JPS60103015A - 珪素の製造方法 - Google Patents
珪素の製造方法Info
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- JPS60103015A JPS60103015A JP21152083A JP21152083A JPS60103015A JP S60103015 A JPS60103015 A JP S60103015A JP 21152083 A JP21152083 A JP 21152083A JP 21152083 A JP21152083 A JP 21152083A JP S60103015 A JPS60103015 A JP S60103015A
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- Japan
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- silicon
- alloy
- shaft furnace
- sicl4
- powder
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- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は例えばJIS G 2312の金属珪素1号、
2号品に見合うか、ないしはより純度の高い珪素を、シ
ャフト炉における粗合金の製造と、その精製過程を含む
二段方式で製造する方法を提供するものである。
2号品に見合うか、ないしはより純度の高い珪素を、シ
ャフト炉における粗合金の製造と、その精製過程を含む
二段方式で製造する方法を提供するものである。
(従来波や1、r)
従来、珪素はすべて開放式アーク電気炉で製造されてお
り、約13,000 kWh/lもの電力を必要とする
。これは電力費が高い場合大きな問題である。
り、約13,000 kWh/lもの電力を必要とする
。これは電力費が高い場合大きな問題である。
なおこのようにして1Uだ金應珪素1号品に塩化水素全
作用さ中トリクロルシランを得、1′N製したトリクロ
ルシランを熱分解および水素還元して半導体に用いる高
純1−′1多結晶珪素が製造されている。
作用さ中トリクロルシランを得、1′N製したトリクロ
ルシランを熱分解および水素還元して半導体に用いる高
純1−′1多結晶珪素が製造されている。
(発明の目的と構成)
本発明者はさきに珪素の製造にあたシできるだけ電力を
用いない方法全研究した結果、シャフト炉方式によると
きは、銅、ニッケルまたは鉄を主成分とする珪素合金を
用いることによって珪素が回収可能である。1“11度
の珪素合金を製造できることを見出した。シャフト炉の
製造工程は例えi特願昭57−182613号に示した
ような方法によって可能となる。そこで得られた合金か
ら珪素の分離方法について研究した結果、本発明が構成
されたものである。
用いない方法全研究した結果、シャフト炉方式によると
きは、銅、ニッケルまたは鉄を主成分とする珪素合金を
用いることによって珪素が回収可能である。1“11度
の珪素合金を製造できることを見出した。シャフト炉の
製造工程は例えi特願昭57−182613号に示した
ような方法によって可能となる。そこで得られた合金か
ら珪素の分離方法について研究した結果、本発明が構成
されたものである。
前述の特願昭57−182613号の発明においてはシ
リカ、アルミナの少なくとも一方金3有する鉱石と炭素
原料とを粉砕混合して団鉱化L7、更に鉄、ニッケル、
銅または錫もしくはこdzらを主成分とする合金を団鉱
内またはその周囲に含ませ、更にその外層を炭素原料で
:t&4.4して二重層とし、この二重層の団鉱全シャ
フト炉に装入し炉の下方から高濃度の酸素を含む燃焼支
持ilスを送入し、外層の炭素原料の燃焼によって発生
する高温によって前記叡化物を還元し、珪素またはアル
ミニウムと前記鉄キfとの合金を14することかできる
。
リカ、アルミナの少なくとも一方金3有する鉱石と炭素
原料とを粉砕混合して団鉱化L7、更に鉄、ニッケル、
銅または錫もしくはこdzらを主成分とする合金を団鉱
内またはその周囲に含ませ、更にその外層を炭素原料で
:t&4.4して二重層とし、この二重層の団鉱全シャ
フト炉に装入し炉の下方から高濃度の酸素を含む燃焼支
持ilスを送入し、外層の炭素原料の燃焼によって発生
する高温によって前記叡化物を還元し、珪素またはアル
ミニウムと前記鉄キfとの合金を14することかできる
。
本方式によpシャフト炉で珪素に限って合金を製造した
ところ&11flでは最高50%(Ml□′L条以下同
じ)鉄、ニッケルは最高55係1での珪素合金溶湯るこ
とができた。なお錫を用いるとせいぜい12%までしか
珪素を含ませることができなかった。このようにして得
られる珪素合金は極めて用途が乏しく鉄では珪素40〜
45%のものがフェロシリコン3号として用いられるの
