JPS6332725B2 - - Google Patents
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Description
本発明は高純度のシリコンの製造方法に関する
ものであり、簡単な操作で安価に高純度のシリコ
ンを製造することを目的とする。
最近のエネルギー源の多様化にともない、特に
太陽電池については、各国とも多大な研究費を投
じ、開発を進めている。太陽電池のシリコン基板
は現在ケイ石（SiO2）を原料とし、これを炭素
と混合して電気炉（アーク炉）で還元して金属シ
リコンを製造し、原料としている。このようにし
て造られた金属シリコンはケイ石の還元のために
大なる電力を必要とし、しかも得られるシリコン
の純度は97〜98％程度で低い。従つて太陽電池に
必要なシリコンの純度（不純物濃度が10-9〜
10-11）を得るためには、さらに多くの精製工程
を必要とし、必然的に太陽電池は高価なものとな
る。一方半導体用シリコンもエレクトロニクスの
発展に伴ないその使用量は非常に増大しつゝあ
る。
本発明者等は珪素源として珪弗化アルカリを使
用し、これに金属アルミニウムを加え加熱してシ
リコンを生成せしめ、純精なシリコンを製造する
方法について種々研究した。
従来、珪弗化アルカリとアルミニウムを900℃
程度に加熱反応させ、シリコンとアルミニウムの
合金を製造する方法は古くから知られている。本
発明者等はこの反応に関し原料の組成比、配合比
および反応温度を種々変化し、生成する金属シリ
コンの製造割合、純度などを調査したところ、反
応条件を適当に選択すれば公知の方法に較べ、遥
かに低温度で即ちアルミニウムとシリコンの共融
温度以下の温度で極めて効率的に金属シリコンを
製造することが可能であることを知見した。
次に試薬珪弗化ナトリウム（純度98％以上）と
試薬金属アルミニウム（純度99.99％以上）およ
び試薬弗化ナトリウム（純度98％以上）または試
薬珪弗化カリウムと試薬金属アルミニウムを下記
第１表および第２表に示す割合に混合し、電気炉
中で同様に示す温度で１時間加熱して反応せし
め、生成物を３％塩酸で溶解し不溶物を濾過洗浄
して、第１表および第２表に示す如き結果を得
た。
The present invention relates to a method for producing high-purity silicon, and aims to produce high-purity silicon at low cost with simple operations. With the recent diversification of energy sources, all countries are investing large amounts of research funds to develop solar cells in particular. Silicon substrates for solar cells are currently made from silica (SiO 2 ), which is mixed with carbon and reduced in an electric furnace (arc furnace) to produce metallic silicon. Metallic silicon produced in this way requires a large amount of electricity to reduce the silica stone, and the purity of the silicon obtained is low at around 97-98%. Therefore, the purity of silicon required for solar cells (impurity concentration is 10 -9 ~
10 -11 ) requires many more purification steps, which inevitably makes the solar cells expensive. On the other hand, the amount of silicon used for semiconductors is increasing significantly as electronics develops. The present inventors used alkali silicofluoride as a silicon source, added metal aluminum to it and heated it to generate silicon, and conducted various research on methods for manufacturing pure silicon. Conventionally, alkali silicofluoride and aluminum were heated to 900℃.
A method of producing an alloy of silicon and aluminum by subjecting them to a moderate heating reaction has been known for a long time. The present inventors investigated the production ratio, purity, etc. of the metal silicon produced by varying the composition ratio, compounding ratio, and reaction temperature of the raw materials regarding this reaction, and found that if the reaction conditions are appropriately selected, the known method can be used. In comparison, it has been found that it is possible to produce metallic silicon extremely efficiently at a much lower temperature, that is, at a temperature below the eutectic temperature of aluminum and silicon. Next, add the reagent sodium silifluoride (purity 98% or higher), reagent metal aluminum (purity 99.99% or higher) and reagent sodium fluoride (purity 98% or higher) or reagent potassium silifluoride and reagent metal aluminum as shown in Table 1 below. The mixture was mixed in the proportions shown in Table 2, heated in an electric furnace at the same temperature for 1 hour to react, the product was dissolved in 3% hydrochloric acid, and the insoluble matter was filtered and washed. The results shown in the table were obtained.
