Purificación del silicio

Francisco Alberto Hernandez Longoria                                                                                      01/04/2025

Parte 1: Procedimiento de Mexiplastic

1. Purificación del silicio

La sílice (SiO2) es reducida con carbón a temperaturas de 1500 a 2000°C en un horno de arco eléctrico. En esta etapa se eliminan metales como aluminio, calcio, hierro y titanio.

Reacción: SiO2 + C → Si + CO2

2. Hidrogenación

El silicio se pulveriza y se mezcla con gas hidrógeno a altas presiones y temperaturas para remover impurezas como boro y fósforo.

3. Producción de triclorosilano (TCS)

El silicio reacciona con ácido clorhídrico gaseoso a 300°C en un reactor de lecho fluidizado.

Reacción: Si + 3HCl → SiHCl3 + H2

El TCS obtenido es purificado por destilación fraccionada.

4. Deposición y purificación

El TCS reacciona con hidrógeno en un reactor a aproximadamente 1100°C por 200-300 horas, formando barras de polisilicio de alta pureza.

Reacción: SiHCl3 + H2 → Si + 3HCl

El HCl se recupera mediante destilación fraccionada y cromatografía de gases.

Parte 2: Análisis y Propuestas

Diagrama del proceso de obtención del polisilicio

[pic 1]

Caso de desastre ecológico

El escape de HCl en la planta de Mexiplastic generó una nube tóxica que provocó accidentes y lesiones graves. Para prevenir estos incidentes, se pueden implementar estrategias de química verde.

Alternativas de química verde aplicables:

• Nuevas rutas sintéticas: Se pueden investigar procesos de purificación menos agresivos con el medio ambiente.
• Materias primas renovables o tecnologías sostenibles: Uso de energías renovables en la producción y minimización de desechos tóxicos.
• Biocombustibles: Utilización de fuentes de energía alternativas para la operación de hornos y reactores.
• Biocatálisis: Aplicación de catalizadores biológicos que permitan reducir la generación de subproductos tóxicos.

Propuesta de manejo de residuos

Los residuos generados, como el HCl y otros subproductos, pueden ser tratados mediante reciclaje químico, neutralización con bases o reutilización en otras industrias.

Objetivos de seguridad y medio ambiente

• Seguridad en la planta: Implementar capacitaciones constantes y mejorar el equipo de protección personal.
• Cuidado del medio ambiente: Reducción de emisiones de gases contaminantes y gestión eficiente de residuos.

Normas Oficiales Mexicanas (NOM) aplicables

• Protección del personal: NOM-017-STPS-2008 (Uso de equipo de protección personal en el trabajo).
• Identificación de peligros y riesgos: NOM-018-STPS-2015 (Sistema armonizado de clasificación y comunicación de peligros de sustancias químicas).
• Cuidado ambiental: NOM-052-SEMARNAT-2005 (Manejo de residuos peligrosos).
• Seguridad contra incendios: NOM-002-STPS-2010 (Condiciones de seguridad para la prevención y protección contra incendios en los centros de trabajo).
• Primeros auxilios: NOM-005-STPS-1998 (Manejo de sustancias peligrosas en los centros de trabajo).
• Plan de emergencia: NOM-003-SEGOB-2011 (Señalización y avisos de emergencia).

Propiedades de los elementos químicos presentes

Estructuras de Lewis y enlaces

Diferencia de electronegatividad

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