JPS5921516A - 珪素の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は従来行なわれていなかつた、純珪素を石炭、コ
ークス等の炭素質燃料の高温の燃焼熱により、シヤフト
炉を利用し、電力を主要な熱源とすることなく製造する
方法に関するものである。

現在９８％以上の純度を有する金属珪素は電気炉によっ
て珪石をコークス、石炭、木炭等の炭素質原料で還元す
ることによつて製造されている。

この場合においては反応過程において一酸化珪素ＳｉＯ
および炭化珪素ＳｉＣを中間的に生成するが、ＳｉＯは
炉内で吹き抜けが起つた場合、炉内から多量の熱量を持
ち出して損失を招き、また炉内に固着物をつくつて炉内
の均一な通気を阻害する。

ＳｉＣは炉内において速やかに消費されない場合、徐々
に反応性のない固着物に変化し、炉内の円滑な反応を阻
害する。このような状況から金属珪素の製造は電炉にお
いても比較的難かしいものとされている。

無論現在の電気炉操業はこの様な問題を製御して操業し
ている訳であるが、珪素の製造には多量の電力を要し、
約１３０００ＫＷＨ／ｔもの電力が必要である。これは
電力費が高い場合には致命的なことである。そこで直接
還元によって珪素を製造するための研究を行なつた。電
力を使わないためにはコークス、石炭を熱源としないシ
ヤフト炉法が考えられる。

シヤフト炉による還元の代表的なものは製鉄溶鉱炉であ
る。更にこの溶鉱炉を適用して珪素３０％までの鉄珪素
の合金であるフエロシリコンはつくられたこともある。

しかしこれ以上の濃度のものの製造は非常に困難である
。それは基本的には前述したように反応が中間的に生成
するＳｉＯやＳｉＣを媒介するので、珪素を高めようと
するとこれらの濃度も増加するため、多量のコークスと
空気つまり酸素源を用いるシヤフト炉では反応を制御す
ることが困難なためである。

このような考察から種々の研究を行なつた結果本発明者
は、珪石とコークスをシヤフト炉に装入し、炉下部から
は十分な高温度が形成されるような燃焼支持ガスを吹き
こみ、しかも炉上部からは錫を主成分とする金属を添加
し、錫中に炉内で還元して生成した珪素をとかしこみ、
この錫珪素合金を炉外に取り出し冷却することによつて
珪素を分取し、残つた錫溶湯は若干の精製を行なつて循
環使用するという方法を考案した。

本発明は発明者による既出願の発明を特に純珪素の製造
に適するように改善したものである。先願の発明では純
珪素だけでなくフエロシリコンの製造も目的とした。ま
た錫以外に錫鉛合金等の利用も可能である。更に基本的
には団鉱を使用するものとした。本発明では使用する金
属は原則として循環使用的不可避的に随伴する鉄（Ｆｅ
）、アルミニウム（Ａｌ）、鉛（Ｐｂ）等を含むほかは
、小量即ち夫々数％程度の混入が許容される鉛（Ｐｂ）
、インジウム（Ｉｎ）、アンチモン（Ｓｂ）を合金して
も差支えないが、基本的には純錫を利用するのが好まし
い。

また先願より稀薄な珪素濃度の合金も対象にすることお
よび使用錫金属の純度向上によつて必ずしも団鉱、酸素
濃度向上によらずして製造可能にしたことである。しか
し本発明の主眼は純珪素製造上一番の不純物である鉄の
混入を防ぐ手法を含めたことが最大の特徴である。

本発明を実施するために用いられる珪石還元用シヤフト
炉は第１図中に示されているように製鉄用高炉と同様な
溶解を行なうシヤフト炉である。

一つ異なる点は好ましくは炉頂部または羽口上部から溶
融した錫合金溶湯を撒布することにある。

第１図でシヤフト炉の上部から、珪石およびコークスを
供給する。コークスは製鉄用溶鉱炉を同じく例えば３０
〜５０ｍｍとやゝ粗粒に整粒されたものを用いる。また
珪石は例えば１０〜２０ｍｍと細粒のものを用いる。し
かし後述する理由により石炭またはコークスを破砕し、
同じく破砕した珪石とから製造された団鉱を、要すれば
補助燃料のコークスとともに供給する方が好ましい方法
である。

