Prozessablauf- und Schadstofferzeugungsanalyse von Polysilizium

Prozessablauf- und Schadstofferzeugungsanalyse von Polysilizium

Wasserstoffherstellungs- und Reinigungsprozess

Wasserstoff wird in einer Elektrolysezelle durch elektrolytische Entsalzung erzeugt. Der elektrolytisch erzeugte Wasserstoff wird gekühlt und von der Flüssigkeit abgetrennt. Anschließend gelangt er in einen Entgaser, wo unter Einwirkung eines Katalysators der im Wasserstoffgas enthaltene Sauerstoff zu Wasser reagiert, das abgetrennt wird. Der sauerstofffreie Wasserstoff wird in Adsorptionstrocknern getrocknet. Das gereinigte und getrocknete Wasserstoffgas wird in einen Wasserstoffspeicher geleitet und anschließend der Synthese von Chlorwasserstoff, der Reduktion von Trichlorwasserstoff und Siliciumwasserstoff sowie der Hydrierung von Siliciumtetrachlorid zugeführt.

Der durch Elektrolyse erzeugte Sauerstoff wird nach dem Abkühlen und der Trennung der Flüssigkeit in einen Sauerstoffspeicher geleitet. Anschließend wird der Sauerstoff aus dem Speicher in die Flasche gefüllt.

Die vom Gas-Flüssigkeits-Separator abgegebenen Abfalladsorptionsmittel, der vom Wasserstoffdesoxidator abgegebene Abfalldesoxidationskatalysator und die vom Trockner abgegebenen Abfalladsorptionsmittel werden von den Lieferanten zurückgewonnen und wiederverwendet.

Syntheseverfahren für Chlorwasserstoff

Wasserstoff aus der Wasserstoffaufbereitung und -reinigung sowie zirkulierender Wasserstoff aus der Trockenabscheidung des Synthesegases werden jeweils in den Wasserstoffpuffertank des Prozesses geleitet und dort vermischt. Das Wasserstoffgas aus dem Wasserstoffpuffertank wird in die Verbrennungsdüse am Boden des Chlorwasserstoff-Syntheseofens eingeleitet. Auch Chlorgas aus der Flüssigchlorverdampfung wird über den Chlorpuffertank in die Verbrennungsdüse am Boden des Chlorwasserstoff-Syntheseofens eingeleitet. Das Wasserstoff-Chlor-Gemisch wird am Austritt der Verbrennungsdüse entzündet, wobei durch die Verbrennungsreaktion Chlorwasserstoffgas entsteht. Das aus dem Syntheseofen austretende Chlorwasserstoffgas wird nach Durchlaufen des Luftkühlers, des Wasserkühlers, des Tiefkühlers und des Nebelabscheiders dem Trichlorsilan-Syntheseprozess zugeführt.

Um die Sicherheit zu gewährleisten, ist das Gerät mit einem Chlorwasserstoff-Absorptionssystem ausgestattet. Dieses besteht im Wesentlichen aus zwei Chlorwasserstoff-Tropffilmabsorbern, zwei Salzsäure-Umwälzkanälen und einer Salzsäure-Umwälzpumpe. Das System absorbiert den Chlorwasserstoff, der bei Laständerungen oder Notabschaltungen des Geräts durch Wasser freigesetzt wird. Es arbeitet kontinuierlich und kann jederzeit den vom Gerät freigesetzten Chlorwasserstoff aufnehmen und absorbieren.

Um die Sicherheit zu gewährleisten, ist der Arbeitsprozess mit einer Anlage zur Behandlung chlorhaltiger Abgase ausgestattet. Diese besteht im Wesentlichen aus einem Abgasbehandlungsturm, einem Umwälztank für alkalische Flüssigkeit, einer Umwälzpumpe für alkalische Flüssigkeit und einem Umwälzkühler für alkalische Flüssigkeit. Bei Bedarf kann das Chlor aus dem Chlorpuffertank und der Zuleitung in den Abgasbehandlungsturm geleitet und dort mit Natronlauge ausgewaschen werden. Die Abgasbehandlungsanlage ist im Dauerbetrieb, um die jederzeitige Annahme und Behandlung chlorhaltiger Gase sicherzustellen.

