单晶硅制备过程中会产生哪些污染物质？哪些可以较好的处理、哪些不能处理只能排入自然环境中？

一、单晶硅制备过程中会产生哪些污染物质？哪些可以较好的处理、哪些不能处理只能排入自然环境中？

单晶硅项目的环境影响主要有以下几方面：

废气：主要为正常生产时废气处理工序尾气、产品后处理和硅芯制备工序酸性废气等，主要废气污染物为HCl、NOx、氯硅烷、HF等。

废水：主要为正常生产时产品后处理和硅芯制备工序水洗废水、装置区设备/地坪冲洗水，以及循环水、脱盐水系统排出的假定清净下水。主要废水污染物为SS、COD、盐等。

固废：主要固体废弃物为原料制备和SiHCl3合成工序产生的硅粉、工艺废料处理工序产生的NaCl和SiO2固体废物、酸洗废液处理工序产生的Ca(NO3)2/CaF2固体废物。

噪声：主要产噪设备为机泵、压缩机和放空管

答案补充：

废气处理：一般用10%NaOH溶液洗涤，废气中的氯硅烷（以SiHCl3为例）和与NaOH发生反应而被除去。含有NaCl、Na2SiO3的出塔底洗涤液用泵送入工艺废料处理工序。

废液处理：一般分离提纯工序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。经过规定时间的处理，用泵从槽底抽出含H4SiO4、CaCl2、H4SiO4、Na2SiO3的液体，送往工艺废料处理工序。

废料处理：A．Ⅰ类废液处理

来自合成工序的废酸、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SiO2、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。

二、印花导带出现跑偏如何处理？

印花导带的张力调整

印花导带在使用过程中用户经常会遇见机器维修、导带维修及导带更换等情况下导带需重新张紧的问题。在这里首先应了解印花导带的受力变形过程。

导带的主体材料TPU(热塑性聚氨酯)是一种合成材料，这种材料在拉力作用下会产生粘弹性现象。当外力施加在导带上，导带将会根据自身的硬度而被延伸。对于导带而言，每毫米导带宽度的硬度就以K1％静止状态代表，假如有一个恒力施加在导带上，导带的延伸会随之产生。但随着时间增加延伸也有少量增加(有时被称为永久性延伸)，直至过了一段时间达到最终的延伸。这一段的延伸则以Kl％松驰状态来表示。同样当恒力被移开，以K1％静止状态延伸的部分会立刻释放。其余的延伸部分需要一段时间才能释放，所以它并不是真正意义上的永久性延伸。

在张紧新导带前，使导带处于无张力状态，在导带正面边缘两侧作1 000 1TllTI记号，(建议用户最好在导带反面边缘两侧用笔也作1 000 min记号，这样记号能够保留较长时间)。利用张紧装置张紧导带，用尺测量记号长度，假设导带需延伸到0．5％，测量值达到1 005 iTlrn时，就不再增加张力，经过几圈的运转，再次测量记号，如数据没有改变，则张力就调整完毕.

聚氨酯类导带一次张紧后，导带的延伸率就稳定下来，长时间的运转其延伸率也不会改变。当印花机需要维修时，导带将被放松，当再次张紧导带时，有时无法判断导带是否处于永久性延伸状态，所以不能再以图2的模式作标记。而应以图3的要求作标记。

导带张力没有放松前，在导带正面边缘两侧作1 000 mrn记号。

如果第一次张紧导带时在背面作的记号仍在的话，不必按图4要求张紧导带，可用老的记号按新导带的张紧方式进行。如果机器的维修工作较少，也可在张紧装置上作标记的方法来重新张紧导带。但不要以手感的方式来判断导带的张紧与否。

导正切边

在调整导带张力时即可对导带的跑偏现象进行修正，此时应把机器的自动纠偏装置、挡边装置都脱离开来。可按下述方式来纠正导带的跑偏。

在导正导带时要有足够的耐心，可将原子笔固定于机架上，在印花导带上画出运行痕迹，一般运行3圈后如痕迹没有加粗就可以进行切边了。开动机器使导带缓慢运行(5～6 m／min)将刀片小心切人导带直至穿透导带。如有两个切割装置，可以从导带两边同时切割，这样可以使切割时产生的横向力相互抵消。这项工作完成后，就可以把纠偏装置和导带挡块(板)安装上。这些装置只能对导带的跑偏起辅助的阻挡作用。注意：如果导带始终有往一个方向跑偏的趋势，则导带边和挡块(板)的磨擦将会很严重，长期下去将会造成导带的边部分层。