炉には中部から羽口５を通しコークスや団鉱中の炭素分
を燃焼して十分な高温を発生する様な条件の燃焼支持ガ
スを送りこむ。本方法では燃焼帯は常時１７００℃以上
に保たれることが必要である。

この高温によって珪石中の無水珪酸は炭素によつて還素
されＳｉ、ＳｉＯ、ＳｉＣが生成するが、これらはいず
れも最終的に錫合金中に珪素として溶解する。炉頂部か
らは主成分がＣＯであるガスが発生する。一方炉底部に
は珪素、錫合金が貯まるので間歇的に出湯口から排出し
、溶離炉７に入れ冷却すると純珪素が析出する。この析
出操作は６００〜８００℃で終了し、冷却棒や浴上に析
出した珪素を除去し更に冷却する。６００℃から３００
℃の間で鉄錫からなる合金が少量析出するのでこれを除
去し、残つた錫は再度シヤフト炉に供給する。

第１図は本発明製造方法の実例を示すもので、１〜６は
還元シヤフト炉本体７〜１０は錫珪素分離および錫循環
系統である。１１〜１４は団鉱設備、１５〜２２はコー
クス化シヤフト炉である。

２３〜２６は炉頂ガス熱回収系統、２７は酸素発生設備
、２８〜３１は排ガス清浄系統である。

１は本発明を実施するシヤフト炉本体で、３２に貯留さ
れたコークス化団鉱、又は別途破砕整粒されたコークス
、珪石を装入する。下方の水冷純銅製羽口５からは酸素
発生装置２７で製造された純酸素が枕管４を通して炉内
に送りこまれる。その結果炭素分が燃焼帯２で燃焼し、
その高温で珪石から珪素が還元生成せられる。炉頂から
撒布せられた錫はこの珪素を溶解し、湯溜６に溜る。出
滓口３から間歇的に取り出し、冷却器７で水冷銅棒８で
冷却すると珪素が析出する。溶湯が８００℃に低下する
と冷却棒を引き上げ析出した珪素を分取する。再度別の
冷却棒を入れて溶湯が３００℃程度に低下するまで処理
する。ここまで冷却した溶湯は例えば金網で濾過し錫は
循環槽９に貯留され、ポンプ１０を通してシヤフト炉に
戻される。

珪石、石炭粉布を主原料として図示されていない団鉱機
で製造された内層団鉱１Ｉは主として石炭よりなる外層
混練材１２とともに製錠機１３で複層タブレットとし養
生コンベア１４を経てコークス化シヤフト炉１５に装入
される。

炉には燃焼室２１が附属し、燃料およびブロア２２から
供給された空気により１２００℃程度の燃焼ガスをつく
つて炉に供給する。炉上部の乾溜帯１６で団鉱は乾溜さ
れる。高温になり、コークス化された団鉱は酸素発生装
置で副生する窒素が１８からおくりこまれ冷却帯１７で
冷却される。

冷却したコークス化団鉱は取出口１９から取り出され、
貯留ホツパ３２に貯留される。

シヤフト炉から発生したガスは既述のとおり、大部分Ｃ
Ｏガスである。またコークス化シヤフト炉の炉頂ガスは
コークス炉ガスを窒素で数倍に稀釈した成分であり、い
ずれも多大な燃焼熱を有する。これの有効な利用が本方
法の利点を拡大する。

その一般的な方法が図に示したものである。

２３は燃焼室で、還元シヤフト炉炉頂ガスおよびコーク
ス化シヤフト炉の熱分解ガスは、ブロア２４から供給さ
れる空気によつて燃焼しその熱はボイラ２５で蒸気とし
て回収され、得られる電力は酸素発生装置２７および系
内のブロア、ポンプ１０、２２、２４、３０およびその
他必要な動力を供給して十分に余りがある。さてボイラ
２５を出た排ガスは除塵器２８で除廃し、要すれば排煙
脱硫装置２９で浄化され、誘引排風機３０で誘引され、
煙突３１から放散される。

