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        石英精餾塔在四氯化硅精餾中的應用

        點擊次數:740 更新時間:2025-09-28

                        石英精餾塔在四氯化硅(SiCl?)精餾中應用

        石英(主要成分SiO?)在四氯化硅精餾中,也是其不可替代的原因,在于其的金屬惰性和純度

        1. 消除金屬污染源:即使采用經過電解拋光(EP)處理的高品質不銹鋼(如316L),在長期與高溫、含氯的SiCl?及其中痕量HCl接觸后,仍有極微量金屬離子(如Fe、Cr、Ni)溶出的風險。對于光纖預制棒等應用,任何痕量的過渡金屬離子(如Fe、Cu、Cr)都會極大地增加光纖的光衰減,是絕對不允許的。石英材質從根本上杜絕了這種污染。

        2. 耐腐蝕性:石英對SiCl?、HCl以及其混合體系具有優良的化學穩定性,不發生腐蝕。

        應用場景

        石英精餾塔并非SiCl?精餾的主流選擇,而是用于最終端的超高純產品精制階段:

        • 光纖級四氯化硅(用于制造二氧化硅預制棒):這是石英塔最典型、最主要的應用領域。光纖對傳輸損耗要求,痕量的金屬雜質是導致光信號衰減的關鍵因素。因此,在生產光纖核心原料——超高純SiCl?的最后一道精餾工序中,普遍使用石英塔。

        • 半導體級硅外延沉積的特定前驅體:在少數對金屬雜質控制要求超越常規電子級的特殊半導體工藝中,可能會使用石英塔精制的SiCl?。

        石英精餾塔的組成與設計特點

        其系統組成與不銹鋼填料塔類似,但材質和部分設計有特殊之處:

        1. 塔體

          • 由高純度透明石英玻璃制成。

          • 結構通常為法蘭連接的多段式,便于制造、運輸和內部填料的裝填。

          • 法蘭密封是關鍵技術點,通常使用高純度氟橡膠O型圈柔性石墨墊片,并在外圍采用水冷夾套進行冷卻,防止密封件因高溫失效。

        2. 內部構件

          • 填料:同樣使用規整填料,但材質是石英。石英規整填料的制造難度和成本遠高于金屬填料。

          • 分布器/再分布器:也由石英玻璃精心吹制而成,結構通常比金屬件更簡單,以確保強度和分布的均勻性。

          • 塔釜:通常是一個石英玻璃的蒸發器,外部用電加熱套或紅外加熱器進行加熱。由于石英導熱性不如金屬,加熱需要特別均勻以避免熱應力破裂。

        3. 輔助系統

          • 加熱系統:避免明火直接加熱,采用電加熱套遠紅外加熱器,以實現均勻、可控的加熱,防止石英因局部過熱而破裂。

          • 保溫:使用柔軟、輕質的保溫材料(如陶瓷纖維毯)包裹塔體,避免對石英設備產生機械應力。

          • 真空系統:同樣需要干式真空泵,要求更高,確保系統平穩運行,避免壓力劇烈波動對脆弱石英設備造成沖擊。

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