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】
第１表および第２表より金属アルミニウムと珪
弗化アルカリに弗化アルカリを添加または添加せ
ずに特定割合に配合し、400℃以上、シリコンと
アルミニウムの共融温度未満に加熱すれば、混合
割合の相違によりシリコンおよびフルオロアルミ
ン酸塩の混合物またはシリコン、フルオロアルミ
ン酸塩およびAlF3混合物を極めて簡単に得られ
ることが認められる。そしてこの際の生成物よ
り、フルオロアルミン酸塩およびまたはAlF3を
除去した後のシリコンは何れも高純度であるが、
その収率は珪弗化アルカリ金属アルミニウムの配
合割合および加熱温度により相違することが認め
られる。
本発明におけるシリコンの生成反応は次式(1)、
(2)および(3)に示す如く原料である珪弗化アルカリ
（R2SiF6、Ｒ：Na、Ｋ、Li）が弗化アルカリ
（RF）とSiF4（gas）に分解し、このSiF4が金属ア
ルミニウムと置換反応しシリコンと弗化アルミニ
ウムを生じ、弗化アルミニウムは珪弗化アルカリ
が分解してできた弗化アルカリと反応してフルオ
ロアルミン酸塩を生成する反応と考えられる。
R2SiF6→2RF＋SiF4 (1)
3SiF4＋4Al→3Si＋4AlF3 (2)
aRF＋bAlF3→RcAlFdフルオロアルミン酸
塩 (3)
生成するフルオロアルミン酸塩は(1)式のRFと
(2)式のAlF3の量比によつて決まり、生成してく
るフルオロアルミン酸塩｛（RF）n（AlF3）o｝（１
種類とは限らない（第３表参照））に対してどち
らかの成分が過剰の場合には弗化アルカリ（RF）
あるいは弗化アルミニウム（AlF3）がフルオロ
アルミン酸塩と共存する。[Table] From Tables 1 and 2, metal aluminum and alkali silicofluoride are mixed in a specific ratio with or without addition of alkali fluoride, and heated to 400°C or higher and below the eutectic temperature of silicon and aluminum. For example, it has been observed that by varying the mixing proportions, mixtures of silicon and fluoroaluminate or mixtures of silicon, fluoroaluminate and AlF 3 can be obtained very easily. From the products at this time, the silicon after removing the fluoroaluminate and/or AlF 3 is of high purity,
It is recognized that the yield varies depending on the blending ratio of the alkali metal aluminum silicofluoride and the heating temperature. The silicon production reaction in the present invention is expressed by the following formula (1):
As shown in (2) and (3), the raw material alkali silicofluoride (R 2 SiF 6 , R: Na, K, Li) decomposes into alkali fluoride (RF) and SiF 4 (gas), and this SiF It is thought that 4 undergoes a substitution reaction with metal aluminum to produce silicon and aluminum fluoride, and aluminum fluoride reacts with alkali fluoride produced by decomposition of alkali fluorosilicide to produce fluoroaluminate. R 2 SiF 6 →2RF+SiF 4 (1) 3SiF 4 +4Al→3Si+4AlF 3 (2) aRF+bAlF 3 →RcAlFd fluoroaluminate (3) The generated fluoroaluminate is the RF of formula (1)
The fluoroaluminate produced {(RF) n (AlF 3 ) o } (1
Alkali fluoride (RF) is used if either component is in excess (regardless of the type (see Table 3)).
Alternatively, aluminum fluoride (AlF 3 ) coexists with fluoroaluminate.