Trichlorsilan-Syntheseverfahren

Das Siliziumpulver wird suspendiert und über den Siliziumpulver-Auslauftrichter in den Siliziumpulver-Auffangtrichter geleitet. Von dort gelangt es in den unteren mittleren Trichter. Das Gas im Trichter wird durch heißen Chlorwasserstoff ersetzt und auf den Druck des unteren Trichters ausgeglichen. Anschließend wird das Siliziumpulver in den unteren Siliziumpulver-Zuführtrichter befördert. Mithilfe eines am Boden des Zuführtrichters installierten Sternförderers wird das Siliziumpulver in das Zufuhrrohr des Trichlorsilan-Syntheseofens geleitet.

Der aus dem Chlorwasserstoffsyntheseprozess stammende Chlorwasserstoff wird mit dem zirkulierenden Chlorwasserstoff aus dem Chlorwasserstoffpuffertank vermischt. Anschließend wird der Chlorwasserstoff in das Zufuhrrohr des Trichlorsilansyntheseofens geleitet, das Siliziumpulver im Zufuhrrohr wird aus dem Siliziumpulver-Zufuhrtrichter aufgenommen und gefördert und gelangt von unten in den Trichlorsilansyntheseofen.

In einem Trichlorsilan-Syntheseofen bilden Siliciumpulver und Chlorwasserstoffgas ein siedendes Bett und reagieren zu Trichlorsiliciumhydrogen. Gleichzeitig entstehen Produkte wie Siliciumtetrachlorid, Dihydrogenchloridsilicium, Metallchloride, Polychlorsilane und Wasserstoffgas. Das Gasgemisch wird als Trichlorsiliciumhydrogen-Synthesegas bezeichnet. Die Reaktion verläuft exotherm. Die Außenwand des Syntheseofens ist mit einem Wassermantel versehen, der die Wärme abführt und so die Ofenwandtemperatur konstant hält.

Das mit Siliziumpulver versetzte Synthesegas wird oben auf den Syntheseofen gegeben. Nachdem ein Teil des Siliziumpulvers durch ein Trockenentstaubungssystem, bestehend aus einem dreistufigen Zyklonabscheider, entfernt wurde, wird das Siliziumpulver in ein Nassentstaubungssystem geleitet, wo es mit Siliziumtetrachloridlösung gewaschen wird und ein Teil des feinen Siliziumstaubs im Gas abgewaschen wird.

Gleichzeitig wird feuchter Wasserstoff zugeführt, wodurch ein Teil des im Gas enthaltenen Metalloxids hydrolysiert und entfernt wird. Das durch Abtrennen des Siliciumpulvers gereinigte Gasgemisch wird einem Synthesegas-Trockentrennverfahren zugeführt.

Trockentrennverfahren für synthetisches Gas

Das Synthesegas aus dem Trichlorsilan-Wasserstoffsyntheseschritt wird in diesem Schritt in Chlorsilanflüssigkeit, Wasserstoffgas und Chlorwasserstoffgas getrennt und zur Wiederverwendung in die Anlage zurückgeführt.

Der synthetische Trichlorsilan-Gasstrom durchläuft einen Mischgaspuffer, tritt anschließend in einen Sprühwaschturm ein und wird dort von der im oberen Teil des Turms befindlichen, niedrig temperierten Chlorsilanlösung gewaschen. Der größte Teil des im Gas enthaltenen Chlorsilans kondensiert und vermischt sich mit der Waschlösung. Das Chlorsilan am Boden des Turms wird mittels einer Pumpe unter Druck gesetzt, größtenteils nach dem Abkühlen und erneuten Waschen wieder zum Kopf des Turms zurückgeführt, und das restliche Chlorsilan wird dem Chlorwasserstoff-Analyseturm zugeführt.

