多晶硅，是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。利用价值：从目前国际太阳电池的发展过程可以看出其发展趋势为单晶硅、多晶硅、带状硅、薄膜材料（包括微晶硅基薄膜、化合物基薄膜及染料薄膜）。

近年多晶硅太阳能电池产业得到蓬勃发展，作为太阳能电池产业的上游——多晶硅产业发展迅猛，现国内多晶硅生产企业已达到50多家。
 
随着多晶硅产业的发展，多晶硅生产对环境造成的影响越来越受到关注。

多晶硅的生产技术主要为改良西门子法和硅烷法。西门子法通过气相沉积的方式生产柱状多晶硅，为了提高原料利用率和环境友好，在前者的基础上采用了闭环式生产工艺即改良西门子法。该工艺将工业硅粉与HCl反应，加工成SiHCl3 ，再让SiHCl3在H2气氛的还原炉中还原沉积得到多晶硅。还原炉排出的尾气H2、SiHCl3、SiCl4、SiH2Cl2 和HCl经过分离后再循环利用。硅烷法是将硅烷通入以多晶硅晶种作为流化颗粒的流化床中，使硅烷裂解并在晶种上沉积，从而得到颗粒状多晶硅。改良西门子法和硅烷法主要生产电子级晶体硅，也可以生产太阳能级多晶硅。

如何安全有效地处理这些废气废液，满足环保、循环经济、节能、降耗等方面要求，较好地解决多晶硅生产过程中的环境污染和能耗问题，已成为关系到多晶硅产业能否健康发展的大问题。在多晶硅项目的设计和生产中，应采取先进工艺技术，彻底有效地对废气废液进行处理，从而减少对环境的危害，这对确保多晶硅产业的健康发展具有现实和长远的意义。
 
1 改良西门子生产工艺及废气传统处理方式
 
1．1 改良西门子生产工艺
 
目前多晶硅生产大都采用改良西门子法，西门子法是以HCl(或Cl2、H2 )和冶金级工业硅为原料，将粗硅粉与HCl在高温下合成为SiHCl3 (TCS)，然后对SiHCl3进行化学精制提纯，接着对SiHCl3进行多级精馏，使其质量分数达到99．999 9％(6个9)以上，最后在还原炉中1050°C的硅芯上用超高纯的H2对SiHCl3进行还原而生成高纯多晶硅棒。

改良西门子工艺过程实际上是一种提纯过程，金属硅先转化成SiHCl3。，再用H进行一次性还原，这个过程中约有25％的SiHCl3转化为多晶硅，其余大量进入尾气，其中还包括SiCl4 (STC)、SiH2 Cl2(DCS)、H2：、HCl等。即使采用先进的回收工艺，实现整个生产流程的闭环运行，反应过程中还是有一定量的副产氯硅烷排人到废气中。特别是对于国内多数多晶硅企业，由于生产技术相对落后，没有完全实现整个生产流程的闭环运行，会有大量的氯硅烷、氢气、氯化氢等危险有毒物质进入废气中。如何彻底有效地处理这些易燃、易爆、有毒、有害气体是制约多晶硅产业健康发展的难题。
 
1．2 传统废气处理工艺
 
多晶硅生产过程中产生的废气、废液，其主要成分为SiCl4、SiHCl3、SiH­2Cl­2、HC1、H2、N2及少量的金属氯化物。目前国内多晶硅厂几乎全都采用碱液淋洗工艺，主要是因为其投资较少，工艺流程简单。工艺大致为：多晶硅生产中废气、废液直接进入碱液(NaOH或CaO溶液)淋洗塔，生成NaCl、CaCl2、SiO2(粉)、Na2SiO3等，然后送至后续的废水处理单元，进行进一步脱盐和固体废物处理；出淋洗塔的尾气(含H2、其他惰性气体)排空。
 
采用碱液淋洗工艺有以下不足之处：
 
(1)安全性不高。废气中含有大量的氢气，传统的淋洗工艺并不能处理氢气，大量的氢气一直伴随在淋洗工艺中，并且淋洗中碱液与氯硅烷反应也要产生氢气，并伴随放出一定的热量，这就带来很大的安全隐患。
 
(2)大量氯离子排放。水洗水解本质上没有进行无害化处理，无论所得是氯化钠还是氯化钙的溶液，都是含有大量氯根的盐水，不符合环保标准，若直接排放，会危害到整个自然资源。
 
(3)资源浪费。在整个水洗水解工艺中有两块资源可以利用，其一是二氧化硅，是一种现在很多合成材料中的添加剂，为市场供应紧缺货；其二是氯化氢，水洗水解是采用直接中和排放，不仅造成氯根对自然环境的污染，而且造成资源浪费；若通过分离后回收氯化氢，不仅可以作为废盐酸外售，而且在太阳能级多晶硅生产上利用氯化氢回收工艺可达到循环生产、资源化利用的目的。
 