【表】
(1)式においてR2SiF41モルが分解して生成した
SiF4が完全にアルミニウムと反応すれば生成した
RFとAlF3の比はRF／AlF3＝3/2（モル比）であ
り、SiF4が揮散する場合があることを考慮すると
RF／AlF3≧3/2（モル比）となる。
従つてＫ、Liの場合には第３表のようにRF／AlF3
≧3/2のフルオロアルミン酸塩が生成するので
AlF3が残つてフルオロアルミン酸塩と共存する
ことはない。RF／AlF3のモル比が３を越えた場合に
はRFが余る。
また(2)式において必要な量以上のAlが存在す
る場合にはAlが未反応のまま残存する。
Naの場合にはNaF／AlF3のモル比が5/3以下ではフ
ルオロアルミン酸塩とAlF3が共存し、5/3以上で
はAlF3は全量がフルオロアルミン酸塩を形成す
る。NaF／AlF3のモル比が３を越えればNaFがフルオ
ロアルミン酸塩と共存する。これをNa2SiF6とAl
の比で考えるとAlF3がフルオロアルミン酸塩と
共存しなくなるのは、NaF／AlF3のモル比が5/3の時
なのでこの場合のNa2SiF6／Alのモル比を計算する
と
NaSiF6→2NaF＋SiF4
SiF4＋XAl→XAlF3＋YSi＋ZSiF4
NaF／AlF3＝５／３＝２／Ｘ Ｘ＝６／５
Na2SiF6／Alのモル比が５／６の時であり、こ
のモル比が５／６以下ではAlF3がフルオロアル
ミン酸塩と共存する。更にNa2SiF6／Alのモル比
が３／４以下になるとAlが未反応のまま残存す
る。
本発明はこれらの知見に基くものであつて、珪
弗化アルカリと金属アルミニウム粉末の混合物を
400℃以上アルミニウムとシリコンの共融温度
（575℃）未満で反応せしめた後未反応物および副
生物を除去することを特徴とする高純度シリコン
の製造方法である。
本発明に使用する珪弗化アルカリはNa、Ｋま
たはLi元素の珪弗化物であつて、金属アルミニウ
ムとともにその形状は粉末状、粒状、塊状、はく
状の何れのものも使用可能であるが、粒度が粗な
る場合には未反応の珪弗化アルカリや金属アルミ
ニウムが残るので通常粉末状のものを使用する。
珪弗化アルカリと金属アルミニウムとの混合比
は任意であるが、未反応物を少くするためには、
モル比で３：２〜３：６の範囲が好ましい。３：
２より珪弗化アルカリが多く配合されるとSiF4の
揮散および弗化アルカリの生成が起り、シリコン
の収率が低下する。また３：６よりアルミニウム
の配合が多いとアルミニウムが大量に残り不経済
である。反応温度は400℃以上とシリコンとアル
ミニウムの共融点（575℃）未満の間で行なう。
共融温度以上ではシリコンとアルミニウムの合金
ができ高純度のシリコンは得られない。また400
℃以下ではシリコンの収率が低下するので好まし
くない。
本発明における加熱反応は反応温度が比較的低
いので、どんな雰囲気でも使用可能であるが、大
気中ではアルミニウムや生成するシリコンが酸化
する恐れがあるため、減圧またはアルゴン等の不
活性ガス雰囲気で行なうことが好ましい。また本
発明においては配合原料を成形して加熱反応せし
めることが好ましい。配合原料を粉体のまゝ加熱
処理するときは、粉体の中心部への熱の伝達効率
は悪いが、この配合原料を成形すると粒子間隙に
熱ガスが流通するために熱の伝達効率が良くな
り、加熱に要する時間が短縮される。
本発明における加熱反応時間は数10分以上で充
分である。
本発明においてAlF3が生成しない場合には弗
化アルカリとフルオロアルミン酸塩は酸または塩
溶液例えば塩酸、硫酸、塩化アルミニウム、硫酸
アルミニウムなどで処理すれば、容易に溶解する
から、処理溶液を濾過すれば、シリコンを分離で
きる。一方AlF3が生成する場合には、AlF3は水
に対する溶解度が小さく、酸にも溶け難いので、
シリコンとの分離は困難であるが、この場合は、
生成物を酸または塩類溶液で処理した後の残渣を
AlF3の昇華温度（1200℃）以上に加熱し、AlF3
を揮散せしめることにより高純度のシリコンを得
ることができる。またAlF3の生成の如何に拘ら
ず、本発明における生成物を1000℃以上に加熱す
ることにより、シリコン以外の生成物を昇華、分
解、揮散せしめることができ、高純度のシリコン
を得ることができる。この際加熱を減圧下で行な
うと、上記昇華、分解、揮散処理温度を900℃程
度に下げることができる。さらにまた本発明の生
成物をシリコンの溶融温度以上に加熱して、シリ
コンとシリコン以外のものの溶融層を形成せしめ
た後冷却し、それぞれに分離し、高純度のシリコ
ンを得ることもできる。
次に生成物中にAlF3が副生する場合には原料
混合物中に弗化アルカリを添加して加熱処理する
ことにより生成するAlF3をフルオロアルミン酸
塩に変えることができる。
一例をあげるとNa2SiF63モルとAl4モルの反応
は
15Na2SiF6＋20Al→15Si＋6Na5Al3F14＋2AlF3
となりAlF3を生成するが、これに対し充分な量
のNaFが存在する場合には
3Na2SiF6＋4Al＋6NaF→3Si＋4Na3AlF6
または
9Na2SiF6＋12Al＋2NaF→9Si＋4Na5Al3F14
が生成し、これらの生成物は酸または塩溶液に溶
解するのでシリコンとの分離は容易になる。
このようにしてシリコンを分離したフルオロア
ルミン酸塩溶液にSiO2を加えて煮沸濃縮すると
珪弗化アルカリの沈澱が得られ、これは再度循環
使用することができる。
本発明によれば原料として用いる珪弗化アルカ
リおよび金属アルミニウムは高純度のものが安価
に入手できるので、高純度のシリコンを経済的に
製造することができる。
実施例 １
珪弗化ナトリウム（純度95％）と金属アルミニ
ウム（純度99.9％）の微粉及び粒を第４表のよう
に配合し、メノウ乳鉢でよく混合した後電気炉で
560℃、１時間加熱した。また珪弗化ナトリウム
を金属アルミニウム箔にはさみ560℃、１時間電
気炉で加熱した。その結果第４表に示す生成鉱物
が得られ、この生成物を10％塩酸溶液で処理した
後残渣を分離して得た物はシリコンであり、その
