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合成石英玻璃用什么原料制成的

作者:奧固鴻已有:N多人關注

合成石英玻璃以高純SiCl4或其他含硅化合物為原料。

SiCl4是無色透明液體，極易揮發，有強烈的刺激性氣味，水解后生成SiO2和HCl，具有強腐蝕性。
SiCl4的物理性質和化學性質

分子量	液體相對密度	蒸發相對密度	熔點/℃	沸點/℃	蒸發熱/(kcal/mol)	生成熱/(kcal/mol)	標準生成自由能/(kcal/mol)
169.2	1.41	0.063	-70	57~60	2909.3	6420.5	572.2

注：1kcal=4.18kj
工業上SiCl4的制備實在450~500℃下，將氯氣通入含硅量大于95%~99%、粒度3~5mm的硅鐵中制得，氯氣使用前應脫水凈化處理。化學反應如下：

Si+2Cl2 SiCl4
該反應為放熱反應，爐內溫度隨反應加劇而升高，故需控制氯氣流量防止反應溫度過高，溫度過高易生成Si2Cl6、Si3Cl8。反應生成的的Si2Cl4蒸氣流入冷凝器，冷卻成液體Si2Cl4流入貯罐備用。
SiCl4的另一個來源是綜合利用半導體工業制造多晶硅的廢料——SiHCl3的高沸點殘液，其中主要成分為SiCl4，約占70%。
以上方法制備的SiCl4中通常含有大量雜志氯化物。由于石英玻璃的純度主要取決于原料純度，因此SiCl4純度對合成石英的質量至關重要。提純SiCl4的方法很多，有精餾、故土吸附、萃取、部分水解、絡合等。目前國內多采用精餾提純，即利用SiCl4與雜質氯化物的沸點不同，進行分餾而制取高純SiCl4。SiCl4原料中各種氯化物的沸點示于下表：

組分	沸點/℃	組分	沸點/℃
SiHCl SiH2Cl2 BCl3 SiHCl3 SiH4 PCl3 CCl4 POCl3	-30.4 8.3 13 31.5 -111.8 76 77 108.3	SnCl4 CrO2Cl2 VOCl3 AsCl3 TiCl4 PCl5 AlCl3 其他金屬雜志氯化物	113 116.7 127 130 136 160 180（升華） >200

分餾提純多采用填料塔和篩板塔，為避免塔體對產品的污染，最好采用石英玻璃制作塔體。篩板塔內有上百層篩板，每一層篩板相當于一次蒸餾，經過上百層篩板蒸發、冷凝、氣液交換將SiCl4分離出來，把不同沸點的雜質氯化物分離出去，制得的SiCl4純度可達1*10-9。精餾操作過程中必須嚴格控制全回流時間、電壓、塔釜和塔頂溫度、出低沸點時間等參數。

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