改良西门子法（精选4篇）
改良西门子法 篇1
摘要：本文在简述太阳能发展前景及当前多晶硅生产工艺现状的基础上, 介绍了主流多晶硅生产工艺的原理, 并对改良西门子法生产多晶硅的主要工序进行了说明, 指出我国光伏发电存在的问题, 并给出了解决建议。
关键词：太阳能,光伏发电,多晶硅,改良西门子法
1 背景
近期国家能源局发布了《国家能源局关于印发2016年能源工作指指导导意意见见的的通通知知》》, , 强强调调加加快快调调整整产产业业结结构构, , 其其中中指指出出要要大大力发展太阳能。国家发改委印发关于《可再生能源发电全额保障性收购管理办法》的通知, 旨在加强可再生能源发电全额保障性收购管理, 推动能源生产和消费革命。多晶硅自上世纪发明和应用以来不断发展, 作为当今最主要的太阳能电池材料, 其需求量也日益增长, 对多晶硅的研究具有重要的实际意义。
2 多晶硅主要生产工艺现状
多晶硅是单质硅的一种形态, 具有半导体性质, 是极为重要的优良半导体材料, 目前主要的生产工艺有硅烷法、冶金法、改良西门子法:
2.1 硅烷法
硅烷法是利用Si H4热分解制备多晶硅的方法, 硅烷的制备方法可分为硅化镁法、歧化法、新硅烷法等。[1]
2.2 冶金法
冶金法比较典型的工艺是利用冶金级硅为原料, 通过酸洗去除大量金属元素杂质, 氧化精炼去除B和C, 真空精炼去除P、Ca、Al等元素, 最后凝固得到多晶硅铸锭。[2]
2.3 改良西门子法
传统的多晶硅生产工艺是西门子法, 即采用高纯的Si HCl3在高纯氢气的环境下, 在高温硅芯表面进行还原反应, 沉积在硅芯表面生成多晶硅的方法。在西门子技术的基础上, 增加尾气干法回收系统和Si Cl4综合利用技术, 对该工艺进行完善, 形成完全闭路生产的改良西门子法。
3 改良西门子法工艺介绍
改良西门子法的主要工序如下:
(1) Si HCl3合成工序
工业硅粉粉碎至80~120目后用蒸汽干燥, 经硅粉计量罐加入沸腾炉料斗, 通入氯化氢气体将硅粉带入沸腾炉, 在沸腾炉内反应生成Si HCl3, 同时生成Si Cl4、Si H2Cl2、金属氯化物、聚氯硅烷、氢气等组分的合成气, 合成气从合成炉顶部出来, 进入干法除尘系统除去部分夹带硅粉后送入湿法除尘系统, 除去气体中的细小硅尘, 水解气体所含部分金属氧化物, 净化后合成气送往合成气干法分离工序。
(2) 合成气干法分离工序
Si HCl3合成工序来的合成气进入喷淋洗涤塔, 用低温氯硅烷液体洗涤, 塔顶气去往氯化氢吸收塔, 塔底氯硅烷大部分降温后回到喷淋洗涤塔洗涤合成气, 剩余部分送入氯化氢解析塔。
在氯化氢吸收塔中, 氯化氢解析塔底部送来的经冷冻降温的氯硅烷液体与喷淋洗涤塔顶来的塔顶气进行物质交换。交换后气相去变压吸附装置制得纯氢, 氯硅烷液体送入氯化氢解析塔。
在氯化氢解析塔中, 喷淋洗涤塔底来的氯硅烷与氯化氢吸收塔底来的氯硅烷进入氯化氢解析塔进行减压蒸馏。塔顶氯化氢气体送入Si HCl3合成工序, 塔底氯硅烷液体大部分送往氯化氢吸收塔, 剩余部分送往原料氯硅烷储槽。
