乐山3000吨多晶硅项目环评报告书

乐山3000吨多晶硅项目环评报告书内容摘要：

多晶硅产品规格和质量指标 指标名称 产品规格及质量指标 Si % w(太阳能级 ) 受主水平 N3000Ω .cm 施主水平 P300Ω .c B 含量 ≤ w P 含量 ≤ C 含量 ≤ 100ppb 体内金属含量 w (Fe 、 Cu、 Zn、 Cr、 Ni) 形态 表面无氧化夹杂物，呈银灰色，带有金属光泽， 表面金属杂质含量 ： Fe a/ w Cu a/ w Ni a/ w Cr a/ w Zn a/ w Na a/ w 产品 用途 多晶硅材料是以金属硅为原料经一系列的物理化学反应提纯后达到一定纯度的硅材料，是硅产品产业链中的一个极为重要的中间产品。 是 电子工业中广泛用于制造半导体收音机、录音机、电冰箱、彩电、录像机、电子计算机等的基础材料。 多晶硅是单晶硅 及硅片产品的唯一原料，用多晶硅加工制成的硅片 (硅抛光片、太阳能级硅片 )主要用于制作集成电路、整流元件、功率晶体管、分立器件、探测器、太阳能电池等半导体器件。 四氯化硅 (SiCl4，副产物 ) 性质 四氯化硅 无色透明发烟液体 ， 具有难闻的窒息性气味。 熔点 70℃、 沸点 ℃、 相对密度 ， 可与苯、乙醚、氯仿、石油醚、四氯化碳、四氯化锡、四氯化钛、一氯及二氯化硫以任何比例混溶。 乐山高新区 3000t/a 多晶硅项目 环境影响报告书 北京京诚嘉宇环境科技有限公司 15 规格 四氯化硅 (高沸物 ) 工业级 含 SiCl4 ≥ 95% 产品 用途 用于制硅酸酯类、有机硅单体、有机硅油、高温绝缘材料、硅树脂、硅橡胶等，也用作烟幕剂。 三氯氢硅 (SiHCl3，副产物 ) 性质 三氯氢硅 无色液体。 熔点 ℃、 沸点 33℃、 相对密度 ， 溶解性 能溶 于二硫化碳、四氯化碳、氯仿、苯等。 规格 三氯氢硅 (低沸物 ) 工业级 含 SiHCl3 ≥ 94% 产品 用途 用作高分子有机硅化合物的原料， 也是生产半导体硅、单晶硅的原料。 项目组成 本项目多晶硅生产装置以及配套的公用工程和 辅助设施详见表 241。 表 241 项目组成一览表 序号 项目分类 主要内容 主要环境问题 施工期 营运期 一 主体工程 3000t/a 太阳能 级多晶硅装 置 包括：三氯氢硅合成、合成气干法分离、氯硅烷分离提纯、三氯氢硅氢还原、还原尾气干法分离、四氯化硅氢化、氢化气干法分离、氯硅烷贮存、硅芯制备、产品整理、废气和残液处理、工艺废料处理 扬尘、废水、建渣、机械噪声 废气、废水、固废、噪声 二 公用工程 供水、排水、循环水、脱盐水、供电、电讯、自动控制系统、供热、冷冻站、空压制氮站、 中央分析及监测 废气、废 水、噪声 三 贮运及辅助设施 储运设施、维修、污水处理站、渣场 废水、无组织废气、固废、噪声 四 办公及生活 设施 拟建厂前区，设办公楼和倒班宿舍等。 本项目定员约 人。 废水、固 废 乐山高新区 3000t/a 多晶硅项目 环境影响报告书 简本 国家环境保护总局环境发展中心 16 主要工艺技术方案、工艺流程及产污分析 工艺技术方案 目前国际上多晶硅生产工艺有 70%以上均采用改良西门子法，如：德国WACKER 公司、美国 HSC 公司、日本德山、三菱、住友公司、意大利 MEMC公司、国内的洛阳中硅集团、峨嵋半导体材料厂以及新光硅业科技公司的 1260吨 /年多 晶硅装置等的生产工艺均属此类，均经由三氯氢硅的氢还原反应获得多晶硅产品。 另有硅烷法多晶硅生产工艺，是用硅烷进行热分解生成多晶硅。 与经由三氯氢硅反应的改良西门子法相比，该方法对生产的安全性要求及总生产成本均更高，故此法采用不多，其技术的改进和提高还在研究中。 随着光伏产业的飞速发展，太阳能级多晶硅的需求迅速增长，新一代低成本多晶硅工艺技术的研究空前活跃。 如：德山曹达的熔融析出法（ VLD 工艺），采用筒状反应炉，析出液体状硅；瓦克的沸腾床法，采用 FBR 型反应器，生成粒状硅等等，但这些工艺均尚处于研究或试验阶段。 工艺技术路线的确定 从以上所述多晶硅生产的主要工艺技术的现状和发展趋势来看，改良西门子工艺能够兼容电子级和太阳能级多晶硅的生产，以其技术成熟、适合产业化生产等特点，仍是目前多晶硅生产普遍采用的首选工艺。 