DE102014007354B4 - Process for processing residues from the mechanical treatment of silicon products - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Aufbereiten von Rückständen aus der mechanischen Bearbeitung von Siliziumprodukten für eine nachfolgende Silan Synthese, wobei die Rückstände wenigstens Silizium, Kohlenstoff enthaltende Partikel und metallische Bestandteile aufweisen, mit folgenden Schritten:Kontaktieren der Rückstände mit einer Ätzflüssigkeit, die metallische Bestandteile auflöst nicht aber Silizium oder die Kohlenstoff enthaltenden Partikel;wenigstens teilweises Trennen der Ätzflüssigkeit mit darin gelösten Metallen von ungelösten Partikeln aus wenigstens Silizium und Kohlenstoff enthaltenden Partikeln;wenigstens teilweises Trennen von Silizium Partikeln und Kohlenstoff enthaltende Partikeln unter Verwendung einer Schwerflüssigkeit mit ZnBrin Wasser und/oder Alkohol;wenigstens teilweises Entfernen von Oxiden von der Oberfläche der Silizium Partikel;Schmelzen der Siliziumpartikel;Einleiten des geschmolzenen Siliziums in eine Prozesskammer, wobei das geschmolzene Silizium beim Einleiten in die Prozesskammer über eine Gasströmung zerstäubt wird, und anschließend zum Boden der Prozesskammer oder eines daran befestigten Auffangbehälters fällt, wobei die Prozessbedingungen in der Prozesskammer, insbesondere die Gasströmung zum Zerstäuben des Siliziums so eingestellt werden, dass sich das zerstäubte Silizium während des freien Falls wenigstens teilweise verfestigt.A method for treating residues from the mechanical processing of silicon products for a subsequent silane synthesis, the residues comprising at least silicon, carbon-containing particles and metallic constituents, comprising the steps of: contacting the residues with an etching liquid which dissolves metallic constituents but not silicon or at least partially separating the etching liquid with metals dissolved therein from undissolved particles of at least silicon and carbon-containing particles; at least partially separating particles containing silicon and carbon using a heavy liquid with ZnBrin water and / or alcohol; at least partially removing of oxides from the surface of the silicon particles; melting the silicon particles; introducing the molten silicon into a process chamber, wherein the molten silicon is injected upon introduction i n the process chamber is atomized by a gas flow, and then falls to the bottom of the process chamber or a collecting container attached thereto, wherein the process conditions in the process chamber, in particular the gas flow for atomizing the silicon are adjusted so that the atomized silicon during the free fall at least partially solidified.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufbereiten von Rückständen aus der mechanischen Bearbeitung von Siliziumprodukten, insbesondere für eine nachfolgende Silansynthese, wobei die Rückstände wenigstens Silizium, Kohlenstoff enthaltende Partikel, wie zum Beispiel Siliziumcarbid und/oder Diamant, und metallische Bestandteile aufweisen. Der Begriff der Silansynthese, wie er hier verwendet wird, soll die unterschiedlichsten Synthesen umfassen, insbesondere zu Methylsilan, Monosilan, Chlorsilan, Methylchlorsilan.The present invention relates to a method for processing residues from the mechanical processing of silicon products, in particular for a subsequent silane synthesis, wherein the residues comprise at least silicon, carbon-containing particles, such as silicon carbide and / or diamond, and metallic constituents. The term silane synthesis as used herein is intended to encompass a wide variety of syntheses, in particular to methyl silane, monosilane, chlorosilane, methylchlorosilane.

Für die Herstellung von Halbleiterbauelementen und Solarzellen wird heute in großem Volumen (über 200000 t/Jahr) Silizium als Basismaterial verwendet. Das Silizium wird zunächst aus Quarz gewonnen und in einem carbothermischen Schmelzverfahren zu sogenanntem metallurgischem Silizium (mg-Si) weiterverarbeitet. Die dabei aus der Schmelze gewonnenen Siliziumblöcke werden zu kleinen Partikeln gemahlen und dienen als Ausgangsmaterial für den nächsten Schritt, die Herstellung von Polysilizium. Diese Herstellung kann zum Beispiel eine Silan Synthese mit einer anschließenden Zersetzung in hochreines Silizium aufweisen, wie zum Beispiel beim Siemens-Verfahren. Hierbei wird für die Herstellung von Polysilizium aus metallurgischem Silizium eine Reaktion des Silizium mit Chlorwasserstoff zur Bildung von Trichlorsilan sowie anderen Produkten bewirkt. Das Trichlorsilan wird nach einer Destillation und Trennung von den anderen Produkten an beheizten Reinstsiliziumstäben in Silizium und andere Produkte zersetzt, wobei sich das Silizium an den Reinstsiliziumstäben niederschlägt. Obwohl hier die Trichlorsilansynthese genannt ist, ist die Herstellung von Polysilizium auch auf anderem Wege bekannt, welche eine andere Form der Silansynthese einsetzen.For the production of semiconductor devices and solar cells, silicon is currently used as a base material in large volumes (over 200,000 t / year). The silicon is first obtained from quartz and further processed in a carbothermic melting process to form so-called metallurgical silicon (mg-Si). The silicon blocks obtained from the melt are ground to small particles and serve as starting material for the next step, the production of polysilicon. This preparation may, for example, have a silane synthesis followed by decomposition into high purity silicon, such as the Siemens process. In this case, a reaction of the silicon with hydrogen chloride to form trichlorosilane and other products is effected for the production of polysilicon from metallurgical silicon. The trichlorosilane is decomposed into silicon and other products after distillation and separation from the other products on heated ultra-pure silicon rods, with the silicon precipitating on the high-purity silicon rods. Although trichlorosilane synthesis is mentioned here, the production of polysilicon is also known in other ways, which use a different form of silane synthesis.

Während mg-Si metallische und sonstige Verunreinigungen im Bereich von ca. 1% bis 2% enthält, lassen sich bei der Herstellung von Polysilizium Reinheitsgrade von 6N bis 10N erreichen. Diese hohen Reinheitsgrade sind die Grundlage für den Einsatz des Grundstoffs Silizium als Halbleiter für Anwendungen in der Halbleiterindustrie und in der Photovoltaik. Auf der Basis dieser Reinheit können die elektrischen Eigenschaften des Halbleitermaterials Silizium durch gezielte Zugabe von sogenannten Dotierstoffen in äußerst kleinen Mengen sehr kontrolliert verändert werden, was dann erst die Herstellung von elektronischen Bauelementen wie Halbleiterchips und Solarzellen ermöglicht.While mg-Si contains metallic and other impurities in the range of about 1% to 2%, purity levels of 6N to 10N can be achieved in the production of polysilicon. These high levels of purity are the basis for the use of the basic silicon as semiconductor for applications in the semiconductor industry and in photovoltaics. On the basis of this purity, the electrical properties of the semiconductor material silicon can be changed very controlled by the targeted addition of so-called dopants in extremely small amounts, which then enables the production of electronic components such as semiconductor chips and solar cells.

