工业硅技术问答5
挑战多晶硅工艺问答题
目录一液氯汽化工序 (2)二氯化氢合成工序 (2)三三氯氢硅合成工序 (4)四干湿法除尘工序 (5)五精馏工序 (6)六 CDI工序 (7)七还原工序 (11)八氢化工序 (14)一液氯汽化工序1、多晶硅生产工艺对外购液氯的质量指标要求有哪些？2、液氯钢瓶如何进行储存？3、液氯汽化的工作过程是怎样进行的？4、液氯钢瓶储存状态下发生事故如何处理？5、氯气缓冲罐及氯气输送管路上发生事故应如何处理？6、氯气的物料安全性是怎样的？7、在夏季气温升高时，如何保证液氯储存钢瓶的安全？8、简述液氯汽化的自动控制。
二氯化氢合成工序1、氯化氢合成对原料氢气的质量指标要求有哪些？2、氯化氢合成的反应原理是怎样的？3、氯化氢合成工序中的主要生产设备有哪些？4、氯化氢合成工序的工艺流程方框图是怎样的？5、氯化氢合成炉的结构和工作方式是什么？6、阻火器的工作原理？7、氯化氢合成工序阻火器位置及设置的理由？8、氯化氢合成炉点火方案有哪些？具体怎样实现？9、氯化氢合成工序的氯化氢生产量是通过什么方式来调节的？10、氯化氢合成炉产生的氯化氢气体是否允许含有氯气？11、采取哪些措施可以保证氯气反应完全？12、为什么要专门设置用于储存从CDI工序返回的氯化氢气体的缓冲罐？13、氯化氢合成炉产生的混合气体是否需要冷却？14、尾气吸收系统中的主要生产设备有哪些？15、氯化氢合成尾气吸收的工艺流程方框图是怎样的？16、在什么情况下启动尾气处理系统？17、氯化氢吸收塔的工作原理是什么？18、降膜吸收器的作用是什么？19、氯化氢合成炉为何要放置在水泥槽中？20、氯气管道上配置伴管的作用？21、氯气吸收塔的工作原理是什么？22、氯化氢合成工序设有哪些信号装置及连锁问题？23、氯化氢合成工序尾气吸收过程中，各取样点的作用？24、氯化氢合成工序中，设置氢气缓冲罐、氯气缓冲罐的作用?25、氢气的理化安全特性有哪些？26、氯化氢气体的理化安全特性有哪些？27、氢氧化钠溶液的理化安全特性有哪些？29、从电气角度如何检测防爆膜已破裂？若已破裂，作何处理。
工业硅技术问答
工业硅技术问答1．什么是硅和工业硅？元素硅(Si)原来称为矽，工业硅（也称金属硅或结晶硅）是指以含氧化硅的矿物和碳质还原剂等为原料经矿热炉熔炼制得的含Si97％以上的产物。
“工业硅”之称是我国于1981年GB2881-81国家标准公布时正式定名，其含意主要是指这种硅之纯度是接近于99%的工业纯度，英文称为金属硅，俄文称为结晶硅。
现在人工制得硅的纯度，实际上已达到99999999999％。
2.硅和工业硅有那些特性？①硅的主要物理性质为:密度(25℃)2．329g／cm3(纯度99．9％)，熔点1413℃，沸点3145℃，平均比热(0～100℃)为729J ／(kg·K)，熔化热为50.66kJ／mol，纯度为99．41%的硅抗压强度极限为9．43kgf／cm2。
②硅的化学性质：硅在元素周期表中属ⅣA族，原子序数为14，原子量为28．0855，化合价表现为四价或二价(四价化合物为稳定型)。
因晶体硅的每个硅原子与另外四个硅原子形成共价键，其Si-Si键长2．35A，成为正四面体型结构，与金刚石结构相近，所以硅的硬度大，熔点、沸点高。
硅不溶于任何浓度的酸中，但能溶于硝酸与氢氟酸的混合液中，与1：l浓度的混合稀酸发生如下反应：Si+4HF+4HNO3=SiF4↑+4NO2↑+4H2O3Si+12HF+4HNO3=3SiF4↑+4NO2↑+8H2O这个特性可用于硅的化学分析中，即先将试样硅中的硅以氟化物形式挥发，而分析硅中残留的铁、铝、钙元素。