純度は99.9％以上であつた。[Table] In formula (1), 1 mole of R 2 SiF 4 was decomposed and produced.
Formed when SiF 4 completely reacts with aluminum
The ratio of RF and AlF 3 is RF/AlF 3 = 3/2 (molar ratio), and considering that SiF 4 may volatilize,
RF/AlF 3 ≧3/2 (molar ratio). Therefore, in the case of K and Li, fluoroaluminate with RF/AlF 3 ≧3/2 is generated as shown in Table 3.
No AlF 3 remains to coexist with the fluoroaluminate. When the molar ratio of RF/AlF 3 exceeds 3, RF is left over. In addition, when Al exists in an amount greater than the amount required in formula (2), Al remains unreacted. In the case of Na, when the NaF/AlF 3 molar ratio is 5/3 or less, fluoroaluminate and AlF 3 coexist, and when it is 5/3 or more, the entire amount of AlF 3 forms fluoroaluminate. If the molar ratio of NaF/AlF 3 exceeds 3, NaF coexists with the fluoroaluminate. This is combined with Na 2 SiF 6 and Al
Considering the ratio, AlF 3 no longer coexists with fluoroaluminate when the molar ratio of NaF/AlF 3 is 5/3, so if we calculate the molar ratio of Na 2 SiF 6 /Al in this case, we get NaSiF 6 →2NaF＋SiF 4 SiF 4 +XAl→XAlF 3 +YSi＋ZSiF 4 NaF／AlF 3 =5/3=2/X X=6/5 When the molar ratio of Na 2 SiF 6 /Al is 5/6, this molar ratio At 5/6 or less, AlF 3 coexists with fluoroaluminate. Furthermore, when the molar ratio of Na 2 SiF 6 /Al becomes 3/4 or less, Al remains unreacted. The present invention is based on these findings, and uses a mixture of alkali fluorosilicide and metallic aluminum powder.
This is a method for producing high-purity silicon, which is characterized by removing unreacted substances and by-products after reacting at a temperature of 400°C or higher and lower than the eutectic temperature of aluminum and silicon (575°C). The alkali silicofluoride used in the present invention is a silicofluoride of the elements Na, K, or Li, and can be used in any form, including metal aluminum, in the form of powder, granules, lumps, or flakes. If the particle size is coarse, unreacted alkali fluorosilicate and metal aluminum remain, so a powder is usually used. The mixing ratio of the alkali silicofluoride and metal aluminum is arbitrary, but in order to reduce the amount of unreacted materials,
The molar ratio is preferably in the range of 3:2 to 3:6. 3:
If more alkali fluorosilicate is blended than in 2, volatilization of SiF 4 and generation of alkali fluoride occur, resulting in a decrease in silicon yield. Furthermore, if the ratio of aluminum is greater than 3:6, a large amount of aluminum remains and is uneconomical. The reaction temperature is between 400°C or higher and below the eutectic point of silicon and aluminum (575°C).