Der größte Teil des Chlorsilangases wird am Kopf des Sprüh- und Waschturms abgeführt, mit einem Mischgaskompressor verdichtet, gekühlt und anschließend in einen Chlorwasserstoff-Absorptionsturm geleitet. Dort wird es mit der gekühlten Chlorsilanlösung gewaschen und gelangt vom Boden des Chlorwasserstoff-Analyseturms zurück. Der größte Teil des im Gas enthaltenen Chlorwasserstoffs wird vom Chlorsilan absorbiert, und der verbleibende Chlorsilan wird ausgewaschen und kondensiert. Das Kopfgas des Turms ist Wasserstoffgas mit Spuren von Chlorwasserstoff und Chlorsilan. Hochreiner Wasserstoff wird durch die weitere Entfernung von Chlorwasserstoff und Chlorsilan mittels einer Gruppe von temperatur- und druckveränderlichen Adsorbern gewonnen. Der Wasserstoff durchströmt den Wasserstoffpuffertank und wird anschließend in den Chlorwasserstoff-Syntheseprozess zurückgeführt, um an der Chlorwasserstoff-Synthesereaktion teilzunehmen. Das regenerierte Abgas des Adsorbers enthält Wasserstoff, Chlorwasserstoff und Chlorsilan und wird der Abgasreinigung zugeführt.

Das im Abfluss des Chlorwasserstoff-Absorptionsturms gelöste Chlorsilan wird erhitzt und anschließend mit dem überschüssigen Chlorsilan aus dem Sprühwaschturm vermischt. Danach wird es in den mittleren Teil des Chlorwasserstoff-Analyseturms geleitet. Am Turmkopf wird durch Dekompressionsdestillation gereinigtes Chlorwasserstoffgas gewonnen. Dieses durchströmt den Chlorwasserstoff-Puffertank und gelangt anschließend in den im Trichlorsilan-Syntheseprozess eingesetzten Umlaufpuffertank. Am Turmboden wird der Chlorwasserstoff abgetrennt, um regeneriertes Chlorsilan zu gewinnen. Dieses wird größtenteils nach dem Abkühlen, Einfrieren und erneuten Abkühlen als Absorptionsmittel in den Chlorwasserstoff-Absorptionsturm zurückgeführt. Das überschüssige Chlorsilan (das aus dem Trichlorsilan-Synthesegas abgetrennte Chlorsilan) wird nach dem Abkühlen in den Chlorsilan-Rohstofflagertank der Chlorsilan-Lagerstufe geleitet.

Trenn- und Reinigungsverfahren für Chlorsilan

Das im Trockenabscheidungsschritt des Synthesegases abgetrennte Chlorsilan wird in einen Chlorsilan-Rohstofflagertank geleitet. Das im Trockenabscheidungsschritt des Reduktionsabgases abgetrennte Chlorsilan wird in einen Reduktionschlorsilan-Lagertank geleitet. Das im Trockenabscheidungsschritt des Hydridgases abgetrennte Chlorsilan wird in einen Hydrochlorsilan-Lagertank geleitet. Das Rohchlorsilan, das Reduktionschlorsilan und das Hydrochlorsilan werden jeweils mittels einer Pumpe abgepumpt und verschiedenen Rektifikationstürmen des Chlorsilan-Trenn- und Reinigungsprozesses zugeführt.

Trichlorwasserstoff-Silicium-Wasserstoffreduktionsprozess

Das durch den Chlorsilan-Trenn- und Reinigungsprozess raffinierte Trichlorsilan wird in den Trichlorsilan-Verdampfer des Prozesses eingespeist und mit heißem Wasser erhitzt und verdampft; Das aus dem Trockentrennprozess des reduzierenden Abgases zurückgeführte zirkulierende Wasserstoffgas strömt durch einen Wasserstoffpuffertank und wird ebenfalls in einen Verdampfer eingespeist, um ein Mischgas mit Trichlorsilan-Dampf in einem bestimmten Verhältnis zu bilden.