硅能与碱反应，生成硅酸盐，同时放出氢气，如：Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑这是野外制氢的好办法。
硅与卤族元素反应，生成相应化合物，如:Si＋2F2＝SiF4Si＋2Cl2＝SiCl4这是利用工业硅制取多晶硅的主要反应之一。
硅在高温下能与氧化合，生成SiO2或SiO:2Si+O2＝2SiO这是工业硅生产中，发生在电弧区的副反应，可造成硅的挥发损失，降低冶炼中硅的实收率。
硅酸合成技术与光伏产业应用考核试卷
B.建筑行业
C.化工行业
D.食品行业
19.光伏组件的安装方式不包括以下哪种：( )
A.屋顶安装
B.地面安装
C.悬挂式安装
D.水下安装
20.以下哪个国家在光伏产业领域具有较高的地位：( )
A.德国
B.法国
C.英国
D.日本
（请将答案填写在答题括号内，每题1分，共20分。）
二、多选题（本题共20小题，每小题1.5分，共30分，在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题目要求的）
硅酸合成技术与光伏产业应用考核试卷
考生姓名：__________答题日期：__________得分：__________判卷人：__________
一、单项选择题（本题共20小题，每小题1分，共20分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1.硅元素在周期表中的位置是：( )
A.第四周期IVA族
4.逆变器的效率越高，光伏系统的整体效率也会越高。（）
5.多晶硅太阳能电池的转换效率通常高于单晶硅太阳能电池。（）
6.光伏组件的寿命主要取决于其材料的老化速度。（）
7.光伏发电系统可以在完全没有光照的情况下工作。（）
8.光伏组件的安装角度对其输出功率没有影响。（）
9.光伏产业对环境的影响主要来自于电池组件的生产过程。（）
A.材料组成
B.结构
C.制作工艺
D.应用场景
5.光伏组件的组成部分包括：( )
A.硅太阳能电池片
B.边框
C.背板
D.铭牌
6.以下哪些是光伏组件的主要性能指标：( )
A.开路电压
B.短路电流
C.最大功率
D.填充因子
7.以下哪些因素会影响光伏组件的输出功率：( )
工业硅技术问答5
16.工业硅冶炼的基本原理是什么?冶炼工业硅主要原料是硅石，硅石中含二氧化硅约99%。
二氧化硅很稳定．硅和氧之间的亲和力很强，不易分离。
生产上为了把氧从二氧化硅分离除去，采用在矿热炉内高温条件下，以炭质还原剂中的碳夺取二氧化硅中的氧。
而且温度越高，碳夺取氧的能力随之增强，这是因为在高温条件下，碳对氧的结合力比硅对氧的结合力大。
可见高温时有了碳，二氧化硅就不稳定了，这时二氧化硅中的氧和碳进行反应，生成气态的一氧化碳，通过料层从炉口逸出。
二氧化硅中的氧被碳夺走后，剩下的硅形成工业硅。
二氧化硅与碳作用其反应式如下：SiO2＋2C=Si＋2CO↑上式是吸热反应，从反应式中可知，为了加速反应的进行，应把电极往炉料中插的深些，以提高炉温，扩大坩埚区，同时应增加料面的透气性，使一氧化碳气体尽快逸出。
如采取扎透气眼、捣炉等措施，均有利于二氧化硅与碳的反应加速进行，使工业硅较快地生成。
从化学反应上说一般认为，氧化物中的氧被其他物质夺去的反应，叫还原反应。
夺取氧的物质，叫还原剂如石油焦等。
依上述工业硅冶炼原理是还原过程。
反应过程中，硅石内的二氧化硅绝大部分被碳还原之外，其他杂质和还原剂带入的灰分，如 (Fe2O3)、三氧化二铝(A1203)和氧化钙(CaO)等也被碳还原，其中三氧化二铁绝大部分被还原。