酸素発生装置２６は深冷分離装置のほかモレキユラーシ
ーブ型等何を用いてもよいが、一般には系内で窒素を用
いることもあり深冷分離装置がよい。

本システムから錫のロスが生ずるとコストに大きくひび
く、そのため除塵器２８のダストは２３、２５からのダ
ストとともに完全回収し、図示していない精錬炉で錫を
回収する。還元シヤフト炉から若干発生するスラグＪや
、冷却溶離炉７から発生した鉄鍋ドロス等も図示されて
いない精錬炉で完全処理し、錫が回収される。

次に本発明の実施例を示す。

実施例１、内径０．８ｍφ、高さ約４．５ｍのシヤフト
炉を用い、３０〜５０ｍｍに整粒されたコークスを３２
０Ｋｇ／ｈ、１０〜２０ｍｍの珪石を１３７Ｋｇ／ｈの
割合で供給する。羽口からは深冷分離装置から供給され
る純酸素を２００Ｎｍ３／ｈの割合で供給する。炉頂部
から錫を１２２０Ｋｇ／ｈの割合で供給する。炉底部に
は還元されて生じた珪素を含む合金溶湯が貯留されるの
で１時間毎に出湯口に開いてこれを取り出す。合金溶湯
は４．０％のＳｉを含んでいる。得られた高温の珪素錫
合金は円筒状の耐火物容器に入れ、遠心回転を行ないな
がら中心部に水冷金属棒を挿入すると純度の高い珪素が
析出する。溶湯温度が８００℃に低下すると冷却棒を引
き上げ、附着した珪素や溶湯面に浮遊した珪素を集め、
鉛溶湯で洗つてのち３００℃以上の珪素を遠心分離器に
かけ完全に鉛錫溶湯を分離する。もとの錫溶湯は溶湯溜
に貯留し、再度炉に循環する。少なくとも３回に１回は
溶湯を３００℃程度まで冷却すると、溶湯中からＦｅ、
Ｔｉその他コークスに起因する金属、特にＦｅがＳｎの
合金として析出する。そこで錫溶湯を濾過し、溶湯溜に
戻す。なおシヤフト炉の上部から放出されるガスは大凡
ＣＯ８８％、Ｈ２６％、Ｎ２３％、ＣＯ２３％の組成を
有し６００Ｎｍ３／ｈの割合で発生する。炉頂部におけ
る温度は約４５０℃である。

実施例２、強粘結炭を含む数種の原料炭を配分し、１０
０メツシユ以下に粉砕し、同じく１００メツシユ以下に
粉砕した珪石を重量比で２対１の割合で混合し、５％の
アスフアルト乳剤を配合してよく混練しブリケツト機で
径３５ｎｍのマセツク型ブリケツトとする。このブリケ
ツトをシヤフト式コークス化炉に入れ、燃料ガスを用い
て最高１０００℃まで加熱してコークス化する。このコ
ークス化ブリケツトを主要な原料として実施例１のシヤ
フト炉に装入する。

シヤフト炉にコークス化ブリケツト３４６Ｋｇ／ｈ、３
０〜５０ｍｍに整粒されたコークス９０Ｋｇ／ｈの割合
で供給し羽口から熱風炉で１０００℃に予熱された熱風
を４７５Ｎｍ３／ｈ、羽口前で純酸素を１００Ｎｍ３／
ｈ混合し、三本の水冷銅羽口から供給する。それ故酸素
は都合２００Ｎｍ３／ｈであり、送風中の酸素濃度は３
４．７％になる。炉頂部から錫を１２２０Ｋｇ／ｈの割
合で供給すると、炉底部に珪素３．９％を含む合金溶湯
が溜る。これを取り出して実施例１と同様に処理して純
珪素が得られる。

残りの錫溶湯も実施例１と同様に再処理してシヤフト炉
に循環する。なおシヤフト炉の上部から放出されるガス
は大凡ＣＯ４９．０％Ｎ２４２．０Ｈ２３．６ＣＯ２５
．４％の組成を有し９３５Ｎｍ３／ｈの割合で発生する
。炉頂部のガス温度は７００℃前後まで上昇するため炉
頂部は水冷ジヤケツト構造にしなければならないことが
わかつた。