In einer industriellen Fertigung solcher Bauelemente sind den eigentlichen Halbleiter-Prozessierungsschritten allerdings noch folgende Verfahrensschritte vorgeschaltet: Das hochreine Polysilizium wird zunächst wieder aufgeschmolzen und zu sogenannten Ingots weiterverarbeitet. Im sog. Multi-Verfahren wird dabei Polysilizium in einem Tiegel aufgeschmolzen und als einen quaderförmigen Block (Multi-Ingot) durch Abkühlung kristallisiert. Dieses Verfahren wird in der Photovoltaik eingesetzt. Im sogenannten Mono-Verfahren werden Einkristalle aus einer Schmelze gezogen. Dieses Verfahren liefert ein hochqualitativeres Material und wird sowohl in der Halbleiterindustrie als auch in der Photovoltaik angewendet. In beiden Fällen werden durch das Abtrennen von Randstücken dann sogenannte Bricks hergestellt, aus denen dann Siliziumscheiben mit einer Dicke von 180 - 210 µm (in der Photovoltaik) und 650-750 µm (bei der Halbleiterindustrie) gefertigt werden. Die Erfindung bezieht sich auf die Siliziummaterial-Verluste, die beim Herstellen dieser Siliziumscheiben, zum Beispiel durch Sägen der Bricks, entstehen. Eine Wiederverwendung ist wirtschaftlich äußerst interessant, da jährlich sehr große Mengen (über 70000 t/Jahr) an hochreinem Material in diesem Verfahrensschritt verlorengehen. Bisher beschriebene Verfahren sind meist in einem industriellen Fertigungsmaßstab nicht praktisch umsetzbar oder nicht wirtschaftlich anwendbar und werden deswegen in der Praxis nicht eingesetzt.In an industrial production of such components, the actual semiconductor processing steps, however, are preceded by the following process steps: The high-purity polysilicon is first melted again and further processed to form so-called ingots. In the so-called multi-process polysilicon is melted in a crucible and crystallized as a block-shaped block (multi-ingot) by cooling. This process is used in photovoltaics. In the so-called mono-process single crystals are pulled from a melt. This process provides a higher quality material and is used in both the semiconductor and photovoltaic industries. In both cases, the removal of edge pieces then produces so-called bricks, from which silicon wafers with a thickness of 180-210 μm (in photovoltaics) and 650-750 μm (in the semiconductor industry) are produced. The invention relates to the silicon material losses incurred in making these silicon wafers, for example by sawing the bricks. Reuse is economically very interesting, since annually very large quantities (over 70,000 t / year) are lost to high-purity material in this process step. Previously described methods are usually not practicable or economically viable in an industrial production scale and are therefore not used in practice.

Ein wichtiger Schlüsselprozess bei der Herstellung der Siliziumscheiben für die Halbleiterindustrie und die Photovoltaik ist das Drahtsägen, welches vorgenannte Bricks als Ausgangsmaterial nutzt. Beim Drahtsägeverfahren wird dabei zum überwiegenden Teil mit Metalldrähten und einer Siliziumkarbid-Suspension (Slurry), typischerweise basierend auf Siliziumkarbid (eg. SiC F600) und Polyethylenglykol (PEG200), gesägt. Hierbei wird insbesondere beim Herstellen von Siliziumscheiben in der Photovoltaik ein sehr hoher Prozentsatz (bis zu 45%) des hochreinen Siliziummaterials mechanisch erodiert und findet sich nachfolgend in der gebrauchten Sägesuspension wieder. Für die Rückgewinnung von Siliziumkarbid originärer Körnung und der Flüssigkeit (PEG) sind heute bereits unterschiedliche technische Verfahren im Einsatz, welche sich hauptsächlich auf eine Aufbreitung der Slurry beziehen.An important key process in the production of silicon wafers for the semiconductor industry and photovoltaics is wire sawing, which uses the aforementioned bricks as the starting material. In the case of the wire sawing process, the majority of these are sawn with metal wires and a silicon carbide suspension (slurry), typically based on silicon carbide (eg SiC F600) and polyethylene glycol (PEG200). Here, in particular when producing silicon wafers in photovoltaics, a very high percentage (up to 45%) of the high-purity silicon material is mechanically eroded and is subsequently found again in the used sawing suspension. For the recovery of silicon carbide of original grain size and the liquid (PEG), different technical processes are already in use today, which mainly relate to a spreading of the slurry.

Es bleibt eine wenigstens teilentwässerte Mischung aus Silizium und Siliziumkarbid mit weiteren Verunreinigungen, insbesondere metallischen Verunreinigungen, zurück, die üblicherweise nicht mehr in der Halbleiterindustrie oder der Photovoltaik Verwendung findet. Eine solche Mischung wird im Folgenden als „Rückstand aus der mechanischen Bearbeitung von Siliziumprodukten“ bezeichnet und stellt ein konkretes mögliches Ausgangsmaterial für das nachfolgend beschriebene Verfahren dar. Neben den Rückständen aus Sägeprozessen entstehen weiterhin noch andere siliziumhaltige Rückstände aus anderen Schleif- und Schneide-Prozessen innerhalb der Halbleiterindustrie, wie auch in der kristallinen Photovoltaik. Diese Rückstände sind je nach Ihrer Herkunft unterschiedlich stark mit verschiedenen Verunreinigungen kontaminiert. Um sie wiederverwenden zu können, müssen diese Verunreinigungen auf ein von der Weiterverwendung abhängiges Maß verringert werden. Auch diese Schleif- und Schneiderückstände können als ein Rückstand aus der mechanischen Bearbeitung von Siliziumprodukten bezeichnet werden, der als Ausgangsmaterial für das beschriebene Verfahren dienen kann. Durch die Entfernung einer Flüssigphase aus gebrauchten Schneid- bzw. Kühlflüssigkeiten entstehen auch beim Diamantdrahtsägen vergleichbare Mischungen. Die in diesem Abschnitt erläuterten Rückstände werden im Folgenden zusammenfassend als „Rückstände aus der mechanischen Silizium-Bearbeitung“ bezeichnet und ihnen ist gemeinsam, dass sie Silizium, Kohlenstoff enthaltende Partikel, wie zum Beispiel Siliziumcarbid und/oder Diamant, und metallische Bestandteile aufweisen.It remains an at least partially dewatered mixture of silicon and silicon carbide with other impurities, especially metallic impurities, back, which is usually no longer used in the semiconductor industry or photovoltaic use. Such a mixture is hereinafter referred to as "residue from the mechanical processing of silicon products" and represents a concrete possible starting material for the method described below. In addition to the residues from sawing still arise other silicon-containing residues from other grinding and cutting processes within the semiconductor industry, as well as in the crystalline Photovoltaics. Depending on their origin, these residues are contaminated to different degrees with varying degrees of contamination. In order to be able to reuse them, these impurities must be reduced to a degree that depends on the re-use. These grinding and cutting residues can also be referred to as a residue from the mechanical processing of silicon products, which can serve as starting material for the process described. The removal of a liquid phase from used cutting or cooling liquids also produces comparable mixtures in diamond wire sawing. The residues discussed in this section are collectively referred to herein as "mechanical silicon machining residues" and have in common that they contain silicon carbonaceous particles, such as silicon carbide and / or diamond, and metallic constituents.

Ein solcher Rückstand enthält, wenn er zum Beispiel dem Slurry-Sägen entstammt, typischerweise 25-35% Restfeuchte, 20-30% SiC, 34-50% Silizium, 8-12% Eisen, 1-3% Kohlenstoff (vorwiegend als PEG), 10-15% SiO2. Daneben können noch Kupfer und Zink, sowie Diamant, das als Abrasiv genutzt wurde und Nickel, das häufig zur Bindung der Diamanten dient, enthalten sein. Die Partikelgröße liegt für gewöhnlich bei 0-5µm, wobei insbesondere aber auch größere SiC Partikel bis 15µm vorkommen.Such residue, for example, when derived from slurry sawing, typically contains 25-35% residual moisture, 20-30% SiC, 34-50% silicon, 8-12% iron, 1-3% carbon (predominantly PEG). , 10-15% SiO 2 . In addition, copper and zinc, as well as diamond, which was used as abrasive and nickel, which often serves to bond the diamonds may be included. The particle size is usually 0-5μm, but in particular larger SiC particles up to 15μm occur.