故本项目 1500 吨 /年电路级多晶硅装置采用改良西门子法生产多晶硅。 目前国内采用改良西门子法生产多晶硅的技术来源，主要有国内自有技术、引进俄罗斯技术和引进 欧洲 (德国、意大利等国 )技术 、 引进美国 GT 公司、 DEI公司技术等。 国内技术整体上还不很成熟，原料和公用工程（电等）消耗较高，但软件费用低；俄罗斯 技术，原料和公用工程消耗比国内技术略低，在国内已有在建装置；美国公司的生产技术先进，也较为成熟，消耗比国内技术低，但软件费用相当昂贵，而且还有出口限制等问题。 三种技术均可选，在技术谈判和商务谈判阶段需进一步综合比较 方可选定。 本可研，暂按引进 技术结合国内 技术考虑。 工艺流程见图 乐山高新区 3000t/a 多晶硅项目 环境影响报告书 简本 国家环境保护总局环境发展中心 17 反应原理 3000 吨 /年电子级多晶硅装置工艺流程由以下主要工序组成： (1) 三氯氢硅合成工序 (2) 合成气干法分离工序 (3) 氯硅烷分离提纯工序 (4) 三氯氢硅氢还原工序 (5) 还原尾气干法分离工序 (6) 四氯化硅氢化工序 (7) 氢化气干法分离工序 (8) 氯硅烷贮存工序 (9) 硅芯制备工序 (10) 产品整理工序 (11) 废气和残液处理工序 (12) 工艺废料处理工序 三氯氢硅合成 在一定温度下 ，晶体 硅 与 氯化 氢的发生反应生成 三氯氢硅 和四氯化硅。 同时，生成硅的高氯化物的副反应，生成 SinCl2n+2 系的聚氯硅烷及 SinHmCl(2n+2)m 类型的衍生物。 主反应： 233 HS iH C lH C lSi  24 24 HS iC lH C lSi  副反应 262 362 HClSiHC lSi  252 252 HH C lSiH C lSi  42232 S iC lClS iHS iHC l  合成气干法分离工序 经三级旋风除尘器组成的干法除尘系统除去部分硅粉 ， 经低温氯硅烷液体洗涤、分离成氯硅烷液体、氢气和氯化氢气体，分别循环回装置使用。 乐山高新区 3000t/a 多晶硅项目 环境影响报告书 简本 国家环境保护总局环境发展中心 18 氯硅烷分离提纯工序 氯硅烷的分离和提纯是根据加压精馏的原理，通过采用合理节能工艺来实现的。 该工艺可以保证制备高纯的用于多晶硅生产的三氯氢硅和四氯化硅（用于氢化 ）。 氯硅烷的冷凝物输往其深度净化单元，主要 有 ： ● 将主体组分进行分离 （ 三氯氢硅，四氯化硅及聚氯硅烷 ） ● 将三氯氢硅中的杂质形态稳定化 ● 将低沸点的杂质和高沸点的杂质从三氯氢硅中进行深度清除 ● 清除四氯化硅中的高沸点杂质 ● 将聚氯硅烷和固体颗粒浓缩 ● 将氢还原和氢化设备中的冷凝物进行分离和提纯 三氯氢硅氢还原工序 在原始方形硅芯棒上沉积多晶硅。 还原尾气干法分离工序 还原尾气干法分离的原理和流程与三氯氢硅合成气干法分离工序十分类似。 四氯化硅氢化工序 在三氯氢硅的氢 还原过程中生成四氯化硅，在将后者冷凝和 脱除三氯氢硅之后进行热氢化，转化为三氯氢硅。 HC lS iHC lHS iC l  324 氢化气干法分离工序 从四氯化硅氢化工序来的氢化气经此工序被分离成氯硅烷液体、氢气和氯化氢气体，分别循环回装置使用。 氢化气干法分离的原理和流程与三氯氢硅合成气干法分离工序十分类似。 硅芯制备工序 硅芯制备过程中，需要用氢氟酸和硝酸对硅芯进行腐蚀处理，再用超纯水洗净硅芯，然后对硅芯进行干燥。 乐山高新区 3000t/a 多晶硅项目 环境影响报告书 简本 国家环境保护总局环境发展中心 19 产品整理工序 用氢氟酸和硝酸对块状多晶硅进 行腐蚀处理，再用超纯水洗净多晶硅块，然后对多晶硅块进行干燥。 废气和残液处理工序 A．废气净化 用 10%NaOH溶液洗涤，废气中的氯硅烷（以 SiHCl3 为例）和氯化氢与 NaOH发生反应而被除去： 23223 33 HH C lS iOHOHS iH C l  OHS iONaN a O HS iOH 23232 22  OHN a C lN a O HH C l 2 废气经液封罐放空。 