上胶与脱胶

新导带安装后需用随导带供应的硅粉对导带表面进行打磨。让导带缓慢运转，由工人站在机尾处，把硅粉包在薄布中形成团状，布团在导带上做横向运动。使硅粉在导带上形成很微小的磨痕，以增加胶和导带的附着力。再用清洗剂对导带进行清洗，彻底去除导带表面的油污

三、金属硅的硅的冶炼工艺是什么？

化学工业用硅的冶炼工艺

1、化学用硅的工艺流程包括炉料准备，电炉熔炼，硅的精制和浇铸，除去熔渣夹杂而进行的破碎。在炉料配制之前，所有原料都要进行必要的处理。硅石在颚式破碎机中破碎到块度不大于100mm，筛出小于5mm的碎块,并用水冲洗洁净。因为熔炉中碎块在炉膛上部熔融，从而降低了炉料的透气性，使生产过程难以进行。石油焦有较高的导电系数，要破碎到块度不大于10mm，又要控制石油焦的粉末量。因其在炉膛口上直接燃烧，会造成还原剂不足。

2、化学用硅生产中，烟煤完全可以取代木炭，如湖南株洲精洗烟煤，固定炭达77.19%，挥发分为19.4%，灰分含量3.41%，Fe2O3含量0.22%，Al2O3含量0.99%，CaO含量0.17%。经生产实践，采用此种烟煤冶炼化学用硅是可行的。

3、生产化学用硅用的木块和木片是用截材机和木片削片机加工的。炉料中碳质还原剂主要以石油焦和烟煤为主，木块和木片的用量要视炉况来决定。生产中不用木质，反而产品质量还更稳定。炉料的配比根据要求所生产的产品级别来定。石油焦和烟煤的配比按每批矿硅需要的碳量来确定。石油焦和烟煤的比例对炉料的工作电阻影响较大。

4、炉料各组分经称量后，将炉料混合均匀，待捣炉后，将混合均匀的炉料集中加入炉内。保持一定的料面高度，加料均匀。

5、化学硅生产是连续不断进行的。炉内的状况也不是永恒不变的。化学硅生产在电炉内是以电能转换成热能，然后再用热能直接加热物料而产生化学反应的过程。所以炉内的电气特性是非常重要的，熔炼实行闭弧操作，保持高温炉，提高热效率，提高电炉利用率，在研究中使用容量为3200KVA和6300KVA金属硅炉各一台。熔炼采用一定时间的焖烧和定期集中加料的操作方法进行。正常情况下炉料难以自动下沉，一般需强制沉料。炉况容易波动，较难控制。因此，在生产中必须正确判断，及时处理。每4小时出一次炉，进行精练浇铸，破碎挑渣整理入库。

一、概述/金属硅 

金属硅又称结晶硅或工业硅，其主要用途是作为非铁基合金的添加剂，是二十世纪六十年代中期出现的一个商品名称。它的出现与半导体行业的兴起有关。目前，国际用作法是把商品硅分成金属硅和半导体硅。金属硅是由石英和焦炭在电热炉内冶炼成的产品，主成分硅元素的含量在98%左右，其余杂质为铁、铝、钙等。金属硅价格昂贵。[2] 工业上，金属硅通常是在电炉中由碳还原二氧化硅而制得。 化学反应方程式： SiO2 + 2C → Si + 2CO 这样制得的金属硅纯度为97~98%。再将它融化后重结晶，用酸除去杂质，得到纯度为99.7~99.8%的金属硅。[3]