Above the eutectic temperature, an alloy of silicon and aluminum is formed and high purity silicon cannot be obtained. 400 again
If the temperature is below 0.degree. C., the yield of silicon decreases, which is not preferable. The heating reaction in the present invention has a relatively low reaction temperature, so it can be used in any atmosphere, but since there is a risk of oxidation of aluminum and silicon produced in the air, it is carried out under reduced pressure or in an inert gas atmosphere such as argon. It is preferable. Further, in the present invention, it is preferable to shape the blended raw materials and cause them to react by heating. When heat-treating blended raw materials in powder form, the heat transfer efficiency to the center of the powder is poor; however, when this blended raw material is molded, hot gas flows between the particles, which improves heat transfer efficiency. and the time required for heating is shortened. A heating reaction time of several tens of minutes or more is sufficient in the present invention. In the present invention, if AlF 3 is not generated, the alkali fluoride and fluoroaluminate can be easily dissolved by treatment with an acid or salt solution such as hydrochloric acid, sulfuric acid, aluminum chloride, aluminum sulfate, etc., so the treatment solution can be filtered. Then you can separate the silicon. On the other hand, when AlF 3 is generated, AlF 3 has low solubility in water and is difficult to dissolve in acids.
Separation from silicon is difficult, but in this case,
The residue after treating the product with acid or salt solution
Heating above the sublimation temperature of AlF 3 (1200℃), AlF 3
High purity silicon can be obtained by volatilizing it. Regardless of whether AlF 3 is produced, by heating the product of the present invention to 1000°C or higher, products other than silicon can be sublimated, decomposed, and volatilized, making it possible to obtain high-purity silicon. can. At this time, if the heating is performed under reduced pressure, the temperature for the above-mentioned sublimation, decomposition, and volatilization treatments can be lowered to about 900°C. Furthermore, it is also possible to obtain highly pure silicon by heating the product of the present invention above the melting temperature of silicon to form a molten layer of silicon and something other than silicon, and then cooling and separating each layer. Next, when AlF 3 is produced as a by-product in the product, the AlF 3 produced can be converted into a fluoroaluminate by adding an alkali fluoride to the raw material mixture and heat-treating the mixture. For example, the reaction between 3 moles of Na 2 SiF 6 and 4 moles of Al results in the following: 15Na 2 SiF 6 +20Al→15Si+6Na 5 Al 3 F 14 +2AlF 3 to produce AlF 3 , but if a sufficient amount of NaF is present 3Na 2 SiF 6 + 4Al + 6NaF → 3Si + 4Na 3 AlF 6 or 9Na 2 SiF 6 + 12Al + 2NaF → 9Si + 4Na 5 Al 3 F 14 is generated, and these products are dissolved in acid or salt solutions, making it easy to separate them from silicon. . When SiO 2 is added to the fluoroaluminate solution from which silicon has been separated in this way and the solution is boiled and concentrated, a precipitate of alkali silicofluoride is obtained, which can be recycled again. According to the present invention, high-purity alkali silicofluoride and metal aluminum used as raw materials can be obtained at low cost, so that high-purity silicon can be produced economically. Example 1 Fine powder and grains of sodium silicofluoride (95% purity) and metal aluminum (99.9% purity) were mixed as shown in Table 4, mixed well in an agate mortar, and then heated in an electric furnace.
Heated at 560°C for 1 hour. Further, sodium silicofluoride was sandwiched between metal aluminum foils and heated at 560°C for 1 hour in an electric furnace. As a result, the produced minerals shown in Table 4 were obtained, and the product was treated with a 10% hydrochloric acid solution and the residue was separated to obtain silicon, with a purity of 99.9% or more.