Das aus dem Trichlorsilan-Verdampfer stammende Gasgemisch aus Trichlorsilan und Wasserstoff wird in einen Reduktionsofen geleitet. Auf der Oberfläche des im Reduktionsofen elektrisch erhitzten Siliziumkerns bzw. Siliziumstabs findet eine Wasserstoffreduktion des Trichlorsilans statt, wobei Silizium entsteht und sich abscheidet. Dadurch vergrößert sich der Durchmesser des Siliziumkerns bzw. Siliziumstabs allmählich bis zum Erreichen der gewünschten Größe. Bei der Wasserstoffreduktion entstehen gleichzeitig Dihydrogenchlorid-Silizium, Siliziumtetrachlorid, Chlorwasserstoff und Wasserstoff. Dieses Gemisch wird zusammen mit dem nicht umgesetzten Trihydrogenchlorid-Silizium und Wasserstoff in einen Reduktionsofen zurückgeführt, durch das zirkulierende Kühlwasser des Abgaskühlers gekühlt und anschließend direkt der Trockenabscheidung zugeführt.

Heißwasser wird in den Mantel des Reduktionsofenrohrs eingeleitet, um die vom heißen Siliziumkern im Ofen an die Innenwand abgestrahlte Wärme abzuführen und deren Temperatur zu halten. Das Hochtemperatur-Heißwasser des Mantels des Auslasszylinders wird der Wärmerückgewinnung zugeführt. Nachdem der Dampf im Abhitzekessel erzeugt und abgekühlt wurde, wird das Heißwasser für die einzelnen Mäntel der Reduktionsöfen im jeweiligen Arbeitsablauf wiederverwendet.

Nachdem der Siliziumkern im Reduktionsofen installiert ist, wird vor dem Anfahren ein Vakuum mittels Wasserstrahlvakuumpumpe erzeugt. Anschließend wird die Luft im Ofen durch Stickstoff ersetzt, der Stickstoff durch Wasserstoff (der Stickstoff wird abgeführt). Danach erfolgt der Heizvorgang. Daher wird während des Anfahrens Stickstoff in die Umgebungsluft abgeleitet, und es wird eine geringe Menge Wasser für die Vakuumpumpe benötigt (das als Reinwasser entsorgt werden kann). In der Phase des Ofen-Abschaltens und -Anfahrens (ca. 5–7 Tage pro Zyklus) wird das Chlorsilan, Chlorwasserstoff und Wasserstoff enthaltende Gasgemisch im Reduktionsofen zunächst in die Abgasrückführungsanlage geleitet, um Wasserstoff zurückzugewinnen. Anschließend wird der Stickstoff durch Stickstoff ersetzt und abgeführt. Das Polysiliziumprodukt wird entnommen, die Graphitelektrode entfernt und das Reinstwasser im Ofen gegebenenfalls gespült. Daher entstehen beim Abschalten des Ofens Stickstoff, Graphitabfälle und Reinigungsabwasser. Stickstoff ist ein unschädliches Gas. Daher ist der Reduktionsofen unter normalen Umständen geöffnet, und beim Abschalten entstehen keine schädlichen Gase. Der Graphitabfall wird aus der ursprünglichen Produktionsanlage zurückgewonnen, und das Reinigungsabwasser wird der Kläranlage für chloridhaltiges saures und alkalisches Abwasser zugeführt.

Trockenabscheidungsverfahren zur Reduzierung von Abgasen

Das Reduktionsabgas aus dem Trichlorsilan-Wasserstoffreduktionsschritt wird in diesem Schritt in Chlorsilanflüssigkeit, Wasserstoff und Chlorwasserstoffgas getrennt und anschließend dem Gerät zur weiteren Verwendung zugeführt.

Das Prinzip und der Prozess der Trockenabscheidung von Reduktionsabgasen ähneln stark der Trockenabscheidung von Trichlorsilan. Der aus dem Auslass des temperatur- und druckveränderlichen Adsorbers gewonnene hochreine Wasserstoff durchströmt den Wasserstoffpuffertank. Der größte Teil des Wasserstoffs wird in den Reduktionsprozess von Trichlorchlorid zu Siliciumdioxid zurückgeführt und trägt zur Polysiliciumdioxid-Herstellung bei. Der überschüssige Wasserstoff wird dem Siliciumtetrachlorid-Hydrierungsprozess zugeführt. Der Adsorber regeneriert das Abgas und leitet es zur Aufbereitung in die Abgasreinigungsanlage. Das gereinigte Chlorwasserstoffgas wird am Kopf des Chlorwasserstoff-Analyseturms entnommen und in einen zirkulierenden Chlorwasserstoff-Puffertank geleitet, der im Trichlorsiliciumdioxid-Syntheseprozess installiert ist. Das überschüssige Chlorsilan (d. h. das aus den Abgasen der Trichlorchlorid-Reduktion abgetrennte Chlorsilan), das am Boden des Chlorwasserstoff-Analyseturms entnommen wird, gelangt in einen reduzierten Chlorsilan-Lagertank der Chlorsilan-Lagerstufe.