(3) 氯硅烷分离提纯工序
本工序一般分为三个部分, 主要分为a.将合成气干法分离工序分离的氯硅烷液体用湿氮处理和多级精馏得到多晶硅级的精制Si HCl3;b.用精馏的方法将从还原干气法分离工序中分离出并返回的氯硅烷冷凝液精制, 得到多晶硅级精制Si HCl3循环使用;c.用径流的方法将从氢化气干法分离工序中分离出并返回的氯硅烷冷凝液精制, 得到精制Si HCl3和Si Cl4。
(4) Si HCl3还原工序
将氯硅烷分离提纯工序精制得的Si HCl3送入还原工序Si H-Cl3汽化器, 同时按比例通入来自还原尾气干法分离工序返回的循环氢气, 混合后送入还原炉, 在高温硅芯表面Si HCl3被氢气还原为单质硅, 并逐渐沉积在硅芯表面形成多晶硅棒, 还原尾气送往还原尾气干法分离工序。还原炉夹套和底盘应设置热能综合利用系统, 回收热量用于其他加热过程。同时需设置电极、视镜、法兰和垫片冷却水系统和整流器冷却水系统控制温度。
(5) 还原尾气干法分离工序
还原尾气干法分离系统与合成气干法分离系统原理相同, 还原工序来的还原尾气通过还原尾气干法回收系统分离成氯硅烷液体、氢气和氯化氢气体。
(6) Si Cl4氢化工序
Si Cl4氢化工序现在有两种技术比较普遍, 一种是热氢化, 一种是冷氢化, 热氢化工艺更成熟, 冷氢化能耗更小, 各有优点。此处以热氢化为例介绍Si Cl4氢化工序。
将氯硅烷分离提纯工序精制得的Si Cl4送入Si Cl4汽化器, 同时按比例通入从氢气制备与净化工序和还原尾气干法分离工序来的氢气, 混合后送入氢化炉, 在氢化炉内高温棒状电极表面发生Si Cl4的氢化反应, 生成Si HCl3, 同时生成氯化氢, 氢化炉出来的氢化气送往氢化气干法分离工序。氢化炉热能综合利用系统同还原炉。
(7) 氢化气干法分离工序
氢化气干法分离系统与合成气干法分离系统、还原尾气干法分离系统原理相同, 氢化工序来的氢化气通过氢化气干法分离系统后分离成氯硅烷液体、氢气和氯化氢气体。
(8) 氯硅烷贮存工序
本工序需设置氯硅烷贮槽、工业级Si HCl3贮槽、工业级Si Cl4贮槽和氯硅烷紧急排放槽等。将合成气、还原尾气、氢化气干法分离工序来的氯硅烷液体, 分别送入原料、还原、氢化氯硅烷贮槽, 氯硅烷液体作为原料送至氯硅烷分离提纯工序的不同精馏塔。
4 存在的问题和建议
当前光伏发电和多晶硅发展的问题是光伏发电存在周期性, 妨碍电网的正常调度, 对电网安全性和稳定性构成威胁不能并网, 制约光伏产业发电, 降低多晶硅需求。如果建立健全并网标准体系, 提升电网运行维护水平和智能化程度, 就可以实现大规模分布式光伏发电的友好接入, 解决这一问题, 促进光伏发电。
参考文献
[1]李永青.硅烷法制备多晶硅的工艺探讨[j].河南化工.2010:28~30.
[2]张剑.冶金提纯法制备太阳能级多晶硅研究[D].大连理工大学.2009.
[3]杨志国.多晶硅还原工艺要点分析[D].西北大学.2013.