In der Patentliteratur sind einige Ansätze zur Wiederverwendung von Silizium, meist aus gebrauchter Sägesuspension, beschrieben. In der US 6,780,665 A ist beispielsweise ein Verfahren beschrieben, welches isolierte Siliziumpartikel aus gebrauchter Sägesuspension mit einem Bindemittel zusammenhält. Das Bindemittel soll dann in einem weiteren Prozessschritt wieder entfernt und das Silizium nach einem Sinterprozess wieder als Grundmaterial für die Herstellung von Solarzellen zur Verfügung gestellt werden. Da für die Herstellung von Halbleiterbauelementen wie Solarzellen sehr hohe Reinheiten erforderlich sind, diese aber durch ein solches Verfahren wenn überhaupt nur sehr schwierig oder nur unwirtschaftlich zu erreichen sind, haben solche Verfahren bisher keine nennenswerte Verbreitung am Markt erlangt.The patent literature describes some approaches to the reuse of silicon, mostly from used sawing suspension. In the US 6,780,665 A For example, a method is described which holds isolated silicon particles from used sawing suspension together with a binder. The binder should then be removed again in a further process step and the silicon be made available again as a base material for the production of solar cells after a sintering process. Since very high purities are required for the production of semiconductor components such as solar cells, but these can be achieved by such a process, if at all, only with great difficulty or only uneconomically, such processes have hitherto received no appreciable spread on the market.

Ein weiteres Verfahren, welches sich auf eine Aufarbeitung einer gebrauchten Sägesuspension bezieht, ist in der US 8,231,006 B2 beschrieben. Wiederum soll bei dem Verfahren direkt aus der Sägesuspension hochreines Silizium isoliert werden, um es als Polysilizium im Ingoting Prozess (oder einem ähnlichen Prozess) einzusetzen. Dies ergibt sich unter anderem aus den verwendeten Begriffen „solar grade material“ und den in den angeblich erzielbaren Reinheitsgraden von weniger als „50 ppma Kohlenstoffgehalt und weniger als 150 ppma Metallgehalt“. Es dürfte mit den im Patent beschriebenen Verfahren jedoch wenn überhaupt ohne zusätzliche, nicht genannte Maßnahmen eine große Herausforderung sein, die angegebenen Reinheiten zu erzielen. Darauf weisen zum Beispiel die nachfolgenden Veröffentlichungen hin:

  1. 1) J Air Waste Manag Assoc. 2013 May; 63(5):521-7. Tsai TH, Shih YP, Wu YF , Recycling silicon wire-saw slurries, die insbesondere eine effektive Trennung von Si und SiC als schwierig erachtet;
  2. 2) Yen-Chih Lin, Teng-Yu Wang, Chung-Wen Lan, Clifford Y. Tai, Recovery of silicon powder from kerf loss slurry by centrifugation, Powder Technology 200 (2010) 216-223 : die beim Zentrifugieren eine Reinheit von Si von 90.8 Gewicht% bei einer 74.1% Ausbeute für realistisch hält;
  3. 3) US 2010 02 84 885 A1 (Wang): Wang beschreibt ein Trennverfahren für Si und SiC unter Einsatz eines Zentrifugierverfahrens mit einer Schwerflüssigkeit, bei dem die höchste erzielbare Reinheit des Siliziums bei 91 Gewicht% bei einer Ausbeute von 73% liegt. „However, the effect of centrifugation for separating silicon is limited. No matter how the operating variables are adjusted, such as specific gravity of liquid, centrifugation time and solid concentration, the purity of silicon cannot be efficiently improved. Thus, the highest purity of silicon by centrifugation is merely 91 weight percentage (wt %) with a recovery of 73%.“
  4. 4) Final Report on EC Project, RE-Si- CLE, „Recycling of Silicon Waste from PV Production Cycle“, Project funded by the European Community under the „Competitive and Sustainable Growth Programme“, 2002 to 2004, Project No. NNE5-2001-00175: In dem Bericht wurde darauf hingewiesen, dass bei der Aufbereitung von Siliziumrückständen zwar Fortschritte bei der Reduzierung von Eisen unter <0,1% gemacht wurden, aber eine Abtrennung von insbesondere kleinen SiC Partikeln mit einer Größe von <1um noch nicht gelöst ist.
Another method, which relates to a processing of a used Sägesuspension is in the US 8,231,006 B2 described. Again, in the process, high-purity silicon is to be isolated directly from the sawing suspension in order to use it as polysilicon in the ingoting process (or a similar process). This results, inter alia, from the terms used "solar grade material" and the allegedly achievable degrees of purity of less than "50 ppma carbon content and less than 150 ppma metal content". However, with the methods described in the patent, it would be a great challenge, if at all without additional measures not mentioned, to achieve the indicated purities. This is indicated, for example, by the following publications:
  1. 1) J Air Waste Manag Assoc. 2013 May; 63 (5): 521-7. Tsai TH, Shih YP, Wu YF , Recycling silicon wire-saw slurries, which in particular considers an effective separation of Si and SiC difficult;
  2. 2) Yen-Chih Lin, Teng-Yu Wang, Chung-Wen Lan, Clifford Y. Tai, Recovery of silicon powder from slurry slurry, Powder Technology 200 (2010) 216-223 which, on centrifugation, considers a purity of Si of 90.8% by weight to be realistic in a 74.1% yield;
  3. 3) US 2010 02 84 885 A1 (Wang): Wang describes a separation process for Si and SiC using a centrifugal process with a heavy liquid in which the highest achievable purity of the silicon is 91% by weight with a yield of 73%. However, the effect of centrifugation for separating silicon is limited. Liquidity, centrifugation time and solid concentration, the purity of silicon can not be improved. Thus, the highest purity of silicon by centrifugation is 91% (wt%) with a recovery of 73%. "
  4. 4) Final Report on EC Project, RE-SICLE, "Recycling of Silicon Waste from PV Production Cycle", Project funded by the European Community under the "Competitive and Sustainable Growth Program", 2002 to 2004, Project no. NNE5-2001-00175: The report noted that, while the processing of silicon residues made progress in reducing iron below <0.1%, separation of small SiC particles as small as <1 μm still occurred is not solved.

Eine Aufbereitung von Sägerückständen für ein direktes Siliziumrecycling für einen Ingoting Prozess konnte sich daher bisher nicht durchsetzen. Bisher werden solche wie im Patent US 8,231,006 B2 beschriebene Verfahren daher nur teilweise im Bereich Recycling der Sägesuspension eingesetzt (also zur Rückgewinnung der SIC-Partikel und der Flüssigkeit), nicht aber im Bereich des Siliziumrecyclings.A reprocessing of saw residue for a direct silicon recycling for an ingoting process could therefore not prevail so far. So far, such as in the patent US 8,231,006 B2 described method therefore only partially used in the field of recycling the sawing suspension (ie for the recovery of the SIC particles and the liquid), but not in the field of silicon recycling.

Die Patentanmeldungen US 2010 00 32 630 A1 bzw. US 2010 00 61 913 A1 , die sich ebenfalls mit einer Aufbereitung von Sägerückständen beschäftigen, gehen davon aus, dass es praktisch nicht möglich ist, die für das Ingoting geforderte Reinheit zu erreichen. Es wird daher vorgeschlagen, einen weiteren Reinigungsschritt durch Überführung in die Gasphase sowie weitere Prozessschritte durchzuführen. Es wird in diesen Publikationen aber auch auf die technischen Herausforderungen beim Umgang mit dem entstehenden extrem feinkörnigen Siliziumstaub hingewiesen, ohne eine Lösung hierfür anzubieten.The patent applications US 2010 00 32 630 A1 or. US 2010 00 61 913 A1 , which also deals with a treatment of Saw residues, assume that it is practically impossible to achieve the purity required for ingoting. It is therefore proposed to carry out a further purification step by conversion into the gas phase and further process steps. However, these publications also refer to the technical challenges involved in dealing with the resulting extremely fine-grained silicon dust, without offering a solution for this.