Siliciumtetrachlorid-Hydrierungsprozess

Das durch die Chlorsilan-Trennung und -Reinigung gewonnene, raffinierte Siliciumtetrachlorid wird in den Siliciumtetrachlorid-Verdampfer der Anlage geleitet und mit heißem Wasser erhitzt und verdampft. Der Wasserstoff aus der Wasserstoffaufbereitung und -reinigung sowie der überschüssige Wasserstoff aus der Trockenabscheidung des Reduktionsabgases werden in einem Wasserstoffpuffertank vermischt und anschließend ebenfalls in einen Verdampfer eingeleitet, um ein Gasgemisch mit Siliciumtetrachlorid-Dampf in einem bestimmten Verhältnis zu bilden.

Das aus dem Siliciumtetrachlorid-Verdampfer austretende Gasgemisch aus Siliciumtetrachlorid und Wasserstoff wird in den Hydrierofen geleitet. Die Hydrierungsreaktion des Siliciumtetrachlorids findet nahe der Oberfläche der im Hydrierofen elektrisch betriebenen Heizelektrode statt, wodurch gleichzeitig Siliciumtrichlorhydrid und Chlorwasserstoff entstehen. Das Gasgemisch, das Trichlorsilan, Chlorwasserstoff, nicht umgesetztes Siliciumtetrachlorid und Wasserstoff enthält, wird der Wasserstoff-Trockenabtrennung zugeführt.

Heißwasser wird in den Mantel des Ofenrohrs des Hydrierofens eingeleitet, um die von der heißen Elektrode im Ofen an die Innenwand des Ofenrohrs abgestrahlte Wärme abzuführen und deren Temperatur zu halten. Das heiße Wasser aus dem Mantel des Auslasszylinders wird der Wärmerückgewinnung zugeführt und, nachdem der Dampf im Abhitzekessel erzeugt und abgekühlt wurde, wieder in den Mantel des Hydrierofens zurückgeführt.

Trockentrennverfahren für Wasserstoffgase

Das bei der Siliciumtetrachlorid-Hydrierung entstehende Wasserstoffgas wird im Laufe des Prozesses in Chlorsilanflüssigkeit, Wasserstoffgas und Chlorwasserstoffgas getrennt, wobei das Wasserstoffgas jeweils zur Verwendung in das Gerät zurückgeführt wird.

Prinzip und Verfahren der Trockenabtrennung von Wasserstoffgas ähneln stark denen der Trockenabtrennung von Trichlorsilan. Der aus dem Auslass des temperatur- und druckveränderlichen Adsorbers gewonnene hochreine Wasserstoff wird nach Durchlaufen des Wasserstoffpuffertanks in den Siliciumtetrachlorid-Hydrierungsprozess zurückgeführt. Das absorbierte, regenerierte Abgas wird der Abgasreinigung zugeführt. Das gereinigte Chlorwasserstoffgas wird am Kopf des Chlorwasserstoff-Analyseturms entnommen und einem zirkulierenden Chlorwasserstoff-Puffertank im Trichlorsilan-Syntheseprozess zugeführt. Das überschüssige Chlorsilan (d. h. das aus dem Hydridgas abgetrennte Chlorsilan), das am Boden des Chlorwasserstoff-Analyseturms entnommen wird, gelangt in den Hydrochlorsilan-Lagertank der Chlorsilan-Lagerstufe.

Chlorosilan-Lagerungsprozess

Folgende Lagertanks sind im Prozess angeordnet: 100 m³ Chlorsilan-Lagertank, 100 m³ Trichlorsilan-Lagertank in Industriequalität, 100 m³ Tetrachlorsilan-Lagertank in Industriequalität, 100 m³ Chlorsilan-Notablasstank usw.