改良西门子法 篇2
1 试验点的生态条件
试验地点选在昭觉县洒拉地坡乡, 该乡位于昭觉县西南部, 辖5个行政村, 24个服务社, 总人口5 469人。全乡幅员面积89.02 km2, 平均海拔为2 620 m, 年平均气温8.01 ℃, 年降雨量1 200 mm, 年日照1 870 h。全乡耕地面积756.33 hm2。主要优势牧草为羊茅、野青茅、野青蒿、穗序野古草、早熟禾、巫山箭竹、鸡脚草、小叶三点青等, 人工牧草为光叶紫花苕、白三叶、黑麦草、苜蓿, 农作物主产玉米、马铃薯、荞麦, 是一个以畜牧业为支柱产业的农业大乡。2006年末, 该乡四畜存栏25 322头 (只) , 四畜出栏14 500头 (只) , 农民人均新增牧业纯收入达90元, 占农民人均新增纯收入的85%。
2 材料与方法
2.1 供试材料
父本选用四川省冻精站生产的西门塔尔牛细管冻精液, 母本为洒拉地坡乡二担伍村、上游村农户所饲养的具有体质健壮、结构匀称、发育正常、无生殖器疾病、3～5岁的本地能繁母牛。
2.2 试验地点
分别在洒拉地坡乡上游村和二担伍村进行。
2.3 试验设计及配种方式
分西门塔尔♂×本地母牛♀ (试验组) 和本地黄牛♂×本地黄牛♀ (对照组) 两个组合。试验组采用细管冻精液人工授精配种, 对照组为自然交配。
2.4 测定项目
本试验主要测定西门塔尔牛♂×本地黄牛♀、本地黄牛♂×本地黄牛♀的初生重、6月龄、12月龄体高、体斜长、胸围、体重。
2.5 饲养管理
供试牛在当地养牛户中以放牧和舍饲相结合的方式饲养, 放牧以采食天然牧草、树叶为主, 舍饲以饲喂农副产品、人工牧草为主, 按时驱虫、防疫, 并供给充足、清洁的饮水。
2.6 试验记录
试验组记录人工授精配种日期、预产期、犊牛出生时间、初生重以及6月龄、12月龄时的体尺测定和体重测定;对照组的后代详细记录犊牛出生时间、初生重以及6月龄、12月龄时的体尺测定和体重测定, (见表1, 表2) 。
3 结果分析
3.1 貌特征
西门塔尔♂×本地母牛♀ (试验组) F1毛色多为黄、浅黄色, 头、四肢下部有大小不一的白色斑块, 尾梢多为白色, 肩、腰部有白带或白斑, 全身结实匀称, 各部位结合良好, 腰背平直, 体格粗壮结实, 四肢强健有力, 基本能显示父本特征。与本地黄牛♂×本地黄牛♀ (对照组) 的后代相比, 体格加大, 体躯增长, 胸深宽, 肋开张, 后躯尻宽长而平, 克服了本地黄牛体躯发育不良、斜尖尻、窄胸、腿细短等缺点。
3.2 杂交牛与本地牛体重、体尺比较
从表1可以看出, F1西本杂交牛初生重、6月龄重、12月龄重分别为24.00 kg、175.00 kg、255.00 kg, 比本地黄牛初生重、6月龄重、12月龄重分别增加了11.00 kg、108.00 kg、150.00 kg, 分别提高了84.60%、161.20%、142.90%。说明用西门塔尔牛作父本改良本地黄牛对牛生长速度有极显著的提高, 体重明显高于本地黄牛。
/cm
由表2可以看出, F1西本杂交牛初生时的体高、胸围、体斜长比本地黄牛分别增加了16.70 cm、18.80 cm、15.10 cm, 相应提高了42.20%、41.10%、31.00%;6月龄时的体高、胸围、体斜长比本地黄牛分别增加了16.90 cm、35.60 cm、34.80 cm, 相应提高25.70%、49.40%、47.80%;12月龄时的体高、胸围、体斜长比本地黄牛分别增加了19.50 cm、22.10 cm、32.90 cm (P<0.01) , 相应提高23.80%、20.90%、33.40%。表明用西门塔尔牛作父本改良本地黄牛对牛体尺有极显著的提高, 充分体现了西门塔尔牛的肉用特征。