二、性质/金属硅 

硅是半金属之一,旧称“矽”。熔点为1420℃，密度为2.34克/厘米3。质硬而脆。在常温下不溶于酸，易溶于碱。金属硅成分主要是硅，因此和硅具有相类似的性质。金属硅的性质与锗、铅、锡相近，具有半导体性质。[3] 硅在地壳中资源极为丰富，仅次于氧，占地壳总重的四分之一还强，以二氧化硅或硅酸盐形式存在。最纯的硅矿物是石英或硅石。硅有两种同素异形体：一种为暗棕色无定形粉末，性质活泼，在空气中能燃烧；另一种为性质稳定的晶体（晶态硅）。一般硅石和石英用于玻璃和其它建材，优质的石英用于制作合金、金属和单晶。

三、分类/金属硅 

1、金属硅的分类通常按金属硅成分所含的铁、铝、钙三种主要杂质的含量来分类。按照金属硅中铁、铝、钙的含量，可把金属硅分为553、441、411、421、3303、3305、2202、2502、1501、1101等不同的牌号。

2、工业上，金属硅通常是在电炉中由碳还原二氧化硅而制得。 化学反应方程式： SiO2 + 2C → Si + 2CO 这样制得的硅纯度为97~98%，叫做金属硅。再将它融化后重结晶，用酸除去杂质，得到纯度为99.7~99.8%的金属硅。

3、金属硅成分主要是硅，因此和硅具有相类似的性质。硅有无定形硅和晶形硅两种同素异形体。无定形硅是灰黑色粉末，实际上也是一种微晶体。晶形硅具有金刚石的晶体结构和半导体性质 ， 熔点 1410℃ ， 沸点 2355℃ ，密度2.32～2.34克/厘米3，莫氏硬度 7，性脆 。无定形硅化学性质活泼，在氧气中能剧烈燃烧。它在高温下与卤素、氮、碳等非金属发生反应，也能与镁、钙、铁等金属作用，生成硅化物。无定形硅几乎不溶于包括氢氟酸在内的所有无机酸和有机酸，但能溶于硝酸与氢氟酸的混合酸。浓氢氧化钠溶液能溶解无定形硅，放出氢气。晶形硅比较不活泼，即使在高温下也不与氧气化合，它也不溶于任何一种无机酸和有机酸，但可溶于硝酸和氢氟酸的混合酸以及浓氢氧化钠溶液。

四、附加产品/金属硅

包括硅微粉，边皮硅，黑皮硅，金属硅渣等。其中硅微粉也称硅粉、微硅粉或硅灰，它广泛应用于耐火材料和混凝土行业。

五、用途/金属硅 

金属硅要用于生产有机硅、制取高纯度的半导体材料以及配制有特殊用途的合金等。

（1）生产硅橡胶、硅树脂、硅油等有机硅。

硅橡胶弹性好，耐高温，用于制作医疗用品、耐高温垫圈等。

硅树脂用于生产绝缘漆、高温涂料等。

硅油是一种油状物，其粘度受温度的影响很小，用于生产高级润滑剂、上光剂、流体弹簧、介电液体等，还可加工成无色透明的液体，作为高级防水剂喷涂在建筑物表面。

（2）制造高纯半导体。

现代化大型集成电路几乎都是用高纯度金属硅制成的，而且高纯度金属硅还是生产光纤的主要原料，可以说金属硅已成为信息时代的基础支柱产业。

（3）配制合金。

硅铝合金是用量最大的硅合金。硅铝合金是一种强复合脱氧剂，在炼钢过程中代替纯铝可提高脱氧剂利用率，并可净化钢液，提高钢材质量。硅铝合金密度小，热膨胀系数低，铸造性能和抗磨性能好，用其铸造的合金铸件具有很高的抗击冲击能力和很好的高压致密性，可大大提高使用寿命，常用其生产航天飞行器和汽车零部件。

硅铜合金具有良好的焊接性能，且在受到冲击时不易产生火花，具有防爆功能，可用于制作储罐。

钢中加入硅制成硅钢片，能大大改善钢的导磁性，降低磁滞和涡流损失，可用其制造变压器和电机的铁芯，提高变压器和电机的性能。

随着科学技术的发展，金属硅的应用领域还将进一步扩大。

参考资料

互动百科：%E9%87%91%E5%B1%9E%E7%A1%85