒸氣，*后使得分子由液體逸出的速度與分子由蒸氣中回到液體的
速度相等，蒸氣保持一定的壓力。此時液面上的蒸氣達到飽和，稱為飽和蒸氣，它對液面所
施的壓力稱為飽和蒸氣壓。實驗證明，液體的飽和蒸氣壓只與溫度有關，即液體在一定溫度
下具有一定的蒸氣壓。這是指液體與它的蒸氣平衡時的壓力，與體系中液體和蒸氣的絕對
量無關。
    (3)易揮發(fā)組分；旌衔镏心辰M分，在某一定溫度下的蒸氣壓比任何其他組分蒸氣壓
值都大，該組分被稱為易揮發(fā)組分。
    (4)難揮發(fā)組分；旌衔镏心辰M分，在某一定溫度下的蒸氣壓比任何其他組分蒸氣壓
值都小，該組分被稱為難揮發(fā)組分。
    (5)低沸點、高沸點。易揮發(fā)組分的沸點低，因此又被稱為低沸點物或簡稱低沸點。同
理，難揮發(fā)組分又被稱為高沸點物或簡稱高沸點。
    (6)理論塔板。該塔板能使上升到上一塊板的蒸氣與下降到下一塊板的液體經(jīng)過熱量
質(zhì)量傳遞達到氣液平衡，這種塔板被稱為理論塔板。
    (7)回流比。塔頂?shù)幕亓饕毫颗c餾出液量之比。
    (8)塔的全流量。在塔的允許工作范圍*大時的蒸發(fā)量。
    (9)液泛現(xiàn)象及液泛溫度。塔的加熱功率增加，促使上升的蒸氣流開始阻止液體沿塔
板下流，下一塔板上液體將涌到上一塔板，這種現(xiàn)象叫液泛現(xiàn)象。此時的溫度稱為液泛溫
度。
6．2精餾的含義   
    精餾是相對粗餾而言的，是一種高精細、高效率的蒸餾。要想了解何為精餾，就應首先
搞清什么是蒸餾。
    蒸餾是分離、純化液態(tài)混合物的一種常用的方法，因此也有稱分餾的。這種方法是將液
體混合物部分氣化，利用其中各組分揮發(fā)度不同的特性以實現(xiàn)分離。它是通過液相和氣相
間的質(zhì)量傳遞來實現(xiàn)的。
    各種物質(zhì)的分子性質(zhì)各異，加熱后產(chǎn)生的蒸氣壓不一樣，其揮發(fā)度不同，沸點也就各不
相同。蒸餾就是利用物質(zhì)的這個特性來分離不同物質(zhì)的。例如：一個由A、B兩種物質(zhì)混合
成的液體，在O．1MPa壓力下，A物質(zhì)的沸點為120。C，B物質(zhì)的沸點為50。C。要想把該混合
液體中的A、B兩種物質(zhì)分開就可以采用蒸餾法。其辦法是：首先將混合液體加熱至50。C以
上，這時沸點低于此溫度的B物質(zhì)(一般稱為低沸點物或簡稱低沸點)就開始沸騰，并逐漸由
液體變?yōu)檎魵，由于蒸氣比重小，因此上升脫離開原來的混合物。然后將該蒸氣收集起來，
并將其冷卻，使之再次凝結為液體。這樣一來，B物質(zhì)就從原來的混合物中分離出來了。這
種利用沸點不同、揮發(fā)度不同的特性來分離混合物的方法就是蒸餾，也有被稱為分餾的。
    很明顯，蒸餾可將易揮發(fā)和不易揮發(fā)的物質(zhì)分離開來，也可將沸點不同的液體混合物分
離開來。蒸餾在化學工業(yè)中應用十分廣泛，歷史也*為悠久，因此它是分離(傳質(zhì))過程中*
 重要的單兀操作之一。
    精餾其實就是蒸餾，只不過，它不是簡單的蒸餾，而是一個在蒸餾塔里完成的多次蒸餾
或分級蒸餾。精餾是相對粗餾而言的，一般說來，分級蒸餾的前級為粗餾，后級為精餾，完成
精餾的設備——蒸餾塔被稱為精餾塔。
    上述蒸餾獲得的B物質(zhì)不可能絕對純，肯定還含有少量的A物質(zhì)。如果將B物質(zhì)再次
蒸餾，又會有些A物質(zhì)被除去，其純度就又會有所提高。如此重復地蒸餾，每蒸餾一次，純度
提高一點，這樣，*終就會使B物質(zhì)純度達到理想的要求。所謂的精餾就是上述這種一次又
一次地重復蒸餾，而且是在同一裝置(精餾塔)里完成的蒸餾。



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