4 推广应用进展快
该项研究技术先进可靠, 初生重大, 适应性强, 生长发育快, 生产性能好, 杂种优势明显, 自2004年先后推广到洒拉地坡乡、龙恩乡、二担伍乡、跃进乡、解放乡、碗石乡等29个乡, 累计配种3 640头, 繁殖成活2 912头, 产值573.6万元, 较本地黄牛增收57.36万元, 其经济、社会、生态效益显著, 深受群众欢迎。
5 小 结
(1) 据近几年的观察发现, 西门塔尔牛的杂交后代在我县的环境条件下具有良好的适宜性, 基本上保持了本地牛具备的耐寒性、耐粗饲、抗病力强、性情温驯等各种良好特征。用西门塔尔牛作为父本改良本地黄牛其杂交犊牛初生、6月龄、12月龄体重、体尺均明显得到提高, 体现了体型大、结构匀称、发育快、耐粗饲、抗病力强、易管理的特点, 使本地牛向役肉兼用方向发展具有明显的改良效果, 可作为我县确定的黄牛改良的利用品种, 也是提高我县养牛经济效益行之有效的途径。
(2) 目前人们普遍存在着重改良, 轻饲养的现象, 使改良牛杂种优势和潜力远未发挥出来, 所以在牛改实施过程中, 应配套推广犊牛早断奶、早补饲、育成牛补饲精料以及秸秆青贮、氨化等养牛技术, 提高经济效益。
改良西门子法 篇3
关键词：中国西门塔尔改良牛,泌乳量,乳品质,测定
中国西门塔尔牛新品种采用“开放核心样育种 (ONBS) ”技术路线, 建立了平原、山区和草原类群[1], 是我国科技工作者培育的首个乳肉兼用牛品种, 具有耐粗饲、疾病少、易管理、适应性强等特点。由于中国西门塔尔牛的优良种质及在我国良好的适应性, 使其在中国农区、牧区和半农半牧区养牛业发展中发挥主导作用[2]。自2006年起, 民和县与青海省畜牧兽医科学院合作, 首次引进中国西门塔尔牛, 通过人工授精方式对本地牛进行杂交改良, 以提高本地牛的生产性能。2010年是最初由中国西门塔尔牛改良后代母牛初次产乳时间, 为了掌握中国西门塔尔改良后代母牛在高原农户饲养条件下的泌乳量及乳品质量资料, 我们于2010年4月至7月, 对中国西门塔尔改良后代初产母牛的挤乳量和鲜乳品质进行了测定, 现将测定结果报告如下。
1 材料与方法
1.1 试验动物
随机选择临床表现健康的中国西门塔尔牛与本地牛杂交的头胎泌乳母牛3头 (以下简称中西杂牛) , 本地头胎泌乳母牛3头, 共6头作为本次测定的测试牛。
1.2 试验地点
挤乳量测定选择在民和县古鄯镇进行。乳品质测定选择在民和湟乳乳制品有限责任公司进行。试验自2010年4月16日开始, 至7月25日结束, 共计101 d。
1.3 测定项目
试验测定指标有:日挤乳量、总挤乳量及鲜乳品质。乳品质测定指标有:非脂干物质、脂肪、蛋白质、乳糖、密度、冰点和灰分等。
1.4 测试牛的饲养管理
测试母牛均为农户饲养, 冬春季节 (11月至翌年4月份) 饲草主要以小麦秸秆、玉米秸秆为主, 适当补加麸皮、麻渣及少量马铃薯, 每天补饲一次, 补饲量0.5～1.0 kg, 日饮水一次。夏季 (5月至翌年10月份) 放牧为主, 不补饲。
1.5 犊牛的饲养管理
哺乳期间, 犊牛以吸吮母乳为主。3月龄左右断奶后, 每日饲喂以麸皮、麻渣、马铃薯等为主的混合日粮, 日饲喂一次, 饲喂量0.5～1 kg, 日饮水两次。
1.6 挤乳及采样
测定日当晚牛犊吸乳后与母牛隔离, 第二日早7:00进行人工挤奶, 20 min后进行称乳, 搅拌采样, 剩余牛乳饲喂牛犊。牛犊饲喂后再进行隔离, 至晚7:00按同样方式进行挤奶和采样操作。