みであるが、使用は限定されたものである。一方珪素の
用途、使用量Qよ多大なものがあるからこの珪素合金か
ら珪素r分取する必戸がある。1コ11記先願発明はそ
の−、二の方法を示したが、木う′う1月Cよ更に進ん
だ方法を提供するものである。
ところ&11flでは最高50%(Ml□′L条以下同
じ)鉄、ニッケルは最高55係1での珪素合金溶湯るこ
とができた。なお錫を用いるとせいぜい12%までしか
珪素を含ませることができなかった。このようにして得
られる珪素合金は極めて用途が乏しく鉄では珪素40〜
45%のものがフェロシリコン3号として用いられるの
みであるが、使用は限定されたものである。一方珪素の
用途、使用量Qよ多大なものがあるからこの珪素合金か
ら珪素r分取する必戸がある。1コ11記先願発明はそ
の−、二の方法を示したが、木う′う1月Cよ更に進ん
だ方法を提供するものである。
珪素に高温で四(、liA化珪素ガス全反応させるとき
Cま次の反応で二I:i、7を化珪素を生じ、低温にす
るとふたたび珪素と四」ヨ・A化珪素がスに戻ることは
知られている。
Cま次の反応で二I:i、7を化珪素を生じ、低温にす
るとふたたび珪素と四」ヨ・A化珪素がスに戻ることは
知られている。
そこで本反応によって珪素を分取する研究を行なった。
都合のよいことにシャフト炉がらid%融状態の珪素合
金がイ(fられる。この珪素合金を面]人物製の容器に
入れ、同じく耐火物製のノズル全71・lして四塩化珪
素ガス全通人した。この際前記反応は右辺に動くときは
吸熱反応であるため容器全体を高周波炉に入れて加熱保
温した。
金がイ(fられる。この珪素合金を面]人物製の容器に
入れ、同じく耐火物製のノズル全71・lして四塩化珪
素ガス全通人した。この際前記反応は右辺に動くときは
吸熱反応であるため容器全体を高周波炉に入れて加熱保
温した。
このようにしてシャフト炉からイMられた40if(量
係の珪素を含む銅合金を処理し、発生するガス全低温部
に導き玲却して生成物を分析した。醇湯金1430℃に
保ち初期の珪素含有量が40チから38%の間では生成
した珪素中の」ト]含有1’iLは0.2%でちったが
、末期の珪素片有量18チから16係に至る間の】伺含
鳴j−は7,5裂イ■度にも達した。珪素含有量の高い
間だけ本方法を用い19.は純度の高い珪素が得られる
が、それでは原合金中の珪素を十分に利用することがで
きない。
係の珪素を含む銅合金を処理し、発生するガス全低温部
に導き玲却して生成物を分析した。醇湯金1430℃に
保ち初期の珪素含有量が40チから38%の間では生成
した珪素中の」ト]含有1’iLは0.2%でちったが
、末期の珪素片有量18チから16係に至る間の】伺含
鳴j−は7,5裂イ■度にも達した。珪素含有量の高い
間だけ本方法を用い19.は純度の高い珪素が得られる
が、それでは原合金中の珪素を十分に利用することがで
きない。
なお、シャフト炉から得られた50チの珪素を含む鉄、
珪素合金を48%に至るまで、1430℃で四塩化珪素
で処理するときの生成珪素中の鉄含量は8%にも及ぶの
でこの方法をその一1ニーまではとても利用できない。
珪素合金を48%に至るまで、1430℃で四塩化珪素
で処理するときの生成珪素中の鉄含量は8%にも及ぶの
でこの方法をその一1ニーまではとても利用できない。
例えば銅珪素合金では初期にイ8られる珪、(ζは銅0
.2%と十分な純度を保っているのであるから、向流方
式をとQ常に最終的に反応製置をlり’161 L、る
がスが高純度の珪素合金と接するようにすれ&、l、よ
い。
.2%と十分な純度を保っているのであるから、向流方
式をとQ常に最終的に反応製置をlり’161 L、る
がスが高純度の珪素合金と接するようにすれ&、l、よ
い。
このような考え方から81!1図に示したような装置I
/l−をつくり上げた。
/l−をつくり上げた。
第1図の3は保持炉で低周波コイル9によシ珪素合金浴
湯6が加熱される。内張I針人物7?黒鉛とする場合に
は内張110]火物にも凸が伝えられる。
湯6が加熱される。内張I針人物7?黒鉛とする場合に
は内張110]火物にも凸が伝えられる。
8は断熱材、lOは支持栴体である。浴湯は制御;lp
H金介して連S+’+1’l i 3を辿って充填塔2
にfile下する。なお12は保持炉3と充填塔2を結
合するi′lij!I!71性の7ランクである。
H金介して連S+’+1’l i 3を辿って充填塔2
にfile下する。なお12は保持炉3と充填塔2を結
合するi′lij!I!71性の7ランクである。
プ己9(j五: zでil、−I:、 FXIIからシ
ャフト炉で11!星造された珪素合金溶湯かυ+i:
”l’する。16はペブルで内張耐火物14と同様な1
111j大物でできており上部からbiL下する珪素台
金浴湯と反応器1から上昇する二塩化珪素を主成分とす
るガスとの反応を効率的に行なわせるものである。最終
的に珪素合金溶湯は格子17から流ドし)11シ結官1