各反应式如下：Fe2O3+3C=2Fe+3CO↑Al2O3+3C=2A1+3CO↑CaO+C=Ca＋CO↑各反应中生成的一氧化碳气体，从炉口逸出，其他生成物如铁、铝和钙等进入工业硅中，因此，要求原料中的杂质尽量少，以保证工业硅的质量。
在冶炼过程中有少部分的二氧化硅，三氧二化铝和氧化钙等未被还原，而形成炉渣。
炉渣成分约含SiO 230～40%；Al 2O 345～60%；CaO10～20%。
此种炉渣熔点约为1600—1700℃。
渣量大时，消耗电量增加，同时过粘的炉渣，不易从炉内排除，引起炉况恶化。
故要采用较好的原料，以减少渣量，降低单位电耗。
工业硅技术问答3
9. 工业硅炉的是怎么分类的？
工业硅炉一般根据矿热炉的设备特点分以下几种类型：
⑴按电极相数分为单相单电极、三相三电极和三相六电极电炉；
⑵按烟罩或炉盖设置形式可分为高烟罩及矮烟罩敞口式电炉、矮烟罩半封闭式电炉和全封闭式电炉；
⑶按炉体可分为固定式和旋转式电炉。
我国大多数采用矮烟罩半封闭式固定式电炉，少数采用全封闭式旋转电炉。
工业硅炉大小是根据矿热炉变压器容量大小而定的，可分为小型电炉（≤2000kVA）、中型电炉（2000～9000 kVA）和大型电炉（＞9000 kVA）。
目前我国大多数容量为6300～12500 kVA，也有少数的16500～25500 kVA，最大容量为39000 kVA，而南非已于70年代建成48000 kVA容量的工业硅炉。
10.工业硅的生产工艺流程是什么？
硅石木炭石油焦煤或木块
原破碎筛分（3mm）破碎磁选破碎磁选
料水洗弃掉
准筛分（8mm）
备弃掉
（20～150mm) (3～100mm) （0～30mm) 合格料（煤~20mm) 合格料合格料合格料木块（50～150mm)
配称量称量称量称量
料
配料
熔水
电电炉熔炼
炼电极
出
炉氧气液体硅
精取样分析定级
炼铸锭清整抬包渣
产固体硅破碎
品挑渣
破筛分
碎合格粒度硅块（6~100mm）
包称量包装
装入库。
工业硅技术问答
工业硅技术问答1．什么是硅和工业硅？元素硅(Si)原来称为矽，工业硅（也称金属硅或结晶硅）是指以含氧化硅的矿物和碳质还原剂等为原料经矿热炉熔炼制得的含Si97％以上的产物。
“工业硅”之称是我国于1981年GB2881-81国家标准公布时正式定名，其含意主要是指这种硅之纯度是接近于99%的工业纯度，英文称为金属硅，俄文称为结晶硅。
现在人工制得硅的纯度，实际上已达到99999999999％。
2.硅和工业硅有那些特性？①硅的主要物理性质为:密度(25℃)2．329g／cm3(纯度99．9％)，熔点1413℃，沸点3145℃，平均比热(0～100℃)为729J ／(kg·K)，熔化热为50.66kJ／mol，纯度为99．41%的硅抗压强度极限为9．43kgf／cm2。
②硅的化学性质：硅在元素周期表中属ⅣA族，原子序数为14，原子量为28．0855，化合价表现为四价或二价(四价化合物为稳定型)。
因晶体硅的每个硅原子与另外四个硅原子形成共价键，其Si-Si键长2．35A，成为正四面体型结构，与金刚石结构相近，所以硅的硬度大，熔点、沸点高。
硅不溶于任何浓度的酸中，但能溶于硝酸与氢氟酸的混合液中，与1：l浓度的混合稀酸发生如下反应：Si+4HF+4HNO3=SiF4↑+4NO2↑+4H2O3Si+12HF+4HNO3=3SiF4↑+4NO2↑+8H2O这个特性可用于硅的化学分析中，即先将试样硅中的硅以氟化物形式挥发，而分析硅中残留的铁、铝、钙元素。
硅能与碱反应，生成硅酸盐，同时放出氢气，如：Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑这是野外制氢的好办法。