【表】
を得た。
実施例 ２
珪弗化カリウム（純度95％）および金属アルミ
ニウム微粉（＜44μ）または珪弗化リチウム（純
度90％）および金属アルミニウム微粉（＜44μ）
をそれぞれモル比で３：４の割合で配合し、メノ
ウ乳鉢で混合した後タブレツト状に加圧成形した
ものをアルゴン雰囲気にした電気炉中で500℃、
１時間加熱した。得られた生成物を塩酸で溶解
し、残渣を分離して得たシリコンは純度99.9％以
上、収率99％であつた。
実施例 ３
工業規模のリン酸肥料製造工程で回収された
Na2SiF6（純度90％）530ｇと金属アルミニウム粉
末（粉末度44μ以下）100ｇおよびNaF（純度98％
以上）の混合物を磁製皿に入れたものを最高温度
550℃のトンネル炉内で１時間処理した。この生
成物はシリコンとチオライトであり、これを１％
塩化アルミニウム水溶液および硫酸で処理し、残
渣を分離して得たシリコンの純度はいずれも99.9
％以上であり、収率はそれぞれ約95％および97％
であつた。
実施例 ４
珪弗化ナトリウム（実施例１と同じ）１モル、
珪弗化カリウム（実施例２と同じ）２モルおよび
金属アルミニウム（実施例３と同じ）３モルの割
合で混合したものを窒素雰囲気の電気炉内で500
℃、３時間加熱したところSi、氷晶石、チオライ
ト、K3AlF6、KAlF4の混合物が得られた。これ
を５％の塩酸で処理した残渣は純度99.9％以上の
シリコンであり収率は98％であつた。
実施例 ５
実施例１において加熱生成物を塩酸で処理して
残渣を分離して得た濾液に純度97％の無水珪酸を
濾液中のAl成分に対しモル比で約１：１となる
様に加えて煮沸し、冷却後濾過してNa2SiF6を得
た。このNa2SiF6は実施例１の配合原料として循
環使用することができ、実施例１と同様のシリコ
ンを得た。
実施例 ６
実施例１で得たNo.１試料及び実施例２で得た試
料（いずれも塩酸処理前）をそれぞれ黒鉛のルツ
ボに入れ電気炉でAr雰囲気中で1500℃に15分加
熱溶融し、冷却した後ルツボから試料を取り出し
たところ、シリコンとシリコン以外の２層に分か
れ冷却後容易にシリコンのみを分離することがで
きた。このシリコンの純度は何れも99.9％以上で
あつた。
実施例 ７
実施例１で得たNo.１試料及び実施例２で得た試
料（いずれも塩酸処理前）をそれぞれ黒鉛のルツ
ボに入れ、電気炉で1200℃、３時間加熱したとこ
ろ、いずれもルツボ内にはシリコンのみが残りこ
のシリコンの純度は何れも99.9％以上であつた。
実施例 ８
実施例１で得たNo.１試料および実施例２で得た
試料（いずれも塩酸処理前）をそれぞれ黒鉛ルツ
ボに入れ10-2torrの真空中で950℃で３時間加熱
したところ、ルツボ内にはシリコンのみが残り、
このシリコンの純度は何れも99.9％以上であつ
た。[Table] was obtained.
Example 2 Potassium silicofluoride (95% purity) and fine metal aluminum powder (<44μ) or lithium silicofluoride (90% purity) and fine metal aluminum powder (<44μ)
were mixed in a molar ratio of 3:4, mixed in an agate mortar, and then press-molded into tablets.
Heated for 1 hour. The resulting product was dissolved in hydrochloric acid and the residue was separated to obtain silicon with a purity of 99.9% or more and a yield of 99%. Example 3 Recovered during industrial scale phosphate fertilizer manufacturing process
530g of Na 2 SiF 6 (purity 90%), 100g of metal aluminum powder (powder size 44μ or less) and NaF (purity 98%)
(above) mixture in a porcelain dish at the highest temperature.
It was treated in a tunnel furnace at 550°C for 1 hour. This product is silicon and thiolite, which is 1%
The purity of silicon obtained by treating with aluminum chloride aqueous solution and sulfuric acid and separating the residue is 99.9.
% and the yields are about 95% and 97% respectively
It was hot. Example 4 1 mol of sodium silicofluoride (same as Example 1),
A mixture of 2 moles of potassium silicofluoride (same as in Example 2) and 3 moles of metal aluminum (same as in Example 3) was heated to 500% in an electric furnace in a nitrogen atmosphere.