8金通って反応器lにpIC人する。光’i+i jh
2において15は断熱材であり、候述するようK :
A〕Ji°I(塔に加熱様構を設けないときは全体金鋼
機!IζVの″が器としてもよい。
ャフト炉で11!星造された珪素合金溶湯かυ+i:
”l’する。16はペブルで内張耐火物14と同様な1
111j大物でできており上部からbiL下する珪素台
金浴湯と反応器1から上昇する二塩化珪素を主成分とす
るガスとの反応を効率的に行なわせるものである。最終
的に珪素合金溶湯は格子17から流ドし)11シ結官1
8金通って反応器lにpIC人する。光’i+i jh
2において15は断熱材であり、候述するようK :
A〕Ji°I(塔に加熱様構を設けないときは全体金鋼
機!IζVの″が器としてもよい。
流下した珪素合金1′ド湯25には、低周波加熱コイル
24で加熱−1>Iρ[定温度に保ちつつ、耐火物製ラ
ンス22から四塩化珪素ガスを通ずる。灰地、器lの2
0は内張1IIIj火物であり21は断熱耐火物、23
は支持(1″Ij体である。処理された浴湯は連続もし
くは間欠的に炉腹または炉底の流出口26゜26′から
流出させる。また1 9 、28 &j:反応器1と充
填塔2ff:つなぐ可動性のフランジである。反応によ
り生じたガスは上昇管27全通って充填塔内のベゾル充
填眉で、流下する合金と反応して純化され、連結°α2
9を通って析出器4に入る。
24で加熱−1>Iρ[定温度に保ちつつ、耐火物製ラ
ンス22から四塩化珪素ガスを通ずる。灰地、器lの2
0は内張1IIIj火物であり21は断熱耐火物、23
は支持(1″Ij体である。処理された浴湯は連続もし
くは間欠的に炉腹または炉底の流出口26゜26′から
流出させる。また1 9 、28 &j:反応器1と充
填塔2ff:つなぐ可動性のフランジである。反応によ
り生じたガスは上昇管27全通って充填塔内のベゾル充
填眉で、流下する合金と反応して純化され、連結°α2
9を通って析出器4に入る。
析出器4は耐火物内張30または金属板製でほぼ全面が
水冷ジャケット31により冷却されている。冷却水は3
2から入933から出て析出器4内のガスを冷却する。
水冷ジャケット31により冷却されている。冷却水は3
2から入933から出て析出器4内のガスを冷却する。
析出器4の表面には珪素が析出するので適宜排出弁34
全開いでぶパ1品をと9出す。
全開いでぶパ1品をと9出す。
逆反応によって生じた四塩化珪素は連結□q’3sを辿
り凝縮器5の冷却器38で冷却され四塩化珪素の液体3
6となって凝縮するので取出口37から取り出す。なお
未凝縮の低沸点分は39を辿して?ンプで引き必吸々化
学的物理的処理をし7て回収または分解する。
り凝縮器5の冷却器38で冷却され四塩化珪素の液体3
6となって凝縮するので取出口37から取り出す。なお
未凝縮の低沸点分は39を辿して?ンプで引き必吸々化
学的物理的処理をし7て回収または分解する。
後述するごとく鉄珪素合金全処理する場合や、高純度の
珪妬を製造する場合、二次純化塔40を充’ut’7F
2と析11旨::(4の間に設置する。この賜金ホッノ
941に金属珪(・5または本方法で析出器4から得ら
れた高純度珪素の卸1塊を一供給する。これを弁42を
介して加j’j、1!曽:i 50に入れ加熱する。珪
素は抵抗体であるから内張45は黒鉛で形成しこの器壁
を加熱して伝熱する。43は高周波コイルであシ、44
は肋熱月である。下部は充」側塔2と同じ充填層でここ
には加−1シされた珪素粒が充填ぜれでいる。
珪妬を製造する場合、二次純化塔40を充’ut’7F
2と析11旨::(4の間に設置する。この賜金ホッノ
941に金属珪(・5または本方法で析出器4から得ら
れた高純度珪素の卸1塊を一供給する。これを弁42を
介して加j’j、1!曽:i 50に入れ加熱する。珪
素は抵抗体であるから内張45は黒鉛で形成しこの器壁
を加熱して伝熱する。43は高周波コイルであシ、44
は肋熱月である。下部は充」側塔2と同じ充填層でここ
には加−1シされた珪素粒が充填ぜれでいる。
連結管29から入った二塩化珪素を主成分とするがス(
σ珪素粒と反応し純化され連結管29′から析出器4に
入る。46i1.t、111t火物内張で47は断熱1
]d」大物、48は格子である。この場合二次純化1(
≦内は1300〜1400’Cに保ち上部では珪素は線
屑せず、下部格子1;1]近では鉄などを多kkに含み
融k[シた金属が格子からt+S’q下するようにする
。
σ珪素粒と反応し純化され連結管29′から析出器4に
入る。46i1.t、111t火物内張で47は断熱1
]d」大物、48は格子である。この場合二次純化1(
≦内は1300〜1400’Cに保ち上部では珪素は線
屑せず、下部格子1;1]近では鉄などを多kkに含み
融k[シた金属が格子からt+S’q下するようにする
。
二次純化基本また充填塔と同様に耐火物被プルを用い、
より高痕度の珪素または蛙話合金を滴下させる構成とす
ることも考えられる。その場合加熱器50は十分な入力