硅与卤族元素反应，生成相应化合物，如:Si＋2F2＝SiF4Si＋2Cl2＝SiCl4这是利用工业硅制取多晶硅的主要反应之一。
硅在高温下能与氧化合，生成SiO2或SiO:2Si+O2＝2SiO这是工业硅生产中，发生在电弧区的副反应，可造成硅的挥发损失，降低冶炼中硅的实收率。
太阳能硅片技术员考试题
太阳能硅片技术员考试题一、填空题：（每题2分，共20分）1、 晶体与非晶体主要有三个方面的区别，即晶体有＿＿＿＿、有＿＿＿＿及＿＿＿＿。
2、 硅在固态时的比重为＿＿＿＿、液态时的比重为＿＿＿＿。
3、 我公司生产的太阳能硅片的规格为：晶向＿＿＿、电阻率＿＿＿＿＿、掺杂剂为＿＿＿。
4、 单晶中重金属含量高会大大降低硅单晶的＿＿＿＿＿。
5、 我公司单晶硅检测的参数主要有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
6、 我公司硅片检测的参数主要有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
7、 砂浆配比为：＿＿＿＿＿︰＿＿＿＿＿=＿＿＿＿＿︰＿＿＿＿＿，配置好的砂浆密度为＿＿＿＿＿。
8、 单晶少子寿命的检测方法是＿＿＿＿＿。
9、 切片机使用的压缩空气通过各管路连接到各轴承部位，目的是＿＿＿＿＿＿。
10、导轮更换后必须更改导轮直径。
如果导轮设定直径比实际直径小，则会出现用线＿＿＿。
11、我们主要采用＿＿＿＿法检测单晶电阻率。
12、为保证切片质量，方棒粘接时要求环境温度为＿＿＿＿、湿度为＿＿＿＿。
13、直拉单晶热场要求纵向温度梯度＿＿＿＿、径向温度梯度＿＿＿＿。
14、由于杂质分凝的作用，直拉单晶头部＿＿＿含量高、尾部＿＿＿含量高。
15、切割完成后应该首先判断硅棒＿＿＿＿，方可进行下步工作。
二、选择题：（每题2分共20分）1、 下面（ ）是晶体的熔化曲线图。
（A ） (B)2、单晶等径生长时固液界面的变化为（ ）（A ）凹—平—凸 （B ）凸—平—凸 （C ）凸—平—凹3、单晶开方过程中需停机检查3—4次，目的是检查（ ）（A ）是否有断线隐患 （B ）砂浆管路是否堵塞 （C ）是否有倒棒隐患4、开方后的单晶进行平磨的作用主要是（ ）（A ）减少切片后产生崩边 （B ）减少切片中产生线痕 （C ）粘接牢固，防止掉棒5、单晶电阻率头部高尾部低由于（ ）的影响（A ）拉速 （B ）质分凝效应 （C ）原料不纯6、切片过程中砂浆冷却不正常造成砂浆温度过高，会产生（ ）（A ）崩边 （B ）断线 （C ）厚薄片7、MBS1000线开方机，一次可以加工（ ）支（6吋或6.5吋）单晶。
工业硅生产中的安全问题与防范措施
工业硅生产中的安全问题与防范措施工业硅是一种重要的无机化工原料，广泛应用于光伏、半导体、电子等产业。
然而，由于其生产过程中存在一系列的安全隐患，如高温、高压、爆炸等，安全问题亟待解决。
本文将探讨工业硅生产中的安全问题，并提出相应的防范措施。
一、工业硅生产中存在的安全问题1. 高温与高压：工业硅的生产需要经历高温高压条件下的化学反应，如高温熔炼、氧化还原反应等。
这些高温高压条件容易导致设备爆炸、泄漏等危险情况的发生。
2. 强酸与强碱：工业硅生产过程中需要使用强酸和强碱进行反应和洗涤。
这些化学品的腐蚀性极强，操作不当可能导致人身伤害和设备受损。
3. 粉尘与有毒气体：工业硅生产过程中会产生大量粉尘和有毒气体，如二氧化硅、氯气等。
这些粉尘和气体对人体健康有害，容易引发呼吸系统疾病和中毒。
4. 静电与火源：工业硅生产过程中产生的粉尘和气体容易积聚静电，一旦遇到火源可能引发爆炸事故。