実施例３、実施例２と同一の方法で製造されたコークス
化ブリケツトを原料とする。

シヤフト炉にコークス化ブリケツトを４３４Ｋｇ／ｈ、
生石灰２０Ｋｇ／ｈ、３０〜５０ｍｍの整粒されたコー
クスを３５Ｋｇ／ｈの割合で供給し、三本の水冷銅羽口
から純酸素を２００Ｎｍ３／ｈの割合で供給する。炉頂
部から３００℃の溶湯を６００Ｋｇ／ｈの割合で撒布す
る。この結果Ｓｉ８８％、Ｆｅ０．２８％、Ａｌ０．２
５％を含む錫合金溶湯が得られる。これを実施例１と同
様に処理して純珪素および循環錫溶湯を再生する。なお
この例ではＦｅ除去のための冷却は２回に１回程度行な
うことが好ましい。シヤフト炉の上部から放出されるガ
スの成分、量は実施例１と大差はないが炉頂ガス温度は
約４００℃と若干低下する。

実施例４、実施例２と同様にして１〜３ｍｍの珪砂を重
量比で１，１００メツシユ以下の粉砕した石炭を０．６
２の割合で加え、これに５％のアスフアルト乳剤を加え
て混錬し、打錠機で３０ｍｍφ×１０ｍｍのタブレツト
をつくる。これに更に１００メツシユ以下の粉砕した石
炭に５％のアスフアルト乳剤を加えて混練したものを打
錠機で被覆して４０ｎｍφ×５０ｍｍのタブレツトとし
た。この生タブレツトをおよそ１００℃で約１時間乾燥
したのちシヤフト炉に入れ炉下部から燃焼ガスを吹きこ
み最高１０００℃に昇温してコークス化複層タブレツト
とする。

シヤフト炉にコークス化タブレツトを４３５Ｋｇ／ｈ、
３０〜５０ｍｍに整粒されたコークスを４２Ｋｇ／ｈの
割合で供給し、三本の水冷銅羽口から純酸素を２００Ｎ
ｍ３／ｈの割合で供給する。炉頂部から３００℃の溶場
を６００Ｋｇ／ｈの割合で撒布する。

この結果実施例３と同様にＳｉ９．９％、Ｆｅ０．２６
％Ａｌ０．３０％を含む錫合金溶湯６７２．５Ｋｇ／ｈ
を得る。これを実施例１および３のように処理して純珪
素および循環錫溶湯を再生し、連続して操業を行なうこ
とができる。シヤフト炉の上部から放出されるガスの成
分量は実施例１、３と大差ないが炉頂ガス温度は約３３
０℃と著しく低下する。

さて実施例の４例とも純珪素を同様にして得ることがで
きる。得られる珪素の純度は９８％以上であり主要な不
純物はＳｎ、Ｆｅ、Ａｌである。純度としては一般の用
途に向けることはできるが、Ｓｎを固溶のほか、金属粒
として０．２〜０．６％あるいは更に多く含むので、Ｓ
ｎ損失を防ぐ意味からも、再溶解またはゾーンメルテイ
ング等によつて精製することがのぞましい。このとき副
生する不純合金は炉から出湯した錫珪素合金に投入すれ
ば容易に製造ラインで回収できる。あるいは実施例中で
も説明した類似の手法により得られた珪素を冷却後破砕
し、粉末を鉛または亜鉛の溶湯中で撹拌して金属錫の部
分を回収できる。このようにして溶解した錫は既知の方
法たとえば鉛中の錫はハリス法によつて錫酸アルカリと
して回収し、工程内に戻すことができる。

本方法を実施する上での一つの上限が系内からの鉄等の
不純物の除去である。実施例３、４にみられるようにコ
ークス中に含まれるＦｅはＳｉに対しては２〜３％にな
る。このＦｅは錫中の濃度が低いうちは問題にならない
が、Ｓｉ濃度にも関係して０．８ないし１．６％程度に
なるとＳｎをまきこみながらＳｉとともに凝固する。そ
のためＦｅを除去しなければ得られる珪素は（２〜３）
＋α％の不純物を常に含むことになる。従つて通常使用
されている９８％Ｓｉの工業用金属珪素は得られない訳
である。本方法では実施例中にも説明したように、シヤ
フト炉から１６００〜１８００℃で出湯した錫珪素合金
を、例えば回転する冷却器中で第１段階の下限温度とし
て５２０〜８００℃まで冷却することによつてまず珪素
を析出させこれを分離し、ついで錫溶湯は更に３００〜
４００℃まで冷却し保持するとＦｅ−Ｓｎ金属間化合物
が析出するのでこれを濾過し残溶湯をシヤフト炉に循環
する。この温度は錫を液体として循環させるために必要
な熱量のみできまる。この第２段階の操作は必ずしも毎
回実施する必要はない。例えば実施例３、４ではＦｅは
０．２８または０．２６％であつたが危険水準が前述の
ように０．８％であるから３回に１回行なえばよい訳で
ある。本文中に２回に１回としたのは安全のためもあり
、またＦｅ−Ｓｎ化合物除去後残留するＦｅ量をも考慮
したものである。