とすることによシm解器として働くことになる〇 装置の要部は鋼板製の容器とすべきは当然であるが低周
波または高周波のコイルを設置する部分に金属板を使え
ないのでマイカまたは他のセラミック板でシールドし周
囲’tlo、23のように支持枠による桟体としている
。なお両図とも装置?“を組立てのフランジ等は一部省
略されている。
より高痕度の珪素または蛙話合金を滴下させる構成とす
ることも考えられる。その場合加熱器50は十分な入力
とすることによシm解器として働くことになる〇 装置の要部は鋼板製の容器とすべきは当然であるが低周
波または高周波のコイルを設置する部分に金属板を使え
ないのでマイカまたは他のセラミック板でシールドし周
囲’tlo、23のように支持枠による桟体としている
。なお両図とも装置?“を組立てのフランジ等は一部省
略されている。
更に四塩化珪素および二塩化珪素の連路ならびに珪素合
金の容器はこれらと反応しないものでなければならない
が一般的には黒鉛または炭化珪素音用いる。また析出器
4の様に低温部分には石英ガラスを用いることもできる
。
金の容器はこれらと反応しないものでなければならない
が一般的には黒鉛または炭化珪素音用いる。また析出器
4の様に低温部分には石英ガラスを用いることもできる
。
黒鉛は表面が珪素又は二塩化珪素と反応して炭化珪素と
なるがあとは安定であり、誘導加熱を行なう場合にはそ
の導%;体、発熱体となる利点があるO 派出口26から取り出した合金溶湯はまだ相当量の珪素
を含む。これは冷却後破砕して粉末とし、可能であれば
更に珪素の抽出を行なうべきであるが、できない場合は
そのまま前述したシャフト炉への装入金1ツ4粉として
循環する。
なるがあとは安定であり、誘導加熱を行なう場合にはそ
の導%;体、発熱体となる利点があるO 派出口26から取り出した合金溶湯はまだ相当量の珪素
を含む。これは冷却後破砕して粉末とし、可能であれば
更に珪素の抽出を行なうべきであるが、できない場合は
そのまま前述したシャフト炉への装入金1ツ4粉として
循環する。
特に銅を用いるJlは流出口26から流出した合金はな
お14〜20%程度の珪素を含む@これ全微粒化して凝
固させ、更に珪素18チ以上のものはもろい合金となる
のでこれ全破砕して微粉とし乾いた塩化水p’4s f
300〜400℃で作用させトリクロルシランを製造
することができる。現在トリクロルシランはd頭に述べ
たように金属珪素をj=tA化水素で処理して得ている
が、本発明によればより安価な原料全提供することがで
きる。
お14〜20%程度の珪素を含む@これ全微粒化して凝
固させ、更に珪素18チ以上のものはもろい合金となる
のでこれ全破砕して微粉とし乾いた塩化水p’4s f
300〜400℃で作用させトリクロルシランを製造
することができる。現在トリクロルシランはd頭に述べ
たように金属珪素をj=tA化水素で処理して得ている
が、本発明によればより安価な原料全提供することがで
きる。
以上述べた本発明による方法を理解するだめの典型的な
実施例を以下に示す。
実施例を以下に示す。
実施例1 !トリ合金の処理例
オイルコークスおよび珪石を夫々100メツシユ以下に
粉砕しなたこの実施例でイ()られる6裂の珪・素を含
む銅合金粉を用意する。珪石、オイルコークス、銅合金
粉を1:0.37:0.80の割合で混合し、混合粉末
全に4に対し、50チアスフアルドを含むアスファルト
乳剤6%を加え、25酎φ×25順のタブレットヲ製造
する。次いで強粘結炭を含む数I+1【の石炭を配合し
た混合石炭を100メツシー以下に粉砕した原料を珪石
に対し258部用意し、同じく50%アスファルト乳剤
6係を加え、前述のタプレッl−を核として32.5m
mφX32.5罷のタブレットを製造する。これヶ12
0℃で2時間乾燥したのちシャフト炉に装入し、下部か
ら燃9J’b /J″ス全送シこみ最iej*1000
℃まで加熱して、;、2溜しコーソス化する。
粉砕しなたこの実施例でイ()られる6裂の珪・素を含
む銅合金粉を用意する。珪石、オイルコークス、銅合金
粉を1:0.37:0.80の割合で混合し、混合粉末
全に4に対し、50チアスフアルドを含むアスファルト
乳剤6%を加え、25酎φ×25順のタブレットヲ製造
する。次いで強粘結炭を含む数I+1【の石炭を配合し
た混合石炭を100メツシー以下に粉砕した原料を珪石
に対し258部用意し、同じく50%アスファルト乳剤
6係を加え、前述のタプレッl−を核として32.5m
mφX32.5罷のタブレットを製造する。これヶ12
0℃で2時間乾燥したのちシャフト炉に装入し、下部か
ら燃9J’b /J″ス全送シこみ最iej*1000
℃まで加熱して、;、2溜しコーソス化する。
コノコークス化したタブレットを内ff: 0.8 +
nφ、簡さ5mのシャフト炉に575 KV/hの割合
で供給し、下方から200 Nm3/hの純削素を3本
ずつの2段の水冷銅羽口を通して吹きこむと炉上部から