二、工业硅生产中的安全防范措施1. 设备安全：确保生产设备符合相关标准，并进行定期维护和检修，避免设备老化和损坏导致的安全隐患。
同时，加强对设备操作人员的培训，提高其安全意识和操作技能。
2. 化学品安全：合理储存和使用酸碱等化学品，配备必要的防护设施，如抗腐蚀手套、防护眼镜等。
采取严格的操作规程，规定化学品使用量和配比，避免误操作和事故发生。
3. 通风与排放：加强生产现场通风系统的设计和建设，确保粉尘和有毒气体的及时排放和清除。
定期对通风设备和排放管道进行检测和维修，保证其正常运行。
4. 静电防护：采取静电防护措施，如接地、使用防静电工具和设备等，减少静电积聚和释放的可能性。
定期清理生产现场的积尘，避免静电积聚点。
5. 防火措施：在生产车间设置火灾报警器、灭火器等消防设施，并定期进行维护和检查。
对生产车间进行分区，禁止吸烟和明火，确保火源与易燃易爆物品的分离。
6. 应急预案：制定详细的安全生产应急预案，明确事故报警、疏散、救援等各个环节的责任和程序。
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16.工业硅冶炼的基本原理是什么?
冶炼工业硅主要原料是硅石，硅石中含二氧化硅约99%。
二氧化硅很稳定．硅和氧之间的亲和力很强，不易分离。
生产上为了把氧从二氧化硅分离除去，采用在矿热炉内高温条件下，以炭质还原剂中的碳夺取二氧化硅中的氧。
而且温度越高，碳夺取氧的能力随之增强，这是因为在高温条件下，碳对氧的结合力比硅对氧的结合力大。
可见高温时有了碳，二氧化硅就不稳定了，这时二氧化硅中的氧和碳进行反应，生成气态的一氧化碳，通过料层从炉口逸出。
二氧化硅中的氧被碳夺走后，剩下的硅形成工业硅。
二氧化硅与碳作用其反应式如下：
SiO2＋2C=Si＋2CO↑
上式是吸热反应，从反应式中可知，为了加速反应的进行，应把电极往炉料中插的深些，以提高炉温，扩大坩埚区，同时应增加料面的透气性，使一氧化碳气体尽快逸出。
如采取扎透气眼、捣炉等措施，均有利于二氧化硅与碳的反应加速进行，使工业硅较快地生成。
从化学反应上说一般认为，氧化物中的氧被其他物质夺去的反应，叫还原反应。
夺取氧的物质，叫还原剂如石油焦等。
依上述工业硅冶炼原理是还原过程。
反应过程中，硅石内的二氧化硅绝大部分被碳还原之外，其他杂质和还原剂带入的灰分，如 (Fe2O3)、三氧化二铝(A1203)和氧化钙(CaO)等也被碳还原，其中三氧化二铁绝大部分被还原。
各反应式如下：
Fe2O3+3C=2Fe+3CO↑
Al2O3+3C=2A1+3CO↑
CaO+C=Ca＋CO↑
各反应中生成的一氧化碳气体，从炉口逸出，其他生成物如铁、铝和钙等进入工业硅中，因此，要求原料中的杂质尽量少，以保证工业硅的质量。
在冶炼过程中有少部分的二氧化硅，三氧二化铝和氧化钙等未被还原，而形成炉渣。
炉渣成分约含SiO 230～40%；Al 2O 345～60%；CaO10～20%。
此种炉渣熔点约为1600—1700℃。
渣量大时，消耗电量增加，同时过粘的炉渣，不易从炉内排除，引起炉况恶化。
故要采用较好的原料，以减少渣量，降低单位电耗。
正常情况下，渣量控制在不大于工业硅量的百分之五为宜，以上是工业硅冶炼基本原理，工业硅冶炼的基本反应是：
SiO 2+2C=Si ＋2CO ↑
实际炉内的化学反应比这复杂。
实验证明氧化物的还原，是由高价氧化物逐步还原成低价氧化物。
二氧化硅的还原，在高温情况下，首先被还原成一氧化硅(SiO),而后再被还原成硅(Si),其顺序是SiO 2→SiO →Si
17.一氧化硅在冶炼反应中的作用是什么?