実施例１、２では錫のコークスに対する使用量がより多
いので頻度は少なくて済んだ。いずれにせよ本操作は数
回に度は必ず実施する必要がある。

錫を凝固状態で供給する場合も、例えば３回に２回は第
２段階の操作なしで固め、３回に１回は第２段階の操作
をして凝固させる。また第１段階の下限温度は第２段階
の実施頻度によつてもかわりたとえば毎回二段冷却を行
なえば５２０℃まで冷却してもよいが、頻度を下げると
８００℃までしか冷却できないという関係がある。なお
Ｆｅが少量でも４９０℃以下になるとドロスが析出して
くるようである。この温度は第一段階の冷却温度の下限
であるが、これを高くとめるとＳｉが回収されず損失と
なる。

さて分離されたＦｅ−Ｓｎ化合物はＳｎ６５〜８５Ｆｅ
１５〜３５％を含む。このドロスは保持炉中で１２００
℃で鉛溶湯と撹拌して大部分のＳｎを回収できる。残つ
たドロスはなお１５〜４５％のＳｎを含む。このドロス
は既知の錫精錬法で処理してＳｎを回収しうる。あるい
は凝固直後の粗珪素をＦｅと同量程度加えて１３００℃
程度に保つとＳｎ２〜３％を含むフエロシリコン溶湯と
錫溶湯に分れる。これらの手法でＳｎ分を回収して系内
に戻すことが可能である。

実施例の４つの例は運転成績としては大巾な違いがある
。そこで主要な成績を第一表にまとめる。

表中に燃料比として示したのは珪素１Ｋｇを得るに必要
な炭素量である。

第一表を一覧して明らかに実施例１、２は燃料比が実施
例３、４に劣る。実施例１は珪石を破砕したまゝでシヤ
フト炉に供給したものである。錫溶湯中の１濃度を高め
ようとすると燃料比を更に高めねばならず、炉頂ガス温
度も上昇する。

第１表 実施例２以降はいずれも珪石を粉砕して団鉱中に保持し
たものである。実施例２は他の例と異なり１０００℃の
予熱空気に純酸素を加え酸素濃度３４．７％で操業した
ものである。炉頂ガス温度が高く燃料比も高いながらも
とにかく本方法は実施し得る。しかし同様条件で時間当
りの酸素供給率は２００Ｎｍ３／ｈとしたまゝ予熱空気
に添加する純酸素量を減らし酸素濃度を下げると更に急
激に炉頂ガス温度も上昇しまた燃料比も上昇する。炉頂
ガスが１０００℃をこすと運転上の困難さが増大するの
で好ましくない。

実施例３、４はいずれも本方法を実施する上では好まし
い成績である。特に実施例４は安定した成績を示したが
これは珪石分を内層に閉じこめた二重層団鉱によつて達
成されたものと考えられる。

即ち外層のコークス分の燃焼による高温で珪石から硅素
が還元され、その後で炉底部で錫中に溶解するように好
ましく設計された被還元物といえる。

次に実施例２と３の間を埋めるべく酸素濃度５０％およ
び７０％で実験を行なつた。詳細を略しこれら実施例５
、６について結果のみを示す。

第２表 これらの成績は明らかに実施例２と３の間を埋めるもの
であるが、明らかに酸素濃度７０％は純酸素にかなり接
近しており７０％程度から操業は著るしく改善されるこ
とが分る。