℃ for 3 hours, a mixture of Si, cryolite, thiolite, K 3 AlF 6 and KAlF 4 was obtained. The residue obtained by treating this with 5% hydrochloric acid was silicon with a purity of 99.9% or more, and the yield was 98%. Example 5 In Example 1, the heated product was treated with hydrochloric acid and the residue was separated, and silicic anhydride with a purity of 97% was added to the filtrate at a molar ratio of about 1:1 to the Al component in the filtrate. The mixture was added and boiled, cooled and filtered to obtain Na 2 SiF 6 . This Na 2 SiF 6 could be recycled as a blending raw material in Example 1, and the same silicon as in Example 1 was obtained. Example 6 Sample No. 1 obtained in Example 1 and sample obtained in Example 2 (both before hydrochloric acid treatment) were placed in a graphite crucible and heated and melted at 1500°C for 15 minutes in an Ar atmosphere in an electric furnace. When the sample was taken out from the crucible after cooling, it was separated into two layers: silicon and non-silicon, and only silicon could be easily separated after cooling. The purity of this silicon was 99.9% or higher. Example 7 Sample No. 1 obtained in Example 1 and sample obtained in Example 2 (both before hydrochloric acid treatment) were placed in graphite crucibles and heated at 1200°C for 3 hours in an electric furnace. Only silicon remained in the crucible, and the purity of this silicon was over 99.9%. Example 8 Sample No. 1 obtained in Example 1 and sample obtained in Example 2 (both before hydrochloric acid treatment) were placed in a graphite crucible and heated at 950°C for 3 hours in a vacuum of 10 -2 torr. , only silicon remains in the crucible,
The purity of this silicon was 99.9% or higher.
Claims (1)
合物を400℃以上、シリコンとアルミニウムの共
融温度（575℃）未満で加熱処理した後、未反応
物および副生物を除去することを特徴とする高純
度シリコンの製造方法。 ２ 珪弗化アルカリ：金属アルミニウムをモル比
にて３：２〜３：６の割合に配合することを特徴
とする上記第１項記載の高純度シリコンの製造方
法。 ３ 珪弗化アルカリ：金属アルミニウムをモル比
にて３：２〜３：６の割合にて配合して加熱処理
した後シリコン以外の生成物（未反応物を含む）
を酸または塩溶液で処理することを特徴とする上
記第１項記載の高純度シリコンの製造方法。 ４ 珪弗化アルカリ：金属アルミニウムをモル比
にて３：２〜３：６の割合にて配合して加熱処理
した後生成物を900℃以上、シリコンの溶融温度
以下に加熱することを特徴とする上記第１項記載
の高純度シリコンの製造方法。 ５ 珪弗化アルカリ：金属アルミニウムをモル比
で３：２〜３：６の割合に配合して加熱処理した
後、生成物をシリコンの溶融温度以上に加熱溶融
して、シリコンをシリコン以外の成分から分離す
ることを特徴とする上記第１項記載の高純度シリ
コンの製造方法。 ６ 珪弗化アルカリのアルカリ元素としてＫ，
NaまたはLiの何れか一種を使用することを特徴
とする上記第１項記載の高純度シリコンの製造方
法。 ７ 珪弗化ナトリウム５モルに対し金属アルミニ
ウムが６モルより多い場合、この配合物に、予め
反応により副生する弗化アルミニウムをフルオロ
アルミン酸塩にするに要する量以上の弗化アルカ
リを添加することを特徴とする上記第１項記載の
高純度シリコンの製造方法。 ８ 珪弗化アルカリおよび金属アルミニウムの混
合物を400℃以上、シリコンとアルミニウムの共
融温度（575℃）未満で加熱処理した後、生成し
たシリコンと副生するフルオロアルミン酸塩を分
離後、フルオロアルミン酸塩とSiO2より珪弗化
アルカリを合成して、これを原料として循環使用
することを特徴とする高純度シリコンの製造方
法。 ９ 珪弗化アルカリ：金属アルミニウムをモル比
にて３：２〜３：６の割合に配合することを特徴
とする上記第８項記載の高純度シリコンの製造方
法。 １０ 珪弗化アルカリのアルカリ元素としてＫ，
NaまたはLiの何れか一種を使用することを特徴
とする上記第８項記載の高純度シリコンの製造方
法。 １１ 珪弗化ナトリウム５モルに対し金属アルミ
ニウムが６モルより多い場合、この配合物に、予
め反応により副生する弗化アルミニウムをフルオ
ロアルミン酸塩にするに要する量以上の弗化アル
カリを添加することを特徴とする上記第８項記載
の高純度シリコンの製造方法。[Claims] 1. After heating a mixture of alkali silicofluoride and metal aluminum at a temperature of 400°C or higher and lower than the eutectic temperature of silicon and aluminum (575°C), unreacted substances and by-products are removed. A unique method for producing high-purity silicon. 2. The method for producing high-purity silicon according to item 1 above, characterized in that alkali silicofluoride:aluminum metal is blended in a molar ratio of 3:2 to 3:6. 3. After mixing alkali silicofluoride and metal aluminum in a molar ratio of 3:2 to 3:6 and heat-treating, products other than silicon (including unreacted materials) are produced.
