如何破解多晶硅企業(yè)的命門

　　多晶硅因用于新能源光伏產(chǎn)業(yè)而名聲大噪。它曾經(jīng)創(chuàng)造的財(cái)富神話更是吸引了大量企業(yè)紛紛上馬多晶硅項(xiàng)目。然而面對(duì)副產(chǎn)物四氯化硅的處理難題，多晶硅企業(yè)正騎虎難下：不處理的話會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境，而且因資源浪費(fèi)生產(chǎn)成本也會(huì)增加;處理的話暫時(shí)又沒有令人滿意的穩(wěn)定可靠的技術(shù)作支撐。

　　四氯化硅到底能否被資源化利用?目前的困難究竟是“攔路虎”還是“紙老虎”?利用2010年四氯化硅資源化技術(shù)研討會(huì)的機(jī)會(huì)，CCIN記者進(jìn)行了深入采訪。

　　副產(chǎn)品成了企業(yè)命門

　　四川新光硅業(yè)科技有限責(zé)任公司總經(jīng)理陳紹章說：“目前制約中國多晶硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸是副產(chǎn)物四氯化硅的處理問題。每生產(chǎn)1千克多晶硅將產(chǎn)生10～15千克四氯化硅，一個(gè)1000噸/年的多晶硅廠每年副產(chǎn)的四氯化硅將達(dá)到1萬～1.5萬噸。中國多晶硅產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，預(yù)計(jì)今年產(chǎn)量將達(dá)到4萬噸。副產(chǎn)的四氯化硅就將達(dá)40萬～60萬噸，數(shù)量巨大。如果僅僅將這些四氯化硅經(jīng)簡單水解處理甚至直接排放，將會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)造成巨大的壓力，同時(shí)也大大增加了原料硅粉和液氯的消耗，多晶硅企業(yè)的生產(chǎn)成本將沒有競爭力。”

　　據(jù)了解，一些多晶硅生產(chǎn)企業(yè)甚至?xí)迅碑a(chǎn)品四氯化硅倒貼運(yùn)費(fèi)送給下游企業(yè)。為什么四氯化硅出現(xiàn)了白送的情況?成都蜀菱科技發(fā)展有限公司技術(shù)總裁沈祖祥接受CCIN記者采訪時(shí)說：“目前多晶硅企業(yè)主要關(guān)注的是如何投產(chǎn)和達(dá)產(chǎn)，能生產(chǎn)出來多晶硅就好，尚無暇顧及副產(chǎn)物的利用問題。前幾年，為了盡快上馬搶占市場，中國多晶硅企業(yè)紛紛從國外引進(jìn)成套裝備。殊不知多晶硅生產(chǎn)是個(gè)十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程，包括合成、氫化、還原、分離等諸多環(huán)節(jié)，所以引進(jìn)裝備可以說是‘八國聯(lián)軍’牌。比如合成爐進(jìn)口俄羅斯的，還原爐進(jìn)口德國的，尾氣回收裝置進(jìn)口美國的。要把這個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)開起來，產(chǎn)出多晶硅本身就是個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)。至于副產(chǎn)物利用就更是無暇顧及。”

　　但現(xiàn)在市場變了。會(huì)上多位企業(yè)家也向CCIN記者反映，現(xiàn)在多晶硅市場售價(jià)跌去一大半，四氯化硅白送的成本壓力太大了。如何將四氯化硅資源化利用成為企業(yè)能否生存的關(guān)鍵。目前很多規(guī)模較小的多晶硅企業(yè)已經(jīng)因?yàn)榭覆蛔〕杀緣毫Χ娂娤埋R。