以上の実施例から酸素３４．７％、８６０℃予熱に見合
う実施例２および常温の酸素５０％の実施例５は本方法
が実施できるほゞ下限と考えられる。

また酸素７０％以上の条件が特に好ましいことが分つた
。

一方原料としては珪石とコークスを原料としても実施で
きることが分る。しかし実施例で示したように破砕した
珪石をコークス中に担持する団鉱を用いるのが好ましい
。更に内層に珪石を増加させ外層をコークスとすると更
にすぐれた成績を収めることも明らかとなつた。これら
団鉱は破砕した珪石粉に、微粉とした粘結炭を含む石炭
粉によつて、ペレツト、ブリケツト、タブレツト等の団
鉱法を用いて得られる。本文中の実施例においてはこれ
ら団鉱はコークス化炉でコークス化してシヤフト炉に装
入された。シヤフト炉における粉化を防ぐにはこのよう
な手順は好ましい。しかし実施例３、４、６のように炉
頂ガス温度も低く安定した操業であればコークス化シヤ
フト炉をやめ、還元シヤフト炉で兼用することも不可能
でない。

設備的に配慮して慎重に団鉱を取扱つて操業し、約５％
の燃料比の増加と３０℃程度の炉頂ガス温度の上昇で実
施することができた。また興味あることは珪石について
は必ずしも微粉にすることなく実施例４のような好結果
を得られることである。

溶媒として用いる錫は実施例で述ベて来たように液体で
循環するのが操作上、熱効率上とも最善であるが、第一
段階の珪素除去および必ず数回に一度は実施する第二段
階の処理のあと粒状に凝固させ固体として取扱い、炉上
部から装入することも可能である。用いる材料は原則と
して純錫が好ましいが、はじめ述べたように鉛、インジ
ウム、アンチモンを夫々数％以内含んでも差支えないが
積極的に加える必要はない。また使用中コークス灰分や
造滓材からアルミニウム、カルシウムが若干量溶解する
が、これは差支えない。またコークス灰分および珪石等
の原料から鉄、チタン等は大部分本発明の方法で除去さ
れる。

本発明の原料は珪石、石炭およびコークスであるが珪石
にかえて他の含珪酸原料を用いても差し支えない。特に
ロー石のようなアルミノ珪酸塩を用いることは可能であ
る。このような場合石灰を加えて造滓し、アルミナを流
動化して除去する。

このような場合錫中のアルミニウム含有量がふえるので
、炉から排出後珪酸スラグ例えばＣａＯ−ＳｉＯ２スラ
グで処理してアルミニウムと珪素を置換することが考え
られる。

実施例中では石灰で造滓する例は実施例３に示したが、
得失がある。石灰で造滓すると珪素の収率は一般に低下
するが、吹抜け等炉操業の不安定度は減少する。珪素お
よびフエロシリコンを製造する電気炉では石灰を加える
ことは珪酸の活量を低下するため有利でないが、本方法
はシヤフト炉であるため運転上の利点が発生する。珪石
等の原料は安価なので一般には操業安定の利点が多い。

燃焼支持ガスとしての酸素は酸素発生装置から空気を原
料とし７０〜１００％Ｏ２のガスは経済的に得られるか
ら一般的にはこれを用いる。時として羽口先の温度が上
りすぎるときは逆にＯ２濃度を下げることもある。Ｏ２
を希釈するガスは空気に限ることはないが、空気が一般
経済的なことは言うまでもない。

本装置を用いて実施例４の方法により、珪素１ｔを製造
した場合の各種原単位を実験結果より算定すると次のよ
うになる。

珪石２３５０Ｋｇと石炭４３７０Ｋｇをタブレツトとし
て装入しまたコークス７５０Ｋｇを用いて珪素１ｔを得
る。前述の炉頂ガスから２４，０００，０００ｋｃａｌ
の熱量、コークス化炉からコークス乾溜に使う熱量を差
引いて１０，０００，０００ｋｃａｌの熱量を得る。こ
れを通常の効率で発電して１３，８００ｋｗｈの電力を
得るが系内の消費電力は３，３００ｋｗｈ程度である。

なお珪素１ｔ当り錫のロスは約４Ｋｇである。余剰電力
は工場内の他の合金製造炉で使用する。

経済的な比較は変動があつて正確にはできないが出願時
においては珪素を従来の電気炉法に比して極めて安価に
製造できる。少なくとも従来の電気が法が多量の電力を
要したのに比し本方法は石炭および若干のコークスのみ
から直接珪素を製造できる手段を提供した点で従来まつ
たく例を見ないものである。更に本方法は工業用金属珪
素製造上随伴しやすい鉄を少なくできる点に特徴がある
。

本方法は複雑なものであり、各工程において変形手段が
多いことは各項で述べて来たとおりである。そこでこれ
らを改善項目として列記する。

（１）珪酸含有原料と炭素含有原料殊に石炭とを粉砕し
て団鉱を製造し、これを主な原料とし、必要な補助的コ
ークスをシヤフト炉に供給することを特徴とする特許請
求範囲に記載した方法。

（２）珪酸含有原料と少なくとも一部は粘結炭を含む炭
素含有原料とから団鉱を製造し、これをコークス化炉で
乾溜し、これを主な原料としてシヤフト炉に供給するこ
とを特徴とする特許請求範囲に記載した方法。

（３）中心部に珪酸含有原料を多く含ませ、外層部は主
として炭素質からなる団鉱を用いることを特徴とする（
１）（２）に記載した方法。

（４）好ましくは７０％以に酸素を含有する燃焼支持ガ
スを用いることを特徴とする特許請求範囲に記載した方
法。

（５）石灰分を配合して造滓を行なうことを判徴とする
特許請求範囲に記載した方法。

（６）第１段階の下限温度として５２０〜８００℃まで
錫珪素合金溶湯を冷却することを特徴とする特許請求範
囲に記載した方法。

【図面の簡単な説明】

第１図は部分的には実験プラントであり、全体的には実
機プラントのフローシートである。 １〜６は還元シヤフト炉本体、７〜１０は錫珪素分解お
よび錫循環系統である。１１〜１４は団鉱設備、１５〜
２０はコークス化シヤフト炉である。２３〜２６は炉頂
ガス熱回収系統、２７は酸素発生設備、２８〜３１は排
ガス清浄系統である。 以下は項目のみ示す。 １・・・・・・シヤフト炉、２・・・・・・シヤフト炉
燃焼帯、３・・・・・・出滓口、４・・・・・・枕管、
５・・・・・・羽口、６湯溜７・・・・・・冷却溶離器
、８・・・・・・水冷銅棒、９・・・・・・錫循環槽、
１０・・・・・・ポンプ、１１・・・・・・内層団鉱コ
ンベア、１２・・・・・・石炭混練材ホツパ、１３・・
・・・・製錠機、１４・・・・・・養生コンベア、１５
・・・・・・コークス化シヤフト炉、１６・・・・・・
乾溜帯、１７・・・・・・冷却器、１８・・・・・・冷
却用窒素導入口、１９・・・・・・コークス化団鉱取出
口、２０・・・・・・バーナ、２１・・・・・・燃焼室
、２２・・・・・・ブロア、２３・・・・・・燃焼室、
２４・・・・・・ブロア、２５・・・・・・ボイラ、２
６・・・・・・発電機、２７・・・・・・酸素発生装置
、２８・・・・・・除塵機、２９・・・・・・排ガス脱
硫設置、３０・・・・・・ＩＤＦ、３１・・・・・・煙
突、３２・・・・・・コークス化団鉱ホツパ 代理人　弁理士　秋　沢　政　光 他２名

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）珪石等の珪酸原料とコークス等の炭素質原料をシ
   ヤフト炉に装入し、該シヤフト炉の下部に設けられた羽
   口から高濃度の酸素を含有する燃焼支持ガスを吹きこん
   で高温の燃焼部を形成して前記原料を還元し、かつ羽口
   の上部から錫を好ましくは溶湯として供給し前記の還元
   され生成した珪素を溶解し、かくして生じた錫および珪
   素を主成分とする合金溶湯を炉外に取り出し冷却するこ
   とによりまず珪素を析出させ分離し、残った錫を主成分
   とする溶湯を更に冷却してコークス灰分等から由来する
   鉄その他の不純物を除去し、精製された錫をシヤフト炉
   に循環することを特徴とする珪素の製造方法。