2. The method for producing high-purity silicon according to item 1 above, which comprises treating the silicon with an acid or salt solution. 4 Alkali fluorosilicide: Aluminum metal is blended in a molar ratio of 3:2 to 3:6 and the product is heated to a temperature of 900°C or higher and below the melting temperature of silicon. The method for producing high-purity silicon according to item 1 above. 5 Alkali silicofluoride: Aluminum metal is mixed in a molar ratio of 3:2 to 3:6 and heat treated, and then the product is heated and melted to a temperature higher than the melting temperature of silicon to convert silicon into components other than silicon. 2. The method for producing high-purity silicon according to item 1 above, wherein the method comprises separating the silicon from 6 K as an alkali element in alkali silicofluoride,
The method for producing high-purity silicon according to item 1 above, characterized in that one of Na or Li is used. 7. If the amount of aluminum metal is more than 6 moles per 5 moles of sodium silifluoride, add alkali fluoride in an amount greater than the amount required to convert the aluminum fluoride by-produced by the reaction into a fluoroaluminate salt in advance. The method for producing high-purity silicon according to item 1 above. 8 After heat-treating a mixture of alkali silicofluoride and metallic aluminum at a temperature of 400°C or higher and lower than the eutectic temperature of silicon and aluminum (575°C), the silicon produced and the fluoroaluminate as a by-product are separated, and then the fluoroaluminium A method for producing high-purity silicon, which is characterized by synthesizing alkali silicofluoride from an acid salt and SiO 2 and recycling this as a raw material. 9. The method for producing high-purity silicon according to item 8 above, characterized in that alkali silicofluoride:aluminum metal is blended in a molar ratio of 3:2 to 3:6. 10 K as an alkali element in alkali silicofluoride,
9. The method for producing high-purity silicon according to item 8 above, characterized in that one of Na or Li is used. 11 If the amount of aluminum metal is more than 6 moles per 5 moles of sodium silicofluoride, add alkali fluoride in an amount greater than the amount required to convert the aluminum fluoride by-produced by the reaction into a fluoroaluminate salt in advance. 9. The method for producing high-purity silicon according to item 8 above.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8464980A JPS5711815A (en) | 1980-06-24 | 1980-06-24 | Preparation of high purity silicon |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8464980A JPS5711815A (en) | 1980-06-24 | 1980-06-24 | Preparation of high purity silicon |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5711815A JPS5711815A (en) | 1982-01-21 |
| JPS6332725B2 true JPS6332725B2 (en) | 1988-07-01 |
Family
ID=13836546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8464980A Granted JPS5711815A (en) | 1980-06-24 | 1980-06-24 | Preparation of high purity silicon |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5711815A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103395785A (en) * | 2013-07-18 | 2013-11-20 | 贵州省产品质量监督检验院 | Method for preparing polycrystalline silicon by reducing sodium fluosilicate with sodium |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3310828A1 (en) * | 1983-03-24 | 1984-09-27 | Bayer Ag, 5090 Leverkusen | METHOD FOR PRODUCING SILICON |
| JPH0741995B2 (en) * | 1988-07-06 | 1995-05-10 | 日鉄鉱業株式会社 | Dust scattering prevention method and device in belt conveyor transportation system |
-
1980
- 1980-06-24 JP JP8464980A patent/JPS5711815A/en active Granted
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103395785A (en) * | 2013-07-18 | 2013-11-20 | 贵州省产品质量监督检验院 | Method for preparing polycrystalline silicon by reducing sodium fluosilicate with sodium |
| CN103395785B (en) * | 2013-07-18 | 2014-12-31 | 贵州省产品质量监督检验院 | Method for preparing polycrystalline silicon by reducing sodium fluosilicate with sodium |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5711815A (en) | 1982-01-21 |
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