　　四氯化硅到底可以怎樣被利用呢?大陸產(chǎn)業(yè)投資集團(tuán)副總裁岳菡因?yàn)樯像R多晶硅項(xiàng)目，曾多次到國外考察和參觀。他告訴CCIN記者，美國多晶硅工廠所有副產(chǎn)物，包括四氯化硅的銷售都不存在瓶頸問題，根本不會(huì)像國內(nèi)的一些多晶硅工廠還要倒貼錢把四氯化硅處理掉。美國多晶硅企業(yè)認(rèn)為，年產(chǎn)量達(dá)1000噸的工廠，四氯化硅就應(yīng)當(dāng)就地轉(zhuǎn)化為三氯氫硅回用到系統(tǒng)中，不能作為副產(chǎn)物對(duì)外銷售;年產(chǎn)量達(dá)3000噸的多晶硅工廠，就應(yīng)當(dāng)對(duì)廢棄的氯硅烷采用回收工藝;年產(chǎn)量達(dá)10000噸的多晶硅工廠，金屬硅就應(yīng)當(dāng)就地生產(chǎn)。這主要是考慮了安全和運(yùn)輸成本兩個(gè)因素。

　　理論上已有解決辦法

　　陳紹章說，實(shí)際上，國際上對(duì)四氯化硅綜合利用早有辦法，主要有廠內(nèi)廠外兩個(gè)方向：一是將副產(chǎn)物四氯化硅轉(zhuǎn)化為多晶硅的原料三氯氫硅，進(jìn)而返回生產(chǎn)系統(tǒng)直接生產(chǎn)多晶硅，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的閉路循環(huán);一是利用四氯化硅作為原材料生產(chǎn)其他化工產(chǎn)品，如白炭黑、硅酸乙酯及有機(jī)硅產(chǎn)品等，實(shí)現(xiàn)多晶硅生產(chǎn)廠外的綜合利用。

　　在廠內(nèi)閉路循環(huán)方面，需要采用氫化技術(shù)將四氯化硅轉(zhuǎn)化成三氯氫硅。具體來講，在這個(gè)過程中可供選擇的技術(shù)包括熱氫化技術(shù)、冷氫化技術(shù)、等離子體氫化技術(shù)、鋅還原技術(shù)等。

　　熱氫化技術(shù)是指四氯化硅與氫氣在1200℃以上的溫度下直接反應(yīng)生成三氯氫硅和氯化氫。該技術(shù)必須輔以氣體分離裝置和三氯氫硅合成裝置以分離反應(yīng)產(chǎn)物和處理氯化氫。熱氫化方法的整個(gè)反應(yīng)屬于氣相反應(yīng)，對(duì)設(shè)備沒有磨損，轉(zhuǎn)化的三氯氫硅純度高，容易實(shí)現(xiàn)整個(gè)過程的計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制。既可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的長周期連續(xù)穩(wěn)定安全運(yùn)行，又能保證生成的三氯氫硅質(zhì)量。陳紹章介紹說，目前新光硅業(yè)公司熱氫化技術(shù)已取得工業(yè)化突破，該公司承擔(dān)的“十一五”國家科技支撐計(jì)劃——大型四氯化硅熱氫化技術(shù)與裝置研究，已于2009年通過國家驗(yàn)收。采用熱氫化技術(shù)，可將還原過程產(chǎn)生的四氯化硅100%轉(zhuǎn)化為多晶硅的原料三氯氫硅。實(shí)現(xiàn)了四氯化硅一次轉(zhuǎn)化率大于20%，氫化反應(yīng)產(chǎn)生的氯化氫100%回收用于合成三氯氫硅。僅節(jié)約的三氯氫硅合成耗材費(fèi)一項(xiàng)，就相當(dāng)于每千克多晶硅的生產(chǎn)成本降低約40元。

　　冷氫化技術(shù)是將四氯化硅、氯化氫、氫氣與硅粉在500℃溫度下反應(yīng)生成三氯氫硅。該技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：裝置單一、投資小;反應(yīng)溫度低、操作穩(wěn)定;對(duì)原料純度要求低，多晶硅生產(chǎn)過程中副產(chǎn)的二氯硅烷可與四氯化硅發(fā)生歧化反應(yīng)生成三氯氫硅;轉(zhuǎn)化率高、能耗低。目前洛陽中硅高科技有限公司已經(jīng)成功采用冷氫化技術(shù)處理四氯化硅。美國LXE太陽能技術(shù)公司擁有世界先進(jìn)的冷氫化多晶硅生產(chǎn)工藝技術(shù)，在世界上已經(jīng)有2家工廠成功運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)。該公司目前正在與江西賽維公司、昆明冶研新材料股份有限公司進(jìn)行相關(guān)技術(shù)合作。