2 废气焚烧工艺探讨
 
现国内多数多晶硅生产厂废气和废液一般通过碱液淋洗进行处理，这样会产生大量的高盐废水，不仅对环境有污染，还造成大量的资源浪费。而采用焚烧工艺处理废气及废液，就可以变废为宝，节能降耗。采用焚烧工艺可回收二氧化硅和盐酸，余热还可副产蒸汽用于废水的蒸发结晶，既实现了废水的零排放，又可以回收NaCl、CaCl：等盐类作副产品出售，最后少量的废气经处理后达标排放，这样一方面减少环境污染，另一方面做到节能减排，增加经济效益。
 
2．1 废气焚烧工艺及原理
 
采用焚烧工艺处理含氯废气已经在化工行业中得到广泛应用，焚烧处理能最大限度地减容、减量并消除废物对地下水、大气和土壤的污染，而且废物焚烧产生的热能还可用于热能回收，含氯废气焚烧可对其产生的氯化氢进行回收，实现变废为宝。焚烧处理技术已在发达国家广泛应用，如美国已建成200多套焚烧装置，其焚烧处理的有害废弃物占废弃物总量的23．6％；日本、德国、法国、荷兰和韩国等焚烧处理废弃物的量也在本国废弃物处理总量中占有相当大的比例。
 
废气、废液焚烧的工作原理是将有机废水雾化、废气喷入焚烧炉，通人供给氧气(空气)和助燃燃料后点火燃烧，完成废弃物的氧化热解处理。在多晶硅废气、废液处理中，采用高温焚烧将废气、废液转化为HCl、SiO2、CO2及水蒸汽等产物，再通过对焚烧产物的深度处理和物料收集，实现无害化、资源化处理。
 
2．2 废气焚烧处理工艺流程
 
焚烧工艺是较为先进的废气处理工艺，环保性和安全性都比较高，可做到对废气、废液彻底有效的治理。其工艺流程为：焚烧一余热回收一二氧化硅回收一急冷一盐酸回收一淋洗塔一排放。

多晶硅生产装置中产生的废气、废液通过缓冲罐缓冲后，进入焚烧炉进行高温氧化反应，把氯硅烷彻底有效地分解，生成SiO2、HCl等，出焚烧炉的高温烟气含有大量的热量，进入余热锅炉进行降温并回收烟气中的余热，利用烟气的余热间接加热脱盐水，使其变成蒸汽回用；烟气经余热锅炉降温后进入过滤器进行气固分离，去除烟气中的SiO2粉尘；除尘后的烟气进入急冷塔，通过水的喷淋降低烟气温度，喷淋降温塔出来的盐酸经过石墨换热器与冷却水换热冷却后进人喷淋装置继续对烟气进行降温，除尘降温后的烟气进入盐酸回收装置回收盐酸，剩余烟气中少量的Cl2和HCl通过碱液淋洗塔淋洗，后经气水分离器将处理后的烟气通过引风机进入烟囱排放。

2．3 焚烧工艺特点
 
(1)安全性。废气、废液采取焚烧处理的方式极大提高了处理系统的安全性。
 
(2)余热回收。焚烧炉出来的高温烟气，含有大量热能，通过废热锅炉把烟气中的大部分热量回收，回收烟气中的余热副产蒸汽，节约能源并产生经济效益。
 
(3)实现产品干法回收。通过旋风分离器及布袋过滤器双重作用对烟气中的SiO2进行回收，回收烟气中SiO2作为副产品，可用作相关产业工业原料。
 
(4)盐酸回收及利用。对烟气中的HCl进行回收副产盐酸，并可将脱吸后高纯度的HCl气体回用于多晶硅生产过程中的TCS合成。HCl循环工艺可大大提高整个系统的氯循环效率，减少资源的浪费及对环境的污染。
 
2．4 副产品及用途
 
以年产3000 t多晶硅厂废气焚烧工程为例，回收副产品情况如下：
 
(1)蒸汽。副产1 MPa蒸汽约3 t／h，可用于多晶硅含盐废水的蒸发结晶处理。
 
(2)副产品SiO2。回收SiO2：干粉约200 kg／h，可用作相关产业工业原料。
 
(3)盐酸。采用盐酸吸收装置，烟气中HCl回收率可达到99％以上，可输出质量分数为25％的盐酸量约1800kg／h，经过提浓后可得到30％的浓盐酸加以利用。
 
3 结语
 
多晶硅废气、废液的有效处理是确保多晶硅行业节能减排、清洁生产和可持续发展的重要一环。企业应增强自身的环保意识，加大对环保的投入，推广废气焚烧处理工艺，做到对废气、废液彻底有效治理。焚烧处理工艺不仅能够回收副产物产生一定的经济效益，降低废气、废液的处理成本，减少资源浪费，而且可避免污染物的转移，将对环境的影响降至最低。只有这样，才能不断提高我国多晶硅生产的技术水平和竞争能力，确保多晶硅产业的健康发展。