Die aus der Trockenabtrennung des Synthesegases, der Trockenabtrennung des Reduktionsabgases und der Trockenabtrennung des Hydrierungsgases gewonnene Chlorsilanflüssigkeit wird jeweils in einen Rohmaterial-, einen Reduktions- und einen Hydrochlorsilan-Lagertank geleitet und anschließend als Rohmaterial verschiedenen Rektifikationstürmen des Trenn- und Reinigungsschritts des Chlorsilans zugeführt.

Die im Trenn- und Reinigungsprozess von Chlorsilan am Kopf der ersten Rektifikationssäule erhaltene Mischflüssigkeit aus Trichlorsilan und Dichlorodihydrosilicon, die am Boden der vierten Rektifikationssäule, der sechsten, achten und zehnten Rektifikationssäule erhaltene Trichlorsilanflüssigkeit werden in einen Lagertank für industrielles Trichlorsilan geleitet, dort vermischt und als industrielles Trichlorsilanprodukt verkauft.

Siliziumkern-Herstellungsprozess

Zur Bearbeitung und Vorbereitung des leitfähigen Siliziumkerns, der während der Erstproduktion des Reduktionsofens in den Ofen eingebaut werden muss, kommt die Technologie des Zonenofenziehens und -schneidens zum Einsatz. Im Rahmen der Siliziumkernvorbereitung wird der Siliziumkern mit Flusssäure und Salpetersäure korrodiert, anschließend mit Reinstwasser gereinigt und getrocknet. Da bei der Säurebehandlung Fluorwasserstoff und Stickoxide in die Luft entweichen, werden diese mittels eines Ventilators durch die Windschutzhaube am oberen Teil des Säurebehandlungsbehälters abgesaugt und der Abgasreinigungsanlage zugeführt. Die Abgase werden anschließend normgerecht abgeleitet.

Produktsortiervorgang

Der im Reduktionsofen hergestellte Polysiliziumstab wird entnommen, abgeschnitten und zu massivem Polysilizium gebrochen. Der Polysiliziumblock wird mit Flusssäure und Salpetersäure behandelt, anschließend mit Reinstwasser gespült und getrocknet. Da während der Säurebehandlung Fluorwasserstoff und Stickoxide in die Luft entweichen, werden diese mithilfe eines Ventilators durch die Abdeckung des Behandlungsbehälters abgesaugt und der Abgasreinigungsanlage zugeführt. Die Abgase werden normgerecht abgeleitet. Das Polysiliziumprodukt, das die vorgegebenen Qualitätsstandards erfüllt, wird verpackt.

Abgas- und Rückstandsbehandlungsverfahren

1. Reinigung von Abgasen, die Chlorwasserstoff enthalten

Die Abgase, die beim SiHCl1-Reinigungsprozess, bei der Abschaltung des Reduktionsofens, bei versehentlicher Abgasabgabe, bei sicherer Abgabe aus dem Lagertank für Chlorsilan und Chlorwasserstoff sowie bei der CDI-Adsorption entstehen, werden alle über Rohrleitungen zum Abgaslaugungsturm zur Reinigung geleitet.

Nachdem das Abgas des Laugungsturms kontinuierlich mit 10%iger NaOH-Lösung gewaschen wurde, wird die Waschflüssigkeit am Boden des Turms in die Aufbereitungsanlage für technologische Abfälle gepumpt, und das Restgas wird über einen 15 m hohen Abgaszylinder abgeleitet.

2. Rückstandsbehandlung

Die Restflüssigkeit des Reaktors, die hauptsächlich Siliciumtetrachlorid und Polychlorsilanverbindungen enthält, sowie die Restflüssigkeit des Chlorsilans, die aus dem Rektifikationsturm austritt und durch die Absperrvorrichtung abgeführt wird, werden dem Prozess zur Weiterverarbeitung zugeführt.

