如何破解多晶硅企業(yè)的命門(mén)

　　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 )造的財富神話(huà)更是吸引了大量企業(yè)紛紛上馬多晶硅項目。然而面對副產(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(huà)會(huì )嚴重污染環(huán)境，而且因資源浪費生產(chǎn)成本也會(huì )增加;處理的話(huà)暫時(shí)又沒(méi)有令人滿(mǎn)意的穩定可靠的技術(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 )的機會(huì )，CCIN記者進(jìn)行了深入采訪(fǎng)。

　　副產(chǎn)品成了企業(yè)命門(mén)

　　四川新光硅業(yè)科技有限責任公司總經(jīng)理陳紹章說(shuō)：“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(wèn)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(chǎng)每年副產(chǎn)的四氯化硅將達到1萬(wàn)～1.5萬(wàn)噸。中國多晶硅產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，預計今年產(chǎn)量將達到4萬(wàn)噸。副產(chǎn)的四氯化硅就將達40萬(wàn)～60萬(wàn)噸，數量巨大。如果僅僅將這些四氯化硅經(jīng)簡(jiǎn)單水解處理甚至直接排放，將會(huì )對環(huán)境保護造成巨大的壓力，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(méi)有競爭力。”

　　據了解，一些多晶硅生產(chǎn)企業(yè)甚至會(huì )把副產(chǎn)品四氯化硅倒貼運費送給下游企業(yè)。為什么四氯化硅出現了白送的情況?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(fǎng)時(shí)說(shuō)：“目前多晶硅企業(yè)主要關(guān)注的是如何投產(chǎn)和達產(chǎn)，能生產(chǎn)出來(lái)多晶硅就好，尚無(wú)暇顧及副產(chǎn)物的利用問(wèn)題。前幾年，為了盡快上馬搶占市場(chǎng)，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)十分復雜的系統工程，包括合成、氫化、還原、分離等諸多環(huán)節，所以引進(jìn)裝備可以說(shuō)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)復雜的系統開(kāi)起來(lái)，產(chǎn)出多晶硅本身就是個(gè)嚴峻的考驗。至于副產(chǎn)物利用就更是無(wú)暇顧及。”

　　但現在市場(chǎng)變了。會(huì )上多位企業(yè)家也向CCIN記者反映，現在多晶硅市場(chǎng)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。目前很多規模較小的多晶硅企業(yè)已經(jīng)因為扛不住成本壓力而紛紛下馬。

　　四氯化硅到底可以怎樣被利用呢?大陸產(chǎn)業(yè)投資集團副總裁岳菡因為上馬多晶硅項目，曾多次到國外考察和參觀(guān)。他告訴CCIN記者，美國多晶硅工廠(chǎng)所有副產(chǎn)物，包括四氯化硅的銷(xiāo)售都不存在瓶頸問(wèn)題，根本不會(huì )像國內的一些多晶硅工廠(chǎng)還要倒貼錢(qián)把四氯化硅處理掉。美國多晶硅企業(yè)認為，年產(chǎn)量達1000噸的工廠(chǎng)，四氯化硅就應當就地轉化為三氯氫硅回用到系統中，不能作為副產(chǎn)物對外銷(xiāo)售;年產(chǎn)量達3000噸的多晶硅工廠(chǎng)，就應當對廢棄的氯硅烷采用回收工藝;年產(chǎn)量達10000噸的多晶硅工廠(chǎng)，金屬硅就應當就地生產(chǎn)。這主要是考慮了安全和運輸成本兩個(gè)因素。

　　理論上已有解決辦法

　　陳紹章說(shuō)，實(shí)際上，國際上對四氯化硅綜合利用早有辦法，主要有廠(chǎng)內廠(chǎng)外兩個(gè)方向：一是將副產(chǎn)物四氯化硅轉化為多晶硅的原料三氯氫硅，進(jìn)而返回生產(chǎn)系統直接生產(chǎn)多晶硅，實(shí)現生產(chǎn)線(xiàn)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、硅酸乙酯及有機硅產(chǎn)品等，實(shí)現多晶硅生產(chǎn)廠(chǎng)外的綜合利用。

　　在廠(chǎng)內閉路循環(huán)方面，需要采用氫化技術(shù)將四氯化硅轉化成三氯氫硅。具體來(lái)講，在這個(gè)過(guò)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產(chǎn)物和處理氯化氫。熱氫化方法的整個(gè)反應屬于氣相反應，對設備沒(méi)有磨損，轉化的三氯氫硅純度高，容易實(shí)現整個(gè)過(guò)程的計算機自動(dòng)控制。既可實(shí)現系統的長(cháng)周期連續穩定安全運行，又能保證生成的三氯氫硅質(zhì)量。陳紹章介紹說(shuō)，目前新光硅業(yè)公司熱氫化技術(shù)已取得工業(yè)化突破，該公司承擔的“十一五”國家科技支撐計劃——大型四氯化硅熱氫化技術(shù)與裝置研究，已于2009年通過(guò)國家驗收。采用熱氫化技術(shù)，可將還原過(guò)程產(chǎn)生的四氯化硅100%轉化為多晶硅的原料三氯氫硅。實(shí)現了四氯化硅一次轉化率大于20%，氫化反應產(chǎn)生的氯化氫100%回收用于合成三氯氫硅。僅節約的三氯氫硅合成耗材費一項，就相當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;反應溫度低、操作穩定;對原料純度要求低，多晶硅生產(chǎn)過(guò)程中副產(chǎn)的二氯硅烷可與四氯化硅發(fā)生歧化反應生成三氯氫硅;轉化率高、能耗低。目前洛陽(yáng)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(yáng)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(chǎng)成功運行的經(jīng)驗。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。