Ein weiteres Problem, dass sich bei der Aufbereitung von Sägerückständen ergibt, aber nicht von allen Veröffentlichungen hierzu aufgegriffen wird ist, ist die Oxidbildung bei Siliziumstäuben, welche eine sinnvolle weitere Verwendung verhindern kann. Das am meisten verbreitete Verfahren zur Oxidentfernung ist eine Ätzung der Siliziumstäube mit Flusssäure (HF). Die ist beispielsweise auch in der US 8,231,006 B2 explizit als ein wichtiger Teilschritt des Gesamtprozesses zum Siliziumrecycling aus Sägerückständen benannt. Der Einsatz von Flusssäure ist aber bekannterweise mit umweltschädlichen Abfallprodukten verbunden und somit möglichst zu vermeiden.Another problem that arises in the processing of saw residue, but is not taken up by all publications to this is the oxide formation in silicon dusts, which can prevent meaningful further use. The most common method of oxide removal is to etch silicon dusts with hydrofluoric acid (HF). This is for example also in the US 8,231,006 B2 explicitly named as an important step in the overall process for silicon recycling from sawdust. However, the use of hydrofluoric acid is known to be associated with environmentally harmful waste products and thus to avoid as possible.

Ferner ist auf die DE 10 2011 100 844 A1 hingewiesen, die ein Verfahren zum Entfernen von Verunreinigungen aus metallurgischem Silizium aufweist mit den Schritten: Schmelzen des metallurgischen Siliziums, Einleiten des geschmolzenen Siliziums in eine Prozesskammer, wobei das geschmolzene Silizium beim Einleiten über eine Gasströmung zerstäubt wird, und anschließend zum Boden der Prozesskammer fällt, Erzeugen einer reaktiven Atmosphäre in der Prozesskammer, wobei die reaktive Atmosphäre ein Prozessgas enthält, das mit Verunreinigungen in dem geschmolzenen Silizium reagiert, um diese aus dem geschmolzenen Silizium zu entfernen.Further, on the DE 10 2011 100 844 A1 which comprises a method for removing contaminants from metallurgical silicon, comprising the steps of: melting the metallurgical silicon, introducing the molten silicon into a process chamber, wherein the molten silicon is atomized when introduced via a gas flow, and then falls to the bottom of the process chamber, Generating a reactive atmosphere in the process chamber, wherein the reactive atmosphere includes a process gas that reacts with impurities in the molten silicon to remove them from the molten silicon.

Ferner zeigt die DE 33 43 406 A1 ein spezielles mehrere Schritte umfassendes Verfahren zur Reinigung von Silizium, wobei einer der Schritte zerkleinertes Silizium mit einer schweren Trennflüssigkeit zusammenbringt, die im Verhältnis zu reinem Silizium eine Dichte aufweist, die ausreicht, um eine auf Dichteunterschieden beruhende Trennung des Siliciums von Verunreinigungen zu bewirken und eine ausreichend niedrige Viskosität besitzt, um eine rasche Trennung der zerkleinerten Teilchen unter Krafteinwirkung zu ermöglichen.Furthermore, the shows DE 33 43 406 A1 a special multi-step process for purifying silicon, wherein one of the steps combines shredded silicon with a heavy separation liquid that has a density relative to pure silicon sufficient to effect density-differential separation of the silicon from impurities has sufficiently low viscosity to allow rapid separation of the crushed particles under force.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzusehen, die wenigstens eines der oben genannten Probleme überwindet. Insbesondere soll ein effizientes Recycling von Silizium aus Rückständen der mechanischen Silizium-Bearbeitung vorgesehen werden. Alternativ oder auch zusätzlich sollen auch umweltschädliche Abfallprodukte bei einer Oxidentfernung von Siliziumoberflächen reduziert oder verhindert werden.The present invention is therefore based on the object of providing a method and a device which overcomes at least one of the above-mentioned problems. In particular, an efficient recycling of silicon from residues of mechanical silicon processing should be provided. Alternatively or additionally, even environmentally harmful waste products should be reduced or prevented in an oxide removal of silicon surfaces.

Erfindungsgemäß wird die obige Aufgabe durch ein Verfahren zum Aufbereiten von Rückständen aus der mechanischen Bearbeitung von Siliziumprodukten nach Anspruch 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich unter Anderem aus den Unteransprüchen.According to the invention the above object is achieved by a method for processing residues from the mechanical processing of silicon products according to claim 1. Other embodiments of the invention will become apparent inter alia from the dependent claims.

Bei einem Verfahren zum Aufbereiten von Rückständen aus der mechanischen Bearbeitung von Siliziumprodukten für eine nachfolgende Silan Synthese, enthalten die Rückstände wenigstens Silizium, Kohlenstoff enthaltende Partikel und metallische Bestandteile und es sind die folgenden Schritte vorgesehen: Kontaktieren der Rückstände mit einer Ätzflüssigkeit, die metallische Bestandteile auflöst nicht aber Silizium oder die Kohlenstoff enthaltenden Partikel, wenigstens teilweises Trennen der Ätzflüssigkeit mit darin gelösten Metallen von ungelösten Partikeln aus wenigstens Silizium und Kohlenstoff enthaltenden Partikeln, wenigstens teilweises Trennen von Silizium Partikeln und Kohlenstoff enthaltende Partikeln, wenigstens teilweises Entfernen von Oxiden von der Oberfläche der Silizium Partikel, Schmelzen der Siliziumpartikel, Einleiten des geschmolzenen Siliziums in eine Prozesskammer, wobei das geschmolzene Silizium beim Einleiten in die Prozesskammer über eine Gasströmung zerstäubt wird, und anschließend zum Boden der Prozesskammer oder eines daran befestigten Auffangbehälters fällt, wobei die Prozessbedingungen in der Prozesskammer, insbesondere die Gasströmung zum Zerstäuben des Siliziums so eingestellt werden, dass sich das zerstäubte Silizium während des freien Falls wenigstens teilweise verfestigt. Für das wenigstens teilweise Trennen von Silizium Partikeln und Kohlenstoff enthaltende Partikeln wird eine Schwerflüssigkeit mit ZnBr2 in Wasser und/oder Alkohol eingesetzt. Diese ermöglicht zum Beispiel eine Sink-Schwimm Trennung mit guter Trennung der Partikel bei Einsatz eine Schwerflüssigkeit die weniger Umweltschädlich ist als die üblich verwendeten.In a method for processing residues from the mechanical working of silicon products for a subsequent silane synthesis, the residues contain at least silicon, carbon-containing particles and metallic constituents and the following steps are provided: contacting the residues with an etching liquid which dissolves metallic constituents but not silicon or the carbon-containing particles, at least partially separating the etchant with dissolved metals from undissolved particles of at least silicon and carbon-containing particles, at least partially separating silicon particles and carbon-containing particles, at least partially removing oxides from the surface of the silicon Particles, melting the silicon particles, introducing the molten silicon into a process chamber, wherein the molten silicon when introducing into the process chamber via a gas flow ze is then dusted, and then falls to the bottom of the process chamber or a collecting container attached thereto, wherein the process conditions in the process chamber, in particular the gas flow for atomizing the silicon are adjusted so that the atomized silicon at least partially solidified during the free fall. For the at least partial separation of silicon particles and carbon-containing particles, a heavy liquid with ZnBr 2 in water and / or alcohol is used. This allows, for example, a sink-float separation with good separation of the particles when using a heavy liquid that is less harmful to the environment than the commonly used.