1.7 乳样保存
每次采集的乳样混合后放入冰箱中冷藏保存, 第二天早晨送检。
1.8 测定方法
挤奶量每隔10 d测定一次, 按食品级要求同批次检验乳品品质[3]。
1.9 测定仪器
挤乳量测定用杆秤称量, 乳品质测定用优创科技生产的UL40AC型乳成分分析仪进行测定。
2 结果与分析
2.1 中西杂牛和本地牛日挤乳量、月挤乳量测定结果
中西杂牛和本地牛日挤乳量、月挤乳量测定结果见表1。4%标准乳换算结果见表2。
由表1和表2可以看出, 中西杂牛4～7月的日平均挤乳量和月挤乳量均高于本地牛。中西杂牛和本地牛4个月的挤乳总量分别为457.38 kg和351.37 kg, 中西杂牛比本地牛高106.01 kg, 提高幅度30.17%, 经方差分析差异不显著 (P>0.05) 。不同品种牛的日平均挤乳量和月挤乳量换算成4%标准乳量后, 经方差分析差异也不显著 (P>0.05) 。
2.2 中西杂牛和本地牛乳成分测定结果
中西杂牛和本地牛乳成分测定结果见表3和表4。
注:月挤乳量= (M1×D1) + (M2×D2) + (M3×D3) 。式中:M1、M2、M3分别为测定日挤乳量, D1、D2、D3分别为各测定日间隔天数。
注:4%标准乳量 (FCM) = M× ( 0.4+15F ) 。式中:M为含脂率为F的奶量, F为乳脂率。
由表3和表4可知:中西杂牛与本地牛乳中非脂干物质、脂肪、蛋白质、乳糖、密度、冰点和灰分等成分各月之间, 经方差分析无差异 (P>0.05) 。中西杂牛平均脂肪含量比本地牛高0.36个百分点, 平均冰点值低0.71℃。
3 讨论
本次测定是在农户常规饲养管理条件下的泌乳量测定试验。中西杂牛4月至7月123d的日平均挤乳量和月挤乳量虽然与本地牛间差异不显著, 但中西杂牛各月的日平均挤乳量和月挤乳量均高于本地牛, 4个月的挤乳总量比本地牛高106.01 kg, 提高幅度30.17%。表明用西门塔尔牛改良本地牛不仅具有较强的适应性和耐粗饲性, 还可提高泌乳性能。
测试数据中, 中西杂牛和本地牛4个月的挤乳总量为457.38 kg和351.37 kg, 各品种牛产奶量不高的主要原因是民和县浅脑山地区农户保存着3月龄给牛犊强制断乳的习俗, 即养殖户在牛犊出生不到3月龄时就给牛犊逐渐断乳, 断奶后犊牛按成年牛饲养方法饲养。从本次测定的数据来看, 7月牛犊被强制断乳后, 母牛的挤乳量正处于上升阶段。所以, 本次测定不是完整的泌乳周期的产奶量, 不能完全代表中西杂牛和本地牛的泌乳水平。
品种和饲养管理方法的不同, 是造成母牛泌乳量和乳脂率差异的主要因素。测试牛的日平均挤乳量和月挤乳量换算成4%标准乳量后, 其数值均低于实际测定值, 没能表现出中国西门塔尔改良牛的应有水平[4]。说明在农村的饲养管理条件没能满足良种乳肉兼用牛的营养需要, 甚至连本地牛的营养需要都跟不上, 母牛的泌乳量不但不高, 且乳脂率含量也低。但中西杂牛在农村饲养管理条件下, 平均乳脂率却能达到3%, 再次证明中西杂牛具有较强的适应性和耐粗饲性。
中西杂牛和本地牛乳样中非脂干物质、脂肪、蛋白质、乳糖、密度、冰点和灰分等含量无明显差异。但中西杂牛平均脂肪含量比本地牛高0.36个百分点, 平均冰点值低0.71℃。说明中西杂牛还是遗传了中国西门塔尔牛高乳脂率的特性[5], 泌乳量和乳品质好于本地牛。
本试验仅仅是对中国西门塔尔改良牛的初胎泌乳量进行了测定, 其它胎次泌乳量的变化情况有待继续研究。
参考文献
[1]胡东伟, 杨俊奎, 李宝华.中国西门塔尔牛的发展概况[J].黑龙江畜牧兽医, 2004 (2) :18-19.