COt主成分とするガスが約350℃のi&7t +帆
で発生し炉下部からは5138チを含む畑合金全178
1iihの割合で生ノ戊するので、2時間毎に出湯[]
’lc開いて取り出した。
nφ、簡さ5mのシャフト炉に575 KV/hの割合
で供給し、下方から200 Nm3/hの純削素を3本
ずつの2段の水冷銅羽口を通して吹きこむと炉上部から
COt主成分とするガスが約350℃のi&7t +帆
で発生し炉下部からは5138チを含む畑合金全178
1iihの割合で生ノ戊するので、2時間毎に出湯[]
’lc開いて取り出した。
得られた合金350Kgを第1図の保温炉6に入れ、1
114間かけて一足厘のNす1合で流下lAせる。fd
填塔2は1)11回利用の予熱で十分な温度があるもの
とする。また反応器1も前回処理の溶湯の半基(約13
0Ky)が貯留されている。υIC下した合金ともども
低周波コイルで加熱され1400℃に保だ、nた合金に
1ijJ火物シ:/ス22から図に示されていない気化
器で四1.;を化11素が1.26t/hの割合で供給
1′ され、浴中の珪素と反工し、して二塩化珪素を止し、ル
; JJ”’−塔2で純イ[旨き)1析出器4[1身て
珪素を析出する。
114間かけて一足厘のNす1合で流下lAせる。fd
填塔2は1)11回利用の予熱で十分な温度があるもの
とする。また反応器1も前回処理の溶湯の半基(約13
0Ky)が貯留されている。υIC下した合金ともども
低周波コイルで加熱され1400℃に保だ、nた合金に
1ijJ火物シ:/ス22から図に示されていない気化
器で四1.;を化11素が1.26t/hの割合で供給
1′ され、浴中の珪素と反工し、して二塩化珪素を止し、ル
; JJ”’−塔2で純イ[旨き)1析出器4[1身て
珪素を析出する。
1、J・られた珪−4′、はめ861くりであり、一方
反応器lの//し易中のfI 、、?、はrslj、
l 8チであった、得られた珪−(−&i ;i同含イ
1)徒が0.()4係で1・;1いアルミニウムぐ、・
lのネオ中物の合計も0.2%l、−4ろたず99.8
%以上の純度であっン1(−〇 反応器の残r易rr・団出し微粒化させて(区画させた
のりその粒を(+?(粉砕する。これ全300℃でI’
+llL化水素ガスと反応、54七、イ1)られたガス
を’41’i (Mf塔で処」;11する。残渣中の1
1−素は6%であり、これをシャフト炉に保゛榎する。
反応器lの//し易中のfI 、、?、はrslj、
l 8チであった、得られた珪−(−&i ;i同含イ
1)徒が0.()4係で1・;1いアルミニウムぐ、・
lのネオ中物の合計も0.2%l、−4ろたず99.8
%以上の純度であっン1(−〇 反応器の残r易rr・団出し微粒化させて(区画させた
のりその粒を(+?(粉砕する。これ全300℃でI’
+llL化水素ガスと反応、54七、イ1)られたガス
を’41’i (Mf塔で処」;11する。残渣中の1
1−素は6%であり、これをシャフト炉に保゛榎する。
この処理の前【4・における利用珪系に対し約60%の
収率でトリクロルシランを、約15%の収率で四塩化珪
素が11IらJした残流はそのままシャフト炉に装入す
ることにより残った珪素も兄全に利用される。
収率でトリクロルシランを、約15%の収率で四塩化珪
素が11IらJした残流はそのままシャフト炉に装入す
ることにより残った珪素も兄全に利用される。
実施例の説明の理衿工をたすけるため211j3トIに
実施例1をフローシートの形で示し/こ。内容tま既述
。
実施例1をフローシートの形で示し/こ。内容tま既述
。
のとおpであるが、フローシートによって(伺が完全に
循環すること、および珪石、還元用炭素粉、石炭を原料
として珪素が得られることり−(に塩化水素を補助原料
としてトリクロルシラン、四塩化珪素が1!lられるこ
とか分る。ミた原料の石炭からシーYフト炉に至るー」
:ではいわば石炭ガス化炉の役割を呆すことも分る。
循環すること、および珪石、還元用炭素粉、石炭を原料
として珪素が得られることり−(に塩化水素を補助原料
としてトリクロルシラン、四塩化珪素が1!lられるこ
とか分る。ミた原料の石炭からシーYフト炉に至るー」
:ではいわば石炭ガス化炉の役割を呆すことも分る。
実施例2 鉄合金の処理例
実み山側1と同一の処理工程で、但し珪石、オイルコー
クス、30%フェロシリコy粉6= I : 0.37
:1.08の比率で混合した内核タブレッl”(r有す
る32.5mmφ×3 ’l、 5 mm の+21
n−4のタブレットk $43’+:t L、これtコ
ークス化する。更にこのタブレソ)’ttiil記シャ
フト炉に入れ約50係sti’=む鉄合金全2221(
g/hのにイ!」合で生成する。
クス、30%フェロシリコy粉6= I : 0.37
:1.08の比率で混合した内核タブレッl”(r有す
る32.5mmφ×3 ’l、 5 mm の+21
n−4のタブレットk $43’+:t L、これtコ
ークス化する。更にこのタブレソ)’ttiil記シャ