Ein solches Verfahren sieht insgesamt ein industriell einsetzbares Verfahren vor, welches Silizium aus den Rückständen aus der mechanischen Silizium-Bearbeitung heraustrennt und in eine geeignete Form für eine Silansynthese bringt. Insbesondere ist ohne übermäßigen Einsatz möglich die hierfür erforderliche Reinheit des Siliziums zu gewährleisten, welche es ermöglicht, den Rohstoff Silizium wieder in die Wertschöpfungskette der Produktion zurückzuführen, wobei gleichzeitig in geeigneter Weise für eine Silansynthese handhabbare Siliziumkügelchen geformt werden.All in all, such a method provides an industrially usable method which separates silicon from the residues from mechanical silicon processing and brings it into a suitable form for silane synthesis. In particular, it is possible to ensure the necessary purity of the silicon without excessive use, which makes it possible to return the raw material silicon back into the value-added chain of production, at the same time being formed in a suitable manner for silane synthesis manageable silicon spheres.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden bei die Entfernung von Oxiden von der Oberfläche der Siliziumpartikel die Siliziumpartikel im Unterdruck auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes der Siliziumpartikel auf wenigstens 800°C, insbesondere auf eine Temperatur im Bereich von 1000 bis 1100°C erwärmt, wobei der Unterdruck und die Temperatur so abgestimmt sind, dass Siliziumoxide von den Siliziumpartikeln sublimieren und abgeleitet werden können. Hierdurch wird eine Chemiefreie Oxidentfernung ermöglicht. Die Ableitung kann automatisch über eine angeschlossene Vakuumpumpe erfolgen, die bevorzugt auf einen Druck kleiner als der Dampfdruck von Siliziumoxid bei der Temperatur eingestellt ist. Da die so gereinigten Partikel gleich dem Aufschmelzen zugeführt werden können, ist das Verfahren auch energetisch günstig. Bevorzugt sollte die Überführung von der Oxidentfernung zur Schmelze so ausgeführt sein, dass eine maximale Abkühlung von 100°C zwischen der Oxidentfernung und dem Zuführen zum Schmelzvorgang auftritt.In a preferred embodiment, the removal of oxides from the Surface of the silicon particles, the silicon particles in the vacuum to a temperature below the melting point of the silicon particles to at least 800 ° C, in particular heated to a temperature in the range of 1000 to 1100 ° C, wherein the negative pressure and the temperature are adjusted so that silicon oxides of the silicon particles sublimate and can be derived. This allows a chemical-free oxide removal. The discharge can be carried out automatically via a connected vacuum pump, which is preferably set to a pressure less than the vapor pressure of silicon oxide at the temperature. Since the particles thus cleaned can be fed to the same melting, the process is also energetically favorable. Preferably, the transfer from the oxide removal to the melt should be carried out so that a maximum cooling of 100 ° C occurs between the oxide removal and the feeding to the melting process.

Bevorzugt ist eine mehrstufige Erwärmung mit abnehmendem Druck vorgesehen, wodurch zunächst eine Entfernung der Restfeuchte und anschließend eine Oxidentfernung ermöglicht werden. Durch getrennte Absaugungen bei den unterschiedlichen Temperaturbereichen ist eine Trennung der entfernten Stoffe möglich.Preference is given to a multi-stage heating with decreasing pressure, whereby first a removal of the residual moisture and then an oxide removal are made possible. By separate suction at the different temperature ranges, a separation of the removed substances is possible.

Für einen im Wesentlichen kontinuierlicher Betrieb und eine möglichst direkte Zuführung in die Schmelze werden die Partikel bei einer Ausführungsform während der Erwärmung in Bewegung gehalten und insbesondere durch einen langgestreckten Prozessraum hindurch gefördert werden.For an essentially continuous operation and as direct as possible a feed into the melt, in one embodiment the particles are kept in motion during the heating and in particular are conveyed through an elongated process space.

Eine größenabhängige Trennung der Partikel kann zusätzlich oder auch alternativ auch durch eine entsprechende Filterung erreicht werden.A size-dependent separation of the particles can be achieved additionally or alternatively also by a corresponding filtering.

Um zusätzlich ohne Einsatz von Chemie SiC Partikel aus dem Prozess zu entnehmen ist bei einer Ausführungsform vorgesehen, dass das geschmolzene Silizium vor dem Einleiten in die Prozesskammer mit einem Element, das aus SiC besteht oder eine SiC Beschichtung aufweist, in Kontakt gebracht wird, um in der Schmelze enthaltendes SiC wenigstens teilweise an dem Element aufzunehmen. Bevorzugt werden das Element und die Schmelze aus Silizium während des Kontakts relativ zueinander bewegt.In order additionally to remove SiC particles from the process without the use of chemicals, it is provided in one embodiment that the molten silicon is brought into contact with an element which consists of SiC or has an SiC coating before being introduced into the process chamber at least partially incorporating the melt-containing SiC to the element. Preferably, the element and the melt of silicon are moved relative to each other during the contact.

Für eine Silansynthese werden die Prozessbedingungen in der Prozesskammer, insbesondere die Gasströmung zum Zerstäuben der Schmelze so eingestellt, dass im Wesentlichen sphärische Siliziumpartikel mit einer mittleren Partikelgröße von 20 µm bis 600 µm entstehen. Solche Siliziumkügelchen sind besonders für eine nachfolgende Trichlorsilansynthese geeignet.For silane synthesis, the process conditions in the process chamber, in particular the gas flow for atomizing the melt, are adjusted so that essentially spherical silicon particles having an average particle size of 20 μm to 600 μm are formed. Such silicon spheres are particularly suitable for subsequent trichlorosilane synthesis.

Das in der Erfindung beschriebene Verfahren kombiniert mehrere zum Teil bekannte Verfahrensschritte in einer neuen Prozesssequenz, die ein Recycling von Silizium aus Rückständen der mechanischen Bearbeitung von Siliziumprodukten erlaubt. Hierbei werden Siliziumkügelchen mit einer reproduzierbaren gleichmäßigen Größenverteilung erzeugt, welche als Ersatz für gemahlenes metallurgisches Silizium als Ausgangsmaterial für eine Silansynthese im Rahmen der eingangs beschriebenen Polysiliziumproduktion oder zum Beispiel auch eine Müller-Rochow-Synthese eingesetzt werden können. Der für diese Anwendungen erlaubte Restgehalt an Metall, Siliziumkarbid, Siliziumoxid und sonstigen Verunreinigungen ist hoch genug, so dass die beschriebene Prozesssequenz ohne besondere Maßnahmen mit vergleichsweise einfachen Prozessschritten im industriellen Maßstabe realisierbar ist.The process described in the invention combines several process steps, some of which are known, in a new process sequence which allows recycling of silicon from residues of mechanical processing of silicon products. Here, silicon spheres are produced with a reproducible uniform size distribution, which can be used as a replacement for ground metallurgical silicon as a starting material for a silane synthesis in the context of polysilicon production described above or, for example, a Müller-Rochow synthesis. The residual content of metal, silicon carbide, silicon oxide and other impurities permitted for these applications is high enough so that the described process sequence can be implemented on an industrial scale without any special measures with comparatively simple process steps.

Das Verfahren ist anwendbar für verschiedenste Rückstände aus der mechanischen Siliziumbearbeitung, vor allem für Sägereste aus Slurry- und Diamant-Sägeprozess. Es erlaubt ein sinnvolles Silliziumrecycling und bietet in der Polysiliziumproduktion im Vergleich zur Verwendung von gemahlenem metallurgischen Silizium als Ausgangsmaterial den Vorteil, dass der Prozess reproduzierbarer ist, da die Eingangsstoffe Siliziumkügelchen eine gleichmäßige und einstellbare Größenverteilung besitzen. Da die Rückstände aus hochreinen Siliziumprodukten stammen sind Verunreinigungen wie Bor, Phosphor oder Aluminium nicht zu erwarten. Ferner erlaubt das Verfahren einen gezielten Einbau eines Katalysators zum Beispiel im Bereich des Aufschmelzens und vor dem Zerstäuben, wie es in der Technik bekannt ist. Das Verfahren vermeidet Schwierigkeiten bei der Handhabung kleinster Siliziumpartikel zum Beispiel bezüglich Fördertechnik, Sicherheitsproblemen (Staubexplosion) und starker Oxidationsneigung, die bei bisherigen Aufbereitungsverfahren zum Teil ungelöst waren.The process is applicable to various residues from mechanical silicon processing, especially for sawing residues from slurry and diamond sawing processes. It allows a meaningful silicon recycling and offers the advantage in polysilicon production compared to the use of ground metallurgical silicon as a starting material, that the process is reproducible, since the input materials silicon balls have a uniform and adjustable size distribution. Since the residues come from high-purity silicon products, impurities such as boron, phosphorus or aluminum are not to be expected. Further, the method allows for targeted incorporation of a catalyst, for example, in the area of reflow and before sputtering, as is known in the art. The method avoids difficulties in the handling of very small silicon particles, for example with regard to conveying technology, safety problems (dust explosion) and strong tendency to oxidation, which were in some cases unresolved in previous preparation processes.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen noch näher erläutert, in den Zeichnungen zeigt:

  • 1 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Aufbereiten von Rückständen aus der mechanischen Bearbeitung von Siliziumprodukten anhand eines spezifischen Beispiels von Sägerückständen;
  • 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Entfernen von Oxiden von der Oberfläche von Siliziumpartikeln;
  • 3 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform einer Vorrichtung zum Entfernen von Oxiden von der Oberfläche von Siliziumpartikeln;
  • 4 eine schematische Darstellung eine Vorrichtung zum Umformen von Siliziumpartikeln, wie sie in dem Verfahren zum Aufbereiten von Rückständen aus der mechanischen Bearbeitung von Siliziumprodukten eingesetzt werden kann.
The invention will be explained in more detail below with reference to the drawings, in which:
  • 1 a flow chart of a method according to the invention for the treatment of residues from the mechanical processing of silicon products based on a specific example of sawing residues;
  • 2 a schematic representation of an apparatus for removing oxides from the surface of silicon particles;
  • 3 a schematic representation of an alternative embodiment of a device for removing oxides from the surface of silicon particles;
  • 4 a schematic representation of an apparatus for forming silicon particles, as it can be used in the method for processing residues from the mechanical processing of silicon products.

Die in der nachfolgenden Beschreibung verwendeten relativen Begriffe, wie zum Beispiel links, rechts, über und unter beziehen sich auf die Zeichnungen und sollen die Anmeldung in keiner Weise einschränken, auch wenn sie sich auf bevorzugte Anordnungen beziehen können.The relative terms used in the following description, such as left, right, over and under, refer to the drawings and are not intended to limit the application in any way, even though they may refer to preferred arrangements.

1 zeigt ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Aufbereiten von Rückständen aus der mechanischen Bearbeitung von Siliziumprodukten anhand eines spezifischen Beispiels von Sägerückständen. Das Verfahren dient primär der Wiedergewinnung von Silizium für eine nachfolgende Silansynthese. Das im Flussdiagramm dargestellte Verfahren ist sehr spezifisch und nicht alle der dargestellten Blöcke und der damit verbundenen Verfahrensschritte sind für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlich. Auch können einige der dargestellten Blöcke und der damit verbundenen Verfahrensschritte durch einen oder mehrere Blöcke mit anderen Verfahrensschritten ersetzt werden. Dies gilt insbesondere für Seitenstränge des Flussdiagramms. 1 shows a flow diagram of a method according to the invention for the treatment of residues from the mechanical processing of silicon products using a specific example of sawing residues. The process is primarily for the recovery of silicon for subsequent silane synthesis. The method shown in the flow chart is very specific and not all of the blocks and the associated method steps are required for carrying out the method according to the invention. Also, some of the illustrated blocks and associated method steps may be replaced by one or more blocks with other method steps. This is especially true for side strands of the flowchart.

Der Hauptstrang des Flussdiagramms kann in die Bereiche Entfernung von Metallen/Flüssigbestandteilen, Trennung der Feststoffe, Entfernung von Flüssigkeitsresten/Oxiden und das Umformen von Siliziumpartikeln eingeteilt werden, die nachfolgend noch näher erläutert werden.The main strand of the flowchart can be classified into the areas of removal of metals / liquid components, separation of solids, removal of liquid residues / oxides and the transformation of silicon particles, which will be explained in more detail below.

Im Block 1 des Flussdiagramms sind beispielhaft die Bestandteile eines Rückstands einer mechanischen Bearbeitung eines Siliziumprodukts, wie beispielsweise dem Slurry-Sägen von Bricks unter Verwendung einer Siliziumkarbid-Suspension auf der Basis von Polyethylenglykol (insbesondere PEG 200), dargestellt. Ein solcher Rückstand kann schon in bekannter Weise für ein Recycling des PEG 200 und unverbrauchter SiC Partikel vorbehandelt sein. Als unverbrauchte SiC Partikel gelten solche, die eine bestimmte Größe nicht unterschreiten. Eine entsprechende Vorbehandlung bildet aber nicht einen notwendigen Bestandteil des nachfolgenden Prozessablaufs.In the block 1 of the flow chart are exemplified by a residue of mechanical working of a silicon product, such as slurry sawing of bricks using a silicon carbide suspension based on polyethylene glycol (especially PEG 200 ). Such a residue can already be known for recycling the PEG 200 and unused SiC particles pretreated. Unused SiC particles are those that do not fall below a certain size. However, a corresponding pretreatment does not form a necessary part of the subsequent process flow.

Der Rückstand kann in fester oder pastöser Form vorliegen und enthält in der Regel als Hauptbestandteile Si/SiO2 Partikel und SiC Partikel und als Nebenbestandteile Fe, sowie (nicht abgetrenntes) PEG 200 und Wasser, sowie sonstige nicht vorab entfernte Flüssigkeiten. Als Minoritätsbestandteile können Diamant, Zn, Ni, Cu und andere Bestandteile, insbesondere weitere metallische Bestandteile vorhanden sein. Die im Block 1 gezeigten Bestandteile können in unterschiedlichsten Konzentrationen vorliegen. Üblicherweise enthält der Rückstand, wenn er zum Beispiel dem Slurry-Sägen entstammt, 25-35% Restfeuchte, 20-30% SiC, 34-50% Silizium (Si), 8-12% Eisen, 1-3% freier Kohlenstoff (vorwiegend als PEG), und 10-15% SiO2. Daneben können noch Kupfer und Zink, sowie Diamant das als Abrasiv genutzt wurde und Nickel, das häufig zur Bindung der Diamanten dient, enthalten sein. Die Partikelgröße liegt für gewöhnlich bei 0-5µm, wobei insbesondere aber auch größere SiC Partikel bis 15µm vorkommen. Ein solcher Rückstand, der wenigstens Silizium, ein Kohlenstoff enthaltendes Material, wie beispielsweise SiC oder Diamant, und metallische Bestandteile enthält, dient als Eingangsstoff für das nachfolgend beschrieben Verfahren.The residue can be in solid or pasty form and usually contains Si / SiO 2 particles and SiC particles as main constituents and Fe as minor constituents, as well as PEG (not separated) 200 and water, as well as other not previously removed liquids. As minority constituents, diamond, Zn, Ni, Cu and other constituents, in particular further metallic constituents, may be present. The in the block 1 Components shown can be present in various concentrations. Usually, for example, when derived from slurry sawing, the residue contains 25-35% residual moisture, 20-30% SiC, 34-50% silicon (Si), 8-12% iron, 1-3% free carbon (predominantly as PEG), and 10-15% SiO 2 . In addition, copper and zinc, as well as diamond that was used as an abrasive and nickel, which often serves to bond the diamonds, may be included. The particle size is usually 0-5μm, but in particular larger SiC particles up to 15μm occur. Such a residue containing at least silicon, a carbon-containing material such as SiC or diamond, and metallic constituents serves as an input to the process described below.