[2]许尚忠, 李俊雅, 仟红艳, 等.中国西门塔尔牛选育及其进展[J].中国畜禽种业, 2008 (3) :13-15.
[3]黄伟坤.食品检验与分析[M].北京:中国轻工业出版社, 1989.
[4]王淮, 徐载春, 赵益元, 等.中国西门塔尔牛四川山地类群的泌乳性能测定[J].西南农业学报, 1999, 12 (3) :122-125.
改良西门子法 篇4
昭觉县是凉山黄牛主产县之一，饲养的肉牛个体小，生长速度慢，屠宰率低。为进一步提高肉牛生产性能，于2004年初自凉山州畜牧站引进西门塔尔牛细管冻精进行人工授精配种改良试验，以期探讨西门塔尔牛细管冻精的效果及杂交改良效果。结果配种试验获得成功并得到推广应用，改良后配种数量逐步增加，杂交牛群规模不断扩大，农民增收效果极为显著。现初报如下：
1 试验地点的自然条件
试验地点设在昭觉县洒拉地坡乡, 该乡海拔2 620 m, 年均气温8.01℃，年降雨量1200mm，年日照1 870 h，全乡耕地面积11 345亩(1亩合667 m2，下同)，主要优势牧草有羊茅、野青茅、野青蒿、穗序野古草、早熟禾、巫山箭竹、鸡脚草、小叶三点青等，人工牧草为光叶紫花苕、白三叶、黑麦草，农作物主产马铃薯、玉米、荞麦、燕麦，是一个半农半牧高山乡。2007年末全乡四畜存栏27 483头，四畜出栏44 265头，畜牧业产值占农业总产值的62%。
2 材料与方法
2.1 试验时间
2004年3月至2006年12月在洒拉地坡乡开展改良试验。
2.2 杂交亲本
父本为西门塔尔牛细管冻精, 母本为凉山本地黄牛。
kg
cm
2.3 分组及饲养管理
该试验在农户中进行，分试验组和对照组两组，试验组为西门塔尔牛细管冻精配种本地黄牛所产的杂交牛(简称西杂牛)，对照组为本地黄牛交配所产的犊牛。试验组和对照组均为农户饲养，夏秋以放牧为主，冬春以放牧加补饲。
2.4 测定项目
体重、体高、体长测定，外貌及适应性观察，养殖效益比较。
3 结果分析
3.1 体重比较
从表1可看出，西杂牛初生重平均达24 kg，比本地黄牛高11 kg，相对提高84.6%;6月龄平均体重达129 kg，比本地黄牛高62 kg，相对提高92.5%;12月龄平均体重达212kg，比本地黄牛高107kg，相对提高101.9%，差异显著(P<0.05)。
3.2 体尺比较
从表2可看出，西杂牛各阶段体尺比本地黄牛均有较大幅度的提高，其中6月龄体高、胸围、体斜长分别高出25.7%、46.4%、49.4%，差异显著(P<0.05);12月龄体高、胸围、体斜长分别高出23.8%、33.4%、20.9%，差异显著(P<0.05)。
3.3 体型外貌特征及适应性
西杂牛的体躯宽深高大, 结构匀称, 体质结实, 肌肉发达, 毛色以黄白花为主, 西杂F1代额头上有一小白点 (俗称一点白) , 西杂F2代额面全白 (俗称大白头) , 西杂F3代为淡红白花, 头、胸、四肢多为白色, 皮肤为粉红色。随杂交代数增加体貌特征日趋整齐, 六白特征明显。西杂牛耐粗饲, 发病率低 (3.7%) , 没有死亡, 适应能力比较强。
3.4 养殖效益
西杂牛生长快，发育好，在相同的自然条件下，12月龄西杂牛比本地黄牛多增重107 kg，按现行市场价每公斤10元计，12月龄西杂牛比本地黄牛价值平均高出1 070元，经济效益显著。
4 结论
4.1 在相同饲养条件下，西杂牛生长发育快，日均增重可达0.58 kg，体躯大，肉用性能明显。
4.2 在提高饲养水平的前提下，西杂牛的增重效果及生长速度还将得到进一步提高。