フト炉に入れ約50係sti’=む鉄合金全2221(
g/hのにイ!」合で生成する。
得られた合金45or<yw第1図の保熱炉6に入れ、
1時間かけて1定量の割合で流下さぜた。充填塔は繰り
返し使用により十分余熱を保イ1している0史に灰地、
’t’、、’r 1も1)1」回処理のfry 113
tの半1]1: (約160に9)がIb’ (i3さ
jL テイル。1400 ’CVC保k した浴湯に+
tgt火物1伎シンス22から四塩化珪素が1、73
t/hの、)jllイ1でIJ()訂され浴中の珪夕)
、と反j心し二塩化珪素を生1〕、充填塔2で純化され
セ1出器4中に比集を析出−jる。しかしなかもこのノ
、7第合イH)られる珪素の純11L?よ7“Il、゛
、く94係イM度でりった。
1時間かけて1定量の割合で流下さぜた。充填塔は繰り
返し使用により十分余熱を保イ1している0史に灰地、
’t’、、’r 1も1)1」回処理のfry 113
tの半1]1: (約160に9)がIb’ (i3さ
jL テイル。1400 ’CVC保k した浴湯に+
tgt火物1伎シンス22から四塩化珪素が1、73
t/hの、)jllイ1でIJ()訂され浴中の珪夕)
、と反j心し二塩化珪素を生1〕、充填塔2で純化され
セ1出器4中に比集を析出−jる。しかしなかもこのノ
、7第合イH)られる珪素の純11L?よ7“Il、゛
、く94係イM度でりった。
そこで8jj2図の二次、1vl!化塔ケ用い、ユB内
にJ l5G2312金属1)喪(41号を元部!して
る・く。これ全光’l1142と析出益4の間に設置し
予熱コイル43′で7トノ工350℃&(l呆りでコー
]′L葡運1iバした。このよう(tQして5i99.
8%以上、F60.08 %以下の珪i’1126Ky
/hの;刊合でイυることができた。
にJ l5G2312金属1)喪(41号を元部!して
る・く。これ全光’l1142と析出益4の間に設置し
予熱コイル43′で7トノ工350℃&(l呆りでコー
]′L葡運1iバした。このよう(tQして5i99.
8%以上、F60.08 %以下の珪i’1126Ky
/hの;刊合でイυることができた。
このとき反Liバ1ン1からQま3201<7/hの、
’411合で51つ30襲SIを3゛むフェロシリコン
が副生ずるが、これは粒状化さぜながら&ig固さぜ、
イ、) c)ノLグこものは粉砕して循環する。
’411合で51つ30襲SIを3゛むフェロシリコン
が副生ずるが、これは粒状化さぜながら&ig固さぜ、
イ、) c)ノLグこものは粉砕して循環する。
以上2つの丈力山例によって述べたように、本発明はシ
ャフト炉を利用して熱効率よく中間γ6度の珪素とi:
’!1 %ニッケル、鉄等との合金rつくり、これから
珪素全抽出し純度のよい珪素をイ1ようとするものであ
る。
ャフト炉を利用して熱効率よく中間γ6度の珪素とi:
’!1 %ニッケル、鉄等との合金rつくり、これから
珪素全抽出し純度のよい珪素をイ1ようとするものであ
る。
本発明ではシャフト炉で多量の石炭またはコークスを使
用し、純化過柱で若干の電力を用いて加熱し珪素を分け
とっている。実施例1,2から大型装置で本発明を実施
した場合は珪素1tをイするために石炭6.5〜8t、
in素3000〜350ONm3および8’k ’A用
電力約5000 kvVh を使用し一方一酸化炭素7
90ONm3およびコークス炉ガスを回収することがで
きる。これらはいづれも燃料として用いうるほか一酸化
炭素はかなり純度が高いので化学会成原料として利用で
きる。このようなプロセスと現在の電気炉法とを比較し
た場合、イl−I央は必ずしも一概にはきめかねるが、
・概ね次のような利点を有する。
用し、純化過柱で若干の電力を用いて加熱し珪素を分け
とっている。実施例1,2から大型装置で本発明を実施
した場合は珪素1tをイするために石炭6.5〜8t、
in素3000〜350ONm3および8’k ’A用
電力約5000 kvVh を使用し一方一酸化炭素7
90ONm3およびコークス炉ガスを回収することがで
きる。これらはいづれも燃料として用いうるほか一酸化
炭素はかなり純度が高いので化学会成原料として利用で
きる。このようなプロセスと現在の電気炉法とを比較し
た場合、イl−I央は必ずしも一概にはきめかねるが、
・概ね次のような利点を有する。
(1)使用電力は少なく熱源を石炭又はコークスで代替
しシャフト炉は石炭ガス化炉的な性格分有し高酸度高純
1■の一酸化炭素が回収できる。
しシャフト炉は石炭ガス化炉的な性格分有し高酸度高純
1■の一酸化炭素が回収できる。
(2) 使用する合金材を循環使用することによって究
局的にシャフト炉で還元される珪素の全量ヲ利用できる
。
局的にシャフト炉で還元される珪素の全量ヲ利用できる
。
(3)生成する珪素純度は実施例1,2にみるように荀
製段階を強化することによって変わるが、一般的にはJ
IS規格の金属珪素よシかなり純度のよいものがイ8ら
れ′電子材オ・1との中間IRF’&のもの寸でイ4ら