Entfernung von Metallen/FlüssigbestandteilenRemoval of metals / liquid components

Der Rückstand wird zunächst einer Ätzung in einer geeigneten Säure zugeführt, wie durch den Block 2 angezeigt ist. Die Säure kann eine beliebige sein, die für nachfolgende Prozesse keine Verunreinigungen einbringt, die metallischen Bestandteile ausreichend löst, das Silizium hingegen nicht. Eine bekannte hierfür geeignete Säure enthält zum Beispiel in Wasser gelösten Chlorwasserstoff, auch als Salzsäure bekannt. Dabei wird das Material möglichst vollständig in verdünnter Säure suspendiert. Dies kann beispielsweise durch heftiges Rühren oder eine vergleichbare mechanische Agitation erreicht werden. Auch eine Ultra- oder Megaschallanwendung oder andere Verfahren können den Vorgang unterstützen.The residue is first fed to an etch in a suitable acid, such as through the block 2 is displayed. The acid can be any that does not impart impurities to subsequent processes that sufficiently dissolve metallic constituents but silicon does not. A known acid suitable for this purpose contains, for example, hydrogen chloride dissolved in water, also known as hydrochloric acid. The material is suspended as completely as possible in dilute acid. This can be achieved for example by vigorous stirring or a comparable mechanical agitation. Also, an ultra or megasonic application or other methods may assist the process.

Die Metallionen, insbesondere Eisen, gehen hierbei in Lösung, was durch Erhitzen und Zufügen von Komplexbildnern zusätzlich unterstützt werden kann. Sind ein Großteil oder gar sämtliche Metalle in Lösung wird der verbleibende Feststoff über eine Filterpresse oder besser eine Zentrifuge oder einen Dekanter, der auch als Dekantierzentrifuge bekannt ist, von der Säure getrennt. Durch Waschen in einer Schubzentrifuge oder Schälzentrifuge und/oder mehrmaliges Resuspendieren in frischer Säure und nachfolgendes abziehen derselben, können letzte Reste von Metallionen entfernt werden, wenn dies erwünscht ist. Es ist ohne besondere zusätzliche Maßnahmen möglich den Bestandteil an Metallen auf <0,3 Gewicht% der verbleibenden Feststoffe zu erreichen. Insbesondere können die Metallbestandteile auf den Bereich von 0,1 bis 0,3 Gewicht% reduziert werden. Während solche verbleibenden Metallbestandteile bei Verfahren, die auf eine direkte Zuführung der gewonnenen Feststoffe in einen Ingoting-Prozess abzielen, als störend angesehen werden könnten, ist dies bei dem vorliegenden Verfahren nicht der Fall. Vielmehr könnten Metallkontaminationen im Bereich von 1 bis 5%, insbesondere im Bereich von 1 bis 2% als akzeptabel hingenommen werden. Dies ist der Fall, da das zurückgewonnene Silizium nicht einem Ingoting-Prozess sondern einer Silansynthese zugeführt werden soll, bei der Metallbestandteile in dieser Größenordnung nicht schädlich sind, sondern eher als Katalysator dienen kann, wie es in der Technik bekannt ist. Dementsprechend kann der Prozess so eingestellt werden, dass die Säureätzung nicht vollständig sein muss, wodurch zum Beispiel der Chemikalieneinsatz verringert und/oder die Prozesszeit reduziert werden kann. Es ist aber auch möglich eine mehr oder weniger vollständige Entfernung der Metallbestandteile anzustreben, was die Prozesssteuerung vereinfachen könnte. Tenside können die Benetzbarkeit und damit die Reinigungswirkung verbessern.The metal ions, especially iron, go into solution, which can be additionally supported by heating and adding complexing agents. If a large part or even all of the metals are in solution, the remaining solid is separated from the acid via a filter press or better a centrifuge or a decanter, which is also known as a decanter centrifuge. By washing in a pusher centrifuge or peeler centrifuge and / or re-suspending it several times in fresh acid and subsequently stripping it off, final residues of metal ions can be removed, if desired. It is possible without special additional measures to reach the component of metals to <0.3% by weight of the remaining solids. In particular, the metal components can be reduced to the range of 0.1 to 0.3% by weight. While such residual metal constituents could be considered as interfering with processes aimed at direct delivery of the recovered solids to an ingot process, this is not the case with the present process. Rather, could Metal contamination in the range of 1 to 5%, in particular in the range of 1 to 2% accepted as acceptable. This is because the recovered silicon is not to be added to an ingot process but to a silane synthesis in which metal components on this scale are not detrimental, but rather can serve as a catalyst, as known in the art. Accordingly, the process can be adjusted so that the acid etch does not have to be complete, for example, reducing the use of chemicals and / or reducing process time. But it is also possible to strive for a more or less complete removal of the metal components, which could simplify the process control. Surfactants can improve the wettability and thus the cleaning effect.

Die wenigstens teilweise abgetrennte Säure kann in bekannter Weise konditioniert werden und die aufgenommenen und gelösten Bestandteile können abgetrennt und gegebenenfalls als feste Produkte wiedergewonnen werden, wie durch die Blöcke 3 und 4 angezeigt ist. Insbesondere der hohe Eisengehalt macht eine Entfernung derselben aus der Ätzlösung erforderlich. Wird dieses gefällt, vorzugweise als Hydroxid, so kann es als Rohstoff in den Industriekreislauf zurückgespeist werden und eventuell einen Deckungsbeitrag leisten. Cu und Nickel stellen starke Umweltgifte dar und müssen ebenfalls auf die gesetzlich zulässigen Werte gebracht werden, bevor die Lösung entsorgt werden kann. Diese werden bei der Eisenfällung üblicherweise mitgefällt. Auf verbleibendes PEG und andere Bestandteile, die mit der Säure abgezogen können gegebenenfalls noch abgetrennt werden. Die Blöcke 3 und 4 stellen einen ersten Seitenstrang des Flussdiagramms dar, der für den Kern der Erfindung nicht wesentlich ist, für das dargestellte Gesamtverfahren aber von Vorteil ist.The at least partially separated acid may be conditioned in a known manner and the incorporated and dissolved constituents may be separated and optionally recovered as solid products, such as by the blocks 3 and 4 is displayed. In particular, the high iron content requires removal of the same from the etching solution. If this is precipitated, preferably as hydroxide, it can be fed back as a raw material into the industrial cycle and possibly make a contribution. Cu and nickel are strong environmental toxins and must also be brought to the legal levels before the solution can be disposed of. These are usually mitgefällt in the iron precipitation. Remaining PEG and other components which are withdrawn with the acid may optionally be separated. The blocks 3 and 4 represent a first sidestring of the flowchart which is not essential to the gist of the invention, but which is advantageous for the overall method illustrated.

Nach der Säureätzung werden die abgezogenen Feststoffe, die nun im Wesentlichen Si/SiO2 Partikel sowie SiC Partikel und/oder Diamantpartikel enthalten mit entsprechend verbleibenden Flüssigkeitsrückständen einer Spülung und partiellen Entwässerung zugeführt, die Im Block 5 angedeutet ist. Insbesondere wird eine Spülung mit deionisiertem Wasser (DI-Wasser) in Betracht gezogen. Durch mehrmaliges Aufnehmen in DI-Wasser und Abschleudern bzw. Abpressen, Spülen im Gegenstrom oder Spülen in einer Schub-oder Schälzentrifuge, können Reste der Metallkontamination, Säurereste und evtl. zugefügte weitere Hilfsstoffe entfernt und der Feststoff partiell entwässert werden. Eine vollständige Entwässerung ist nicht erforderlich und könnte ein nachfolgendes Resuspendieren für eine Trennung der Feststoffe sogar erschweren. Eine zu geringe Entwässerung hingegen könnte eine gegebenenfalls eingesetzte Trennlösung zu sehr verdünnen und in ihrer Wirksamkeit einschränken. Der Grad der Entwässerung kann entsprechend einem nachfolgend gewählten Trennprozess engestellt werden. Das Spülwasser kann optional der Konditionierung im Block 3 oder einer anderen nichtdargestellten Aufbereitung zugeführt werden.After the acid etching, the withdrawn solids, which now essentially contain Si / SiO 2 particles and SiC particles and / or diamond particles with correspondingly remaining liquid residues, are fed to a rinse and partial dehydration, which in the block 5 is indicated. In particular, a rinse with deionized water (DI water) is considered. By repeated picking in DI water and centrifuging or pressing off, rinsing in countercurrent or rinsing in a reciprocating or peeler centrifuge, residues of the metal contamination, acid residues and possibly added further auxiliaries can be removed and the solid can be partially dehydrated. Complete drainage is not required and could even complicate subsequent resuspension for solids separation. On the other hand, too low a drainage could dilute an optionally used separating solution too much and limit its effectiveness. The degree of drainage can be adjusted according to a subsequently selected separation process. The rinse water can optionally be conditioned in the block 3 or other unrepresented treatment.

Trennung der FeststoffeSeparation of solids

Der teilentwässerte Feststoff wird bei dem dargestellten Flussdiagramm in einer Trennlösung resuspendiert, wie durch den Block 6 angezeigt ist. Dies geschieht durch heftiges Rühren, Walken/Kneten oder sonstige mechanische Agitation mit zunehmender Lösungsmenge oder ähnliche Prozesse. Unterstützt werden kann der Prozess durch Einkopplung von Ultra- oder Megaschall, erwärmen oder weitere geeignete Prozesse. Die Trennlösung besitzt bevorzugt eine Dichte, die zwischen der von Silizium (2,33g/cm3) und der von Siliziumkarbid (3,21 g/cm3) liegt. Klassisch wurden hierfür Brom- bzw. Iod-Kohlenstoffverbindungen (Bromoform,Di-Bromethan, Dilodmethan) oder Lösungen von Quecksilbersalzen verwendet, die krebserregend bzw. anderweitig höchst bedenklich sind. Auch annähernd geschlossen Kreisläufe rechtfertigen deren Verwendung eigentlich nicht. Natrium-meta-wolframat stellt eine deutlich weniger bedenkliche Lösung dar, die in der Technik vorgeschlagen wurde. Der Nachteil dieser Lösung liegt jedoch im Preis, der derzeit eine Verwendung trotz mehrfachem Recycling wirtschaftlich unattraktiv macht.The partially dewatered solid is resuspended in the illustrated flow diagram in a separation solution, such as through the block 6 is displayed. This is done by vigorous stirring, walking / kneading or other mechanical agitation with increasing amount of solution or similar processes. The process can be supported by coupling ultra or megasonic, heating or other suitable processes. The separation solution preferably has a density which is between that of silicon (2.33 g / cm 3 ) and that of silicon carbide (3.21 g / cm 3 ). Classically bromine or iodine carbon compounds (bromoform, di-bromoethane, dilodomethane) or solutions of mercury salts have been used which are carcinogenic or otherwise of great concern. Even closed circuits do not really justify their use. Sodium metatungstate is a much less questionable solution that has been proposed in the art. The disadvantage of this solution, however, lies in the price that currently makes a use economically unattractive despite repeated recycling.

Es wird daher bevorzugt die Verwendung von Zinkhalogeniden (z.B. ZnBr2) in Wasser vorgeschlagen. Mit ihnen lässt sich eine ausreichende Dichte erhalten, bei gleichzeitig mäßigem Gefährdungspotential und akzeptablen Kosten. Zusätze wie Tenside können die Verteilung des Feststoffs in der Lösung verbessern und Komplexbildner können die Lösung stabilisieren.It is therefore preferred to use the use of zinc halides (eg ZnBr 2 ) in water. With them, a sufficient density can be obtained, at the same time moderate risk potential and acceptable costs. Additives such as surfactants can improve the distribution of the solid in the solution, and chelants can stabilize the solution.

Die Lösung sollte zunächst konstant umgewälzt werden um unerwünschte Absetzvorgänge zu diesem Zeitpunkt zu vermeiden.The solution should first be constantly circulated to avoid unwanted sedimentation at this time.

Die Suspension wird anschließend im Block 7 einer Schwimm - Sink - Trennung unterzogen. Die geschieht beispielsweise mit Hilfe eines Tricanters, der in der Lage ist, den Stoff hoher Dichte (SiC) und den Stoff niedriger Dichte (Si/SiO2) zu trennen und schon weitgehend zu entwässern. Die Trennung in die verschiedenen Stoffe ist durch die Blöcke 8 und 9 dargestellt. Die Trennlösung wird ebenfalls abgetrennt und einem Recycling zugeführt, insbesondere dem Resuspendieren zugeführt.The suspension is then in the block 7 subjected to a swim - sink separation. This is done for example with the help of a Tricanters, which is able to separate the high-density material (SiC) and the low-density material (Si / SiO 2 ) and already largely dehydrate. The separation into the different substances is through the blocks 8th and 9 shown. The separation solution is also separated and sent for recycling, in particular fed to the resuspension.

Die abgetrennten Feststoffe können jeweils separat einer Spülung unterzogen werden, wie durch die Blöcke 10 und 11 dargestellt ist. Die Spülung kann im Wesentlichen des oben beschriebenen Typs sein. Insbesondere können durch Spülen mit deionisiertem Wasser, entweder durch mehrmaliges Aufnehmen in DI-Wasser und Abschleudern bzw. Abpressen, Spülen im Gegenstrom oder Spülen in einer Schub-oder Schälzentrifuge, Reste der Trennlösung aus beiden Feststofffraktionen entfernt und der jeweilige Feststoff weitestgehend entwässert werden.The separated solids may each be separately subjected to a rinse, such as through the blocks 10 and 11 is shown. The rinse may be substantially of the type described above. In particular, by rinsing with deionized water, either by repeated inclusion in DI water and centrifuging or pressing, rinsing in countercurrent or rinsing in a reciprocating or peeler centrifuge, residues of the separation solution can be removed from both solids fractions and the respective solid can be dewatered as far as possible.

Die jeweiligen Spülflüssigkeiten, die verdünnte Trennlösung enthalten können aufbereitet werden und ebenfalls einem Recycling zugeführt werden. Insbesondere zeigt hierfür der Block 12 ein beispielhaftes Aufkonzentrieren der Trennlösung an. Dies kann beispielsweise durch Umkehrosmose oder Abdestillieren des Lösungsmittels geschehen. Feinste Trübstoffe können durch Filtration entfernt werden.The respective rinsing liquids containing dilute separation solution can be processed and also recycled. In particular, this shows the block 12 an exemplary concentration of the separation solution. This can be done for example by reverse osmosis or distilling off the solvent. Finest turbidities can be removed by filtration.

Das im Block 11 gespülte und teilentwässerte Siliziumkarbid kann als Wertstoff in den Industriekreislauf zurückgegeben werden, wie durch die Blöcke 13 dargestellt ist, und stellt einen Wertstoff dar, der einen signifikanten Deckungsbeitrag für die Kosten des Verfahrens leisten kann. Die weitere Verarbeitung von SiC nach der Trennung von Si/SiO2 stellt wiederum einen Seitenstrang dar, der für die Erfindung nicht wesentlich ist, aber für das Gesamtverfahren von Vorteil sein kann.That in the block 11 Rinsed and partially dewatered silicon carbide can be returned as valuable material to the industrial cycle, such as through the blocks 13 represents a valuable material that can make a significant contribution to the costs of the procedure. The further processing of SiC after the separation of Si / SiO 2 , in turn, represents a side strand which is not essential to the invention, but which may be advantageous for the overall process.

Obwohl die Darstellung gemäß 1 suggeriert, dass die Trennung der Feststoffe in Si/SiO2 einerseits und SiC andererseits perfekt oder im Wesentlichen perfekt erfolgt, sei bemerkt, dass dies in der Regel nicht der Fall sein wird. Eine vollständige Trennung scheint nicht oder zumindest nicht ohne einen unerheblichen Zusatzaufwand erreichbar, wie auch durch einige der in der Einleitung genannten Druckschriften angedeutet ist. Dies ist aber für das weitere Verfahren hier auch nicht notwendig.Although the illustration according to 1 suggests that the separation of the solids in Si / SiO 2 on the one hand and SiC on the other hand is perfect or substantially perfect, it should be noted that this will not usually be the case. A complete separation does not seem attainable, or at least not without a negligible overhead, as indicated by some of the references cited in the introduction. But this is not necessary for the further procedure