Способ получения кремния

 

Изобретение относится к способу получения кремния и позволяет упростить процесс и повысить выход. Способ включает восстановление кремнезема в плазменной зоне газового потока . Восстановление осуществляют путем введения порошкообразного кварца, восстанавливающего агента и плазменного газа в печь, заполненную кускообразными графитовыми брикетами, непрерывно подаваемыми в печь по мере их расходования. В качестве восстанавливающего агента используют углеводород или газовую сажу. В качестве плазменного газа используют пропущенный через злектрическую дугу плазменного генератора газ, отходящий из зоны реакции и содержащий окись углерода и водород. 1 з.п.ф-лы. СИ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН (3% (П) (59 4 С 01 В 33/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3559298/23-26 (22) 28..02.83 (33) SE (46) 23.08.87. Бюл. № 31 (71) СКФ Стил Инджиниринг АБ (SE) (72) Свен Сантен и Джон Олоф Эдстрем (sE) (53) 546.28 (088.8) (56) Европейский патент № 0039417, кл. С 01 В 33/02, 1981 ° (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРЕМНИЯ (57) Изобретение относится к способу получения кремния и позволяет упростить процесс и повысить выход. Способ включает восстановление кремнезема в плазменной зоне газового потока. Восстановление осуществляют путем введения порошкообраэного кварца, восстанавливающего агента и плазмен ного газа в печь, заполненную кускообразными графитовыми брикетами, непрерывно подаваемыми в печь по мере их расходования. В качестве восстанавливающего агента используют углеводород или газовую сажу. В качестве плазменного газа используют пропущенный через электрическую дугу плазменного генератора газ, отходящий из зоны реакции и содержащий окись углерода и водород. 1 з.п.ф-лы.

1333229

Изобретение относится к способу получения кремния из порошкового материала, содержащего двуокись кремния.

Цель изобретения — упрощение и удешевление способа и повышения выхода кремния, П р и м- е р 1. Раздробленный кварц . типа горного хрусталя с содержанием 10 примесей меньше, чем 100 млн, и . размером частиц 0,1 мм используют в качестве исходного кремниевого продукта. "Реакционная камера" представляет собой графитовые брикеты. В ка- 15 честве восстанавливающего агента используется пропан (сжиженный продукт .переработки нефти) и в качестве не сущего газа и плазменного газа — очищенный восстанавливающий газ, представляющий собой СО и Н .

Подаваемая электрическая энергия составляет 1000 кВт.ч. Подача исходного материала составляет 2,5 кг Я О в минуту и восстанавливающего аген- 25 та 1,5 кг пропана в минуту.

Всего в эксперименте получено примерно 300 кг высокочистого Si.

Средний расход электроэнергии составляет примерно 15 кВт.ч/кг Si. 30

Эксперимент проведен в небольшом масштабе и тепловые потери поэтому . значительные. Тепловые потери могут быть уменьшены дополнительно за счет извлечения газа, тепловые потери: также значительно уменьшаются на большой установке.

Пример 2. В условиях примера

1 получают высокочистый кремний при использовании в качестве восстанав- 40 ливающего агента порошковоЙ газовой сажи. Подача составляет 1,2 кг газовой сажи в минуту. При этом получают

200 кг высокочистого Я . Средний расход энергии 13,5 кВт.ч/кг полученного 45

Si, Выход кремния достигает в примерах 1 и 2 80Х, Такое ведение процесса дает BQ3можность концентрировать всю последовательность реакции в значительно еграниченной реакционной зоне в направлении, связанном с фурменныи отверстием, посредством чего высокотемпературный объем в процессе может удерживаться очень ограниченным. Это боль. шое преимущество по сравнению с ранее известными процессами, в которых восстановительные реакции осуществляются последовательно, распространяясь на большой печной объем.

При формировании процесса таким образом, что все реакции происходят в реакционной зоне в коксовом материале прямо перед плазменным генератором, реакционная зона может поддерживаться при очень высоком и контролируемом температурном уровне, где преимущественно осуществляется реакция

SiO + 2С вЂ” — " Si + 2СО.

Все реагирующие вещества ЬЯдО

SiO SiC Si С, СО одновременно находятся в зоне реакции, в результате чего вещества SiO и SiC, получающиеся в небольших количествах, немедленно вступают в реакцию следующим образом:

SiO + С вЂ” Si + CO

SiO + SiC 2Si + СО

28з.С + Π— — 3Si + 2СО

Таким образом, окончательные продукты, йокидающие зону реакции, во всех случаях представляют собой жидкий Si и газообразный СО. Предлагаемый процесс нечувствителен к электрическим свойствам исходного материала, что облегчает выбор восстанавливающего агента, Вводимый восстанавливающий агент может представлять собой углеводород, например такой как природный газ, угольная пыль, древесно-угольная пыль, газовая сажа, нефтяной кокс, который может быть очищен, и коксовую мелочь.

Температура, требуемая для процесса, может легко регулироваться с помощью количества электрической энергии, подаваеиой с единицей плазиенного газа,. так что могут поддерживаться оптимальные условия для уменьшения потерь SiO, Так как реакционная камера полностью окружена кусковыи восстанавливающим агентом, то эффективно предотвращается повторное окисление SiO.

Твердый восстанавливающий агент в кускообразном виде непрерывно подается в зону реакции по мере его израсходования.

Кусковой восстанавливающий агент может представлять собой кокс, древесный кокс, нефтяной кокс и/или газовую сажу, а плазменный газ, использующийся в процессе, может состоять из

1333229

Составитель Т.Чиликина

Техред Л.Сердюкова

Редактор Г.Гербер

Корректор Н.Король

Заказ 3853/58 Тираж 455 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035; Москва, Ж-35, .Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4 использующегося в процессе газа, циркулирующего из реакционной зоны, Твердый восстанавливающий агент может представлять собой порошок, 5 превращенный в кусковую форму с помощью связующего, состоящего из С и

Н и возможно О, а также "àõàðoçû. На пилотной установке достигается выход не менее 80X., в то время как по известному способу он не превышает 50K.

Формула изобретения

1. Способ получения кремния, включающий восстановление кремнезема в плазменной зоне газового потока, отличающийся тем, что, с . целью упрощения и удешевления способа и повышения выхода продукта, восстановление осуществляют путем введения порошкообразного кварца, восстанавливающего агента и плазменного газа в печь, заполненную кускообразными графитовыми брикетами, непрерывно подаваемыми в печь по мере их расходования, причем в качестве восстанавливающего агента используют углеводород или газовую сажу, а в каче" стве плазменного газа используют пропущенный через злектрическую дугу плазменного генератора газ, отходящий из зоны реакции и содержащий окись углерода и водород.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что дугу в плазменном генераторе генерируют индуктивно.