含有 NaCl、 Na2SiO3 的出塔底洗涤液用泵送入工艺废料处理工序。 B．残液处理 从氯硅烷分离提纯工序中排除的残液主要含有四氯化硅和聚 氯硅烷化合物的液体以及装置停车放净的氯硅烷液体加入石灰乳液中和废液中的氯硅烷等和而被转化成无害的物质。 水解和中和反应 224423 32532 HC a C lS iOHOHC a OS iH C l  24424 322 C a C lS iOHOHC a OS iC l  224426 3253 HC a C lS iOHOHC a OS iC l  244262 6486 C a C lS iOHOHC a OO C lSi  经过规定时间的处理，用泵从槽底抽出含 H4SiO NaCl H4SiO Na2SiO3的液体，送往工艺废料处理工序。 工艺废料处理工序 A．Ⅰ类废液处理 来自氯化氢合成工序的废酸、 液氯汽化工序的废碱、废气残液处理工序和废硅粉处理的废液等在此工序进行混合、中和后，经过压滤机过滤。 滤渣（主要为乐山高新区 3000t/a 多晶硅项目 环境影响报告书 简本 国家环境保护总局环境发展中心 20 SiO NaCl等）送渣厂堆埋。 滤液主要为 NaCl溶液，进行蒸发、浓缩和结晶。 蒸发冷凝液循环利用（配置 NaOH 溶液），结晶固体氯化钠等外售或填埋。 B．Ⅱ类废液处理 来自硅芯制备工序和产品整理工序的废氢氟酸和废硝酸，用碱液中和，生成的氟化钠和硝酸钠溶液，进行蒸发、浓缩和结晶。 蒸发冷凝液循环利用（配置NaOH 溶液），结晶固体氟化钙和硝酸钠等外售或填埋。 在对废弃的酸洗溶液和处理石灰乳液时产生的污水进 行混匀时发生的矿物酸中和伴随着下列方应： OHN a N OH N ON a O H 233  OHC a FOHCaHF 222 2)(2  OHNOCaOHCaH N O 22323 2)()(2  OHC a S OOHCaSOH 24242 2)(  工艺流程及产污分析 氢气制备与净化工序 在电解槽内经电解脱盐水制得氢气。 电解制得的氢气经过冷却、分离液体后，进入除氧器，在催化剂的作用下，氢气中的微量氧气与氢气反应生成水而被除去。 除氧后的氢气通过一组吸附干燥器而被干燥。 净化干燥后的氢气送入氢气贮罐，然后 送往氯化氢合成、三氯氢硅氢还原、四氯化硅氢化工序。 电解制得的氧气经冷却、分离液体后，送入氧气贮罐。 出氧气贮罐的氧气送去装瓶或放空。 三氯氢硅合成工序 原料硅粉经吊运，通过硅粉下料斗而被卸入硅粉接收料斗。 硅粉从接收料斗放入下方的中间料斗，经用热氯化氢气置换料斗内的气体并升压至与下方料斗压力平衡后，硅粉被放入下方的硅粉供应料斗。 供应料斗内的硅粉用安装于料斗底部的星型供料机送入三氯氢硅合成炉进料管。 从氯化氢合成工序来的氯化氢气，与从循环氯化氢缓冲罐送来的循环氯化氢气混合后，引入三氯氢硅合成炉进料 管，将从硅粉供应料斗供入管内的硅粉挟带并输送，从底部进入三氯氢硅合成炉。 乐山高新区 3000t/a 多晶硅项目 环境影响报告书 简本 国家环境保护总局环境发展中心 21 在三氯氢硅合成炉内，硅粉与氯化氢气体形成沸腾床并发生反应，生成三氯氢硅，同时生成四氯化硅、二氯二氢硅、金属氯化物、聚氯硅烷、氢气等产物，此混合气体被称作三氯氢硅合成气。 反应大量放热。 合成炉外壁设置有水夹套，通过夹套内水带走热量维持炉壁的温度。 出合成炉顶部挟带有硅粉的合成气，经三级旋风除尘器组成的干法除尘系统除去部分硅粉后，送入湿法除尘系统，被四氯化硅液体洗涤，气体中的部分细小硅尘被洗下；洗涤同时，通入湿氢气与气体接触，气体所含部分金 属氧化物发生水解而被除去。 除去了硅粉而被净化的混合气体送往合成气干法分离工序。 合成气干法分离工序 从三氯氢硅氢合成工序来的合成气在此工序被分离成氯硅烷液体、氢气和氯化氢气体，分别循环回装置使用。 三氯氢硅合成气流经混合气缓冲罐，然后进入喷淋洗涤塔，被塔顶流下的低温氯硅烷液体洗涤。 气体中的大部份氯硅烷被冷凝并混入洗涤液中。 出塔底的氯硅烷用泵增压，大部分经冷冻降温后循环回塔顶用于气体。