Эффективность получения кремния из кварца в газоплазменном аргоновом потоке…
13
центров конденсации
n
ц.к
, причем величина
n
ц.к
является наиболее не-
определенной.
Учитывая технологическую необходимость получения частиц
кремния с максимально возможным радиусом, время
t
конд
оценим по
формуле (9). В табл. 3 приведены значения максимального радиуса
капель
r
max
и характерного времени конденсации
t
конд
для разного
числа образовавшихся центров конденсации при температуре
T =
=
1 700 K и начальной концентрации пара
n
0
= 3,37·10
23
м
–3
.
Таблица 3
Параметры процесса конденсации
n
ц.к
, м
–3
r
max
, мкм
t
конд
, с
2·10
5
180
10
2·10
8
18
1
2·10
11
1,8
0,1
2·10
14
0,18
0,01
2·10
17
0,018
0,001
Из анализа приведенных данных следует, что для получения
крупных капель характерное время пребывания смеси в реакторе-
конденсаторе должно составлять 5…10 с. При масштабе среднемас-
совой скорости потока 5·10
–2
м/c длина реактора-конденсатора долж-
на быть 25…50 см.
Заключение.
Теоретически исследованы основные физико-
химические процессы, происходящие при получении поликристалли-
ческого кремния с использованием неравновесного плазмохимиче-
ского метода.
Показано, что в условиях, реализованных в экспериментах [1–3],
с максимальной эффективностью могут быть переработаны частицы
кварца с начальным размером не более 10 мкм. При использовании
плазмотронов мощностью 30 кВт могут быть полностью испарены
частицы кварца с начальным диаметром до 30 мкм.
Установлены особенности неравновесных химических процессов
в газовых смесях Ar, Si, O и H при пренебрежении тепловыми эффек-
тами реакций. Определены оптимальные конструктивные и режим-
ные параметры ГХР, при которых на выходе из него формируется
несущий поток инертного газа, содержащий пары свободного крем-
ния с максимальным выходом (до 90 %).
Даны рекомендации по выбору конструктивных и режимных па-
раметров реактора-конденсатора, при которых можно получать ча-
стицы кремния размером до 200 мкм с максимальным выходом (не
менее 95 %).
Работа выполнена при частичной финансовой поддержке РФФИ
(грант № 12-08-31138) и Госзаказа № 7.3319.2011.