れる。
製段階を強化することによって変わるが、一般的にはJ
IS規格の金属珪素よシかなり純度のよいものがイ8ら
れ′電子材オ・1との中間IRF’&のもの寸でイ4ら
れる。
(4)二塩化珪素生成のための炉は4111造上、1j
−(周波または高周波で’ilj、気的に入力するのが
好ましいが純珪素でなく、割、ニッケル、鉄との合金で
あシ、j7+電性がよいため入力が・d易である。
−(周波または高周波で’ilj、気的に入力するのが
好ましいが純珪素でなく、割、ニッケル、鉄との合金で
あシ、j7+電性がよいため入力が・d易である。
(5)二塩化珪素全分取したあとの合金(は、珪素を高
めに抑えた1ん)合は粉砕されやすくシャフト炉への循
環が゛1子易である。
めに抑えた1ん)合は粉砕されやすくシャフト炉への循
環が゛1子易である。
(6) このため鉄は安価なのでともかくとしても1.
111111ニツケルのようにやや’1V7J価な金属
ヲ用いてもほとんどロスろ、しで請環できる。
111111ニツケルのようにやや’1V7J価な金属
ヲ用いてもほとんどロスろ、しで請環できる。
以上の213点でもみられるように本発明i、J:媒体
金属として銅、:b”2、ニッケルを使用していること
が基本的なプロセスの特徴を形成している。
金属として銅、:b”2、ニッケルを使用していること
が基本的なプロセスの特徴を形成している。
二塩化珪素5IC12の四塩化珪素5ICt4と珪素8
1への複分解反応は知られているが本発明tよ俗媒とす
る金属をシャフト炉を介して循環し、熱効率のよいシャ
フトによシ珪緊分を還元できることにl1徴がある。ま
た溶湯浴中で反応させたあと、よシ珪素濃度の高い餅湯
による純化工程により珪素純度を島める方法を提供して
いる。
1への複分解反応は知られているが本発明tよ俗媒とす
る金属をシャフト炉を介して循環し、熱効率のよいシャ
フトによシ珪緊分を還元できることにl1徴がある。ま
た溶湯浴中で反応させたあと、よシ珪素濃度の高い餅湯
による純化工程により珪素純度を島める方法を提供して
いる。
なお本発明を利用する上でもっとも有利なのは銅を用い
る方法でを)る。銅を用いるときは実施例1.2の対比
でもわかるように容易に純度を高めイ!)、更に珪素2
0 % 7+、+度の銅合金は極めて容易に粉砕でき、
合金のり、 Hill性ももっともよく珪素含有612
0%以下の合金からもトリクロルシランを収率高く回収
できるく今一の利点があるからである。
る方法でを)る。銅を用いるときは実施例1.2の対比
でもわかるように容易に純度を高めイ!)、更に珪素2
0 % 7+、+度の銅合金は極めて容易に粉砕でき、
合金のり、 Hill性ももっともよく珪素含有612
0%以下の合金からもトリクロルシランを収率高く回収
できるく今一の利点があるからである。
但し鉄、ニック′ルを用いるときは合金中の珪素濃度を
高めつる利点がありこれら二金属を主成分とした珪素合
金に、第三の合金元素を併用して本発明の利点を更に拡
張できる余地があることは容易に想到できよう。
高めつる利点がありこれら二金属を主成分とした珪素合
金に、第三の合金元素を併用して本発明の利点を更に拡
張できる余地があることは容易に想到できよう。
本発明においで、本文で銅合金の場合で述べたように単
一の溶湯音用いると純度の高い珪素を回収できる反応器
の合金溶湯の珪素濃度は極めて限られてしまい、純珪ス
4の収率は著るしく低下す−ることになる。それ故より
珪素濃度の高い合金と接触させることは必然的な要請で
あるが例えば既述した実施例1ではシャフト炉から得ら
れた溶湯と向流的に接触させることによって他の合金、
珪素原料を用いずに解決している。これによって反応R
:(1は反応により珪素を失ない珪素M’L度の低1ニ
ジた溶湯を甲に使い続けて収率を高め得る訳である。
一の溶湯音用いると純度の高い珪素を回収できる反応器
の合金溶湯の珪素濃度は極めて限られてしまい、純珪ス
4の収率は著るしく低下す−ることになる。それ故より
珪素濃度の高い合金と接触させることは必然的な要請で
あるが例えば既述した実施例1ではシャフト炉から得ら
れた溶湯と向流的に接触させることによって他の合金、
珪素原料を用いずに解決している。これによって反応R
:(1は反応により珪素を失ない珪素M’L度の低1ニ
ジた溶湯を甲に使い続けて収率を高め得る訳である。
また実施例1,2とも向流式反応卦を用いる例を示した
がパッチの溶湯溜を数段用い、純度のよりよい合金溶湯
を逐次低純度の段階に切りかえてゆくような方法も当然
ながら本発明のlil、 #に属するものである。実施
例2の様に別途の純化用原料を用いるとき、その使用量
はイnられる純珪累よりずっと少ないことは当然である
。
がパッチの溶湯溜を数段用い、純度のよりよい合金溶湯
を逐次低純度の段階に切りかえてゆくような方法も当然
ながら本発明のlil、 #に属するものである。実施
例2の様に別途の純化用原料を用いるとき、その使用量
はイnられる純珪累よりずっと少ないことは当然である
。
第1図は本発明を実施するのに用いる装嵌の一例を示す
説1明図である。図中の1は反応器、2は充填塔、3は
保持炉、4は析出器を示す。 第2図は二次純化塔の説明図であり、21i; 3図は
実施例1をフローシートの形で示したもので、本発明の
内容を典型的に示した図である。
説1明図である。図中の1は反応器、2は充填塔、3は
保持炉、4は析出器を示す。 第2図は二次純化塔の説明図であり、21i; 3図は
実施例1をフローシートの形で示したもので、本発明の
内容を典型的に示した図である。
Claims (1)
- 銅、ニッケルまたは鉄のいずれかを主成分とする珪素合
金をシャフト炉を用いて製造し、前記珪素合金の溶融浴
中に四塩化珪素ガスを通じ、発生するガスを該合金浴よ
り珪素含有量が高い珪素又は珪素合金と1回又は数回接
触させて純化し、次いでこの純化ガスを冷却して純度の
よい珪素を製造し、一方残渣の銅、ニッケルまたは鉄の
いずれかを主成分とする合金は冷却後もしくは更に珪素
を除去したのちシャフト炉の装入原料として循環するこ
とを特徴とする珪素の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21152083A JPS60103015A (ja) | 1983-11-10 | 1983-11-10 | 珪素の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21152083A JPS60103015A (ja) | 1983-11-10 | 1983-11-10 | 珪素の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60103015A true JPS60103015A (ja) | 1985-06-07 |
Family
ID=16607265
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21152083A Pending JPS60103015A (ja) | 1983-11-10 | 1983-11-10 | 珪素の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60103015A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009532316A (ja) * | 2006-04-04 | 2009-09-10 | 6エヌ シリコン インク. | 珪素精製方法 |
US8580218B2 (en) | 2009-08-21 | 2013-11-12 | Silicor Materials Inc. | Method of purifying silicon utilizing cascading process |
US8801855B2 (en) | 2007-10-03 | 2014-08-12 | Silicor Materials Inc. | Method for processing silicon powder to obtain silicon crystals |
JP2017507881A (ja) * | 2014-01-23 | 2017-03-23 | コリア リサーチ インスティテュート オブ ケミカル テクノロジー | 金属シリサイドの表面改質方法、表面改質された金属シリサイドを用いた三塩化シランの製造方法及び製造装置 |
-
1983
- 1983-11-10 JP JP21152083A patent/JPS60103015A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009532316A (ja) * | 2006-04-04 | 2009-09-10 | 6エヌ シリコン インク. | 珪素精製方法 |
US8801855B2 (en) | 2007-10-03 | 2014-08-12 | Silicor Materials Inc. | Method for processing silicon powder to obtain silicon crystals |
US8580218B2 (en) | 2009-08-21 | 2013-11-12 | Silicor Materials Inc. | Method of purifying silicon utilizing cascading process |
JP2017507881A (ja) * | 2014-01-23 | 2017-03-23 | コリア リサーチ インスティテュート オブ ケミカル テクノロジー | 金属シリサイドの表面改質方法、表面改質された金属シリサイドを用いた三塩化シランの製造方法及び製造装置 |
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