冶炼工业硅，在1700～1800℃时，将发生如下反应：
SiO 2＋C=SiO ＋CO ↑
也就是说二氧化硅首先被碳还原成一氧化硅，然后再被还原成硅，其反应式如下:
SiO ＋C=Si ＋CO ↑
被还原出来的硅，部分的将和二氧化硅作用，又产生一氧化硅，其反应式如下：
SiO 2＋Si=2SiO
从上述的三个反应式中，可以看到一氧化硅对促进冶炼反应的进行是个重要环节。
一氧化硅在高温情况下是以气体状态存在，低温时不稳定。
因此，一氧化硅在炉内坩埚中是气体，少量的一氧化硅从炉口逸出后，被空气氧化(SiO+2
1O 2=SiO 2)而成为二氧化硅，冷却后呈灰白色，部分凝结在电极、铜瓦等处。
在约为1700℃以上高温时，大部分的一氧化硅挥发到还原剂的气孔中，广泛地和碳接触并作用，按第二个反应式，还原成硅，其中大部分硅形
成工业硅，少部分的硅在高温区与二氧化硅作用，按最后反应式又生成一氧化硅，然后又和碳进行反应，结果反应连续不断地进行。
由此可知．一氧化硅不但是反应的中间产物，同时，它可促进反应加速进行。
由于一氧化硅在高温下是气体，易挥发而损失掉，尤其当塌料或大刺火时，逸出或喷出的白色气体多是一氧化硅。
因此，要求及时处理塌料或大刺火的现象，否则，将造成一氧化硅的大量损失，减少产量，增高单位电耗。
18．反应中碳化硅的产生和破坏的原因是什么?
冶炼工业硅时在反应中二氧化硅首先被还原成一氧化硅。
部分的一氧化硅气体在上升过程中与料层中还原剂接触并作用后，较易生成碳化硅。
其反应式如下：
SiO＋2C=SiC＋C0↑
冶炼过程中，还原剂加入量过多时，更易产生碳化硅。
其反应式如下：
SiO2＋3C=SiC＋2CO↑
往往在修炉时于料层内部发现大量碳化硅(冷却后呈褐色，稍有光泽并是针状结晶)，说明产生碳化硅的反应是存在的，并且是中间产物。
碳化硅(SiC)的熔点约为2500℃，不易熔化，电阻小，导电性强。
因此，炉中积存过多碳化硅，使炉况恶化。
冶炼工业硅，碳化硅不易被破坏，所以，碳化硅对炉况影响很大。
碳化硅在高温时可被二氧化硅所破坏，其反应式如下：
SiO2＋2SiC=3Si＋2CO↑
2SiO2＋SiC=3SiO＋CO↑
较大容量工业硅电炉，因炉温高，碳化硅易被破坏。
碳化硅在高温时还可以被一氧化硅破坏，其反应如下：
SiO＋SiC=2Si＋CO↑
较小容量的电炉中冶炼工业硅时，由于炉内温度较低，破坏碳化硅的反应，不易充分进行，因此，有时有较多的碳化硅存在炉内，因它的熔点高，导电性强，致使电极不能较深地插入炉料，造成炉况恶化。
此种情况在较小容量的工业硅电炉是比较经常发现的，为了纠正这种不正常现象，应将炉中碳化硅尽量掘出，同时适当地减少还原剂加入量，以改善炉况。