Die zu behandelnde Flüssigkeit wird in einen Rückstandsbehälter geleitet. Anschließend wird sie mit Stickstoffgas ausgepresst und zur Restflüssigkeitswäsche in den Auslaugungsturm geführt. Zur Behandlung wurde 10%ige Natronlauge verwendet. Das in der Abfallflüssigkeit enthaltene Chlorsilan reagiert mit Natronlauge und Wasser und wird in unschädliche Substanzen umgewandelt (das Behandlungsprinzip beruht auf der Behandlung von Abgasen, die Chlorwasserstoff und Chlorsilan enthalten).

3. saures Abgas

Das bei der Siliziumkernherstellung und der Endbearbeitung entstehende saure Abgas wird über eine Gassammelklappe in die Abgasaufbereitungsanlage geleitet. Dort wird es in einem Sprühturm mit 10%iger Kalkmilch gewaschen, um die fluorhaltigen Abgase zu entfernen. Gleichzeitig wird der Waschflüssigkeit Ammoniak zugesetzt, um den Großteil der NOx-Emissionen zu N₂ und H₂O zu reduzieren. Nach der Entfeuchtung des gewaschenen Gases wird das restliche NOx mittels Feststoffadsorption (unter Verwendung eines Nichtedelmetalls als Katalysator) am SDG-Adsorptionsmittel absorbiert und anschließend über einen 20 m hohen Abgasauslass abgeleitet.

Behandlung von Siliziumpulverabfällen

Das aus dem Rohmaterial-Siliziumpulver-Staubabscheider, dem Zyklon-Staubabscheider der Siliziumtrichlorhydrid-Syntheseanlage und dem Synthesereaktor austretende Siliziumpulver wird über einen Abfallschlacke-Transporttank in einen Abfallschlacke-Trichter geleitet. Von dort gelangt es in ein Säurewaschrohr mit Rührwerk, wo es mit 11%iger Salzsäure entkalkt und von Verunreinigungen wie Aluminium, Eisen und Calcium befreit wird. Nach dem Waschen wird der Rückstand filtriert, getrocknet und anschließend wieder in den Synthesekreislauf zurückgeführt. Die Abfallflüssigkeit wird dem Abwasser der Abgasreinigungsanlage zugeführt und gemeinsam mit diesem aufbereitet.

Das aus dem Beiztank und dem Filtrattank austretende HCl-haltige Abgas wird einer Abgasrückstandsbehandlungsanlage zur weiteren Behandlung zugeführt.

Prozess Abfallbehandlungsverfahren

1. Behandlung von Abwasser der Klasse I

Die säurehaltige Abfallflüssigkeit aus der Waschanlage und dem Siliciumdioxid-Abfallpulver wird vermischt, neutralisiert und sedimentiert und anschließend mittels Filterpresse filtriert. Der Filterrückstand (hauptsächlich SiO₂) wird zur Zementherstellung an das Zementwerk geliefert (siehe Anhang). Das Sediment und das Filtrat bestehen hauptsächlich aus hochkonzentriertem, salzhaltigem Abwasser mit einem NaCl-Gehalt von mindestens 200 g/l. Ein Teil des Wassers führt während der Aufbereitung keine Calcium-, Magnesium- oder Sulfationen ein. Die Wasserqualität erfüllt die Anforderungen der Chloralkali-Produktion. Daher wird das salzhaltige Abwasser als Rohstoff zur Wiederverwendung an die Natronlauge-Produktionslinie der Sichuan Yongxiang Co., Ltd. geleitet (siehe Anhang). Das Verdampfungskondensat wird zur Herstellung von Alkalilauge wiederverwendet.

2. Behandlung von Abwasser der Klasse II

Die bei der Siliziumkernherstellung und der Produktveredelung anfallenden Abfallprodukte (Fluorsäure, Salpetersäure und Säurewaschwasser) werden mit 10%iger Kalkemulsion neutralisiert und abgesetzt, anschließend filtriert und der Filterrückstand (hauptsächlich CaF₂) zur Zementherstellung an ein Zementwerk geliefert (siehe Anhang). Die Absetzlösung und das Filtrat bestehen hauptsächlich aus Calciumnitratlösung und werden nach Verdampfung und Konzentration als Nebenprodukt verkauft (siehe Anhang). Das Kondensat wird zur Herstellung von Alkalilauge wiederverwendet.