不同于用于電子和太陽(yáng)能電池的單晶硅,也不同于用于薄膜設(shè)備和太陽(yáng)能電池的非晶硅,多晶硅是由細(xì)小的單晶硅構(gòu)成的材料。主要的多晶硅生產(chǎn)商有Hemlock Semiconductor、OCI、瓦克集團(tuán)(Wacker Chemie)、保利協(xié)鑫能源、REC、LDK Solar、MEMC,以及一些一些比較小的生產(chǎn)商。
多晶硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,1000t以上級(jí)別多晶硅生產(chǎn)裝置陸續(xù)建成。不過(guò)在多晶硅的生產(chǎn)過(guò)程中,會(huì)有氫氣、液氯、三氯氫硅等有害物質(zhì)生成,同時(shí)還存在火災(zāi)、爆炸、中毒、窒息、觸電傷害等諸多危險(xiǎn)因素。
一、多晶硅生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的有害氣體
多晶硅生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的有害物質(zhì)有氯氣、氫氣、三氯氫硅、氯化氫等,主要危險(xiǎn)特性有:
1. 氫氣:與空氣混合能形成爆炸性混合物,遇熱或明火即會(huì)發(fā)生爆炸。氣體比空氣輕,在室內(nèi)使用和儲(chǔ)存時(shí),漏氣上升滯留屋頂不易排出,遇火星會(huì)引起爆炸。氫氣與氟、氯、溴等鹵素會(huì)劇烈反應(yīng)。
2. 氧氣:易燃物、可燃物燃燒爆炸的基本要素之一,能氧化大多數(shù)活性物質(zhì)。與易燃物(如乙炔、甲烷等)形成有爆炸性的混合物。
3. 氯:有刺激性氣味,能與許多化學(xué)品發(fā)生爆炸或生成爆炸性物質(zhì)。幾乎對(duì)金屬和非金屬都起腐蝕作用。屬高毒類。是一種強(qiáng)烈的刺激性氣體。
4. 氯化氫:無(wú)水氯化氫無(wú)腐蝕性,但遇水時(shí)有強(qiáng)腐蝕性。能與一些活性金屬粉末發(fā)生反應(yīng),放出氫氣。遇氰化物能產(chǎn)生劇毒的氰化氫氣體。
5. 三氯氫硅:遇明火強(qiáng)烈燃燒。受高熱分解產(chǎn)生有毒的氯化物氣體。與氧化劑發(fā)生反應(yīng),有燃燒危險(xiǎn)。極易揮發(fā),在空氣中發(fā)煙,遇水或水蒸氣能產(chǎn)生熱和有毒的腐蝕性煙霧。燃燒(分解)產(chǎn)物:氯化氫、氧化硅。
6. 四氯化硅:受熱或遇水分解放熱,放出有毒的腐蝕性煙氣。
7. 氫氟酸:腐蝕性極強(qiáng)。遇H發(fā)泡劑立即燃燒。能與普通金屬發(fā)生反應(yīng),放出氫氣而與空氣形成爆炸性混合物。
8. 硝酸:具有強(qiáng)氧化性。與易燃物(如苯)和有機(jī)物(如糖、纖維素等)接觸會(huì)發(fā)生劇烈反應(yīng),甚至引起燃燒。與鹼金屬能發(fā)生劇烈反應(yīng)。具有強(qiáng)腐蝕性。
9. 氮?dú)?/strong>:若遇高熱,容器內(nèi)壓增大。有開(kāi)裂和爆炸的危險(xiǎn)。
10. 氟化氫:腐蝕性極強(qiáng)。若遇高熱,容器內(nèi)壓增大,有開(kāi)裂和爆炸的危險(xiǎn)。
11. 氫氧化鈉:本品不燃,具強(qiáng)腐蝕性、強(qiáng)刺激性,可致人體灼傷。
二、觸電、機(jī)械傷害等其他危險(xiǎn)因素
火災(zāi)、爆炸、中毒是多晶硅項(xiàng)目在生產(chǎn)中的主要危險(xiǎn)、有害因素,另外,還存在觸電、機(jī)械傷害、腐蝕、粉塵等危險(xiǎn)、有害因素。主要有:
1. 氫氣制備:電解槽、氫、氧貯罐等,火災(zāi)爆炸、觸電、機(jī)械傷害。
2. 氯化氫合成:氯化氫合成爐、氯氣、氫氣緩沖罐等,火災(zāi)爆炸、中毒、觸電。
3. 三氯氫硅合成:三氯氫硅合成爐、合成氣洗滌塔、供料機(jī)等,火災(zāi)爆炸、中毒、腐蝕、觸電、機(jī)械傷害、粉塵。
4. 合成氣分離:混合氣洗滌塔、氯化氫吸收塔、氯化氫解析塔、混合氣壓縮機(jī)等,火災(zāi)爆炸、中毒、腐蝕、觸電、機(jī)械傷害。
5. 氯硅烷分離:精餾塔、再沸器、冷凝氣等,火災(zāi)爆炸、中毒、腐蝕、觸電、機(jī)械傷害。
6. 三氯氫硅還原:三氯氫硅汽化器、還原爐、還原爐冷卻水循環(huán)泵等,火災(zāi)爆炸、中毒、腐蝕、觸電、機(jī)械傷害。
7. 還原尾氣分離:混合氣洗滌塔、混合氣壓縮機(jī)、氯化氫吸收塔等,火災(zāi)爆炸、中毒、腐蝕、觸電、機(jī)械傷害。
8. 四氯化硅氫:化四氯化硅汽化器、氫化爐等,火災(zāi)爆炸、中毒、腐蝕、觸電、機(jī)械傷害。
通過(guò)以上分析,火災(zāi)爆炸、化學(xué)中毒是主要潛在危險(xiǎn)、有害因素,在工藝、設(shè)備、設(shè)施和防護(hù)方面存在隱患和缺陷時(shí),非常容易發(fā)生,所以應(yīng)針對(duì)可能發(fā)生的原因,采取防范措施預(yù)以積極排除。
主要預(yù)防措施有:對(duì)生產(chǎn)過(guò)程盡量采用自動(dòng)控制系統(tǒng),提高自動(dòng)控制水準(zhǔn);在氯氣、氯化氫、三氯氫硅、鹽酸、四氯化硅容易洩漏的部位,加強(qiáng)通風(fēng)并設(shè)置可燃、有毒氣體檢測(cè)報(bào)警裝置;為作業(yè)人員配發(fā)合格適宜的防毒、防塵、防灼傷等防護(hù)用品,來(lái)避免多晶硅帶來(lái)的危害。