Физико-химические свойства хлористого водорода

Хлористый водород (НС1) - газ с резким запахом, вызывает раздражение слизистых оболочек и кожи, разрушает зубы и вызывает катар верхних дыхательных путей. Температура кипения /кип = -85,1 °C, плотность при нормальных условиях ру= 1,63 кг/м3, растворим в воде с образованием соляной кислоты.

Хлористый водород взаимодействует со щелочными металлами и магнием с выделением водорода

2К + 2HCI 2КС1 + Н2|, (7.15)

окисляется кислородом с образованием С12

2НС1 + 0,5О2 -> Н2О + С12 (7.16)

Получают НС1 взаимодействием Н2 и С12.

Предельно допустимые концентрации НС1 в воздухе ПДКрз= 5 мг/м3, ПДКмр= 0,05 мг/м3, ПДКСС= 0,015 мг/м3.

Применение НС1 в промышленности

Соляную кислоту (27,5-38 %, мае.) используют в химическом синтезе, для обработки руд и при травлении металлов. НС1 применяют при получении особо чистого кремния для солнечных батарей и кристаллов полупроводников.

7.4.1. Получение полукристаллического кремния (ПКК)

Полукристаллический кремний (ПКК) выпускают для двух высокотехнологичных отраслей промышленности: для электронной и для «солнечной» энергетики, которые в настоящее время развиваются быстрыми темпами. Согласно прогнозам ученых к 2040 году стоимость генерации «солнечной» энергии (кВт ч) вероятно будет ниже «нефтяной», а это приведет к широкому использованию солнечных батарей, для которых необходим особо чистый полукристаллический кремний, выпуск которого в мире ежегодно увеличивается.

Сырьем для получения ПКК является технический кремний, полученный при прокаливании песка с коксом

SiO2 + С —? Si + СО2Т (7-17)

Выработка особо чистых хлора С12 и водорода Н2 осуществляется в электролизерах из водного раствора хлорида натрия.

Стадии процесса получения ПКК следующие:

- первоначальный синтез особо чистого хлористого водорода ведут в печах

Н2 + С12 —? 2HCI + Q (7.18)

- синтез трихлорсилана идет в реакторе с псевдоожиженным слоем технического кремния при давлении 0,4 МПа и температуре 270-280 °C. Снизу в реактор поступает особо чистый хлористый водород и происходит реакция получения трихлорсилана

Si + 3HCI -+ SiHCh + Н2 - Q (7.19)

  • - сухая и мокрая очистки газа от пыли технического кремния:
  • - конденсация трихлорсилана тетрахлоридом кремния (SiCh), циркулирующим в замкнутом цикле охлаждения;
  • - очистка трихлорсилана от примесей на уровне I0'6 до 10’9, ее проводят методом ректификации;
  • - восстановление кремния водородом осуществляют в печах при температуре 800 °C

SiHCl3 + Н2—> Si + 3HCI, (7.20) т.е. идет осаждение кремния из газовой фазы, это очень энергоемкий процесс, во многом определяющий стоимость ПКК;

  • - кремний далее поступает в печь зонной плавки / = 1450-1500 °C и на кристаллизацию. Из расплава полупроводникового Si выращивают монокристаллы с заданными электрофизическими свойствами и структурированными свойствами для электронной промышленности и солнечных батарей.
  • - отходящие газы с конденсации в данном производстве и со стадии восстановления в качестве примесей содержат особо чистые HCI и Н?, которые необходимо утилизировать с последующей санитарной очисткой газов от HCI.

Помимо полупроводниковой техники и развития «солнечной» энергетики соединения особо чистого кремния необходимы для получения кремнийорганических каучуков (силиконовые или силаксановые каучуки), смазочных масел, которые работают до 250 °C, пеногасителей и др. Отдельный класс представляют силиконы - кремнийорганические лаки и клеи. Например, хрусталик глаза делают из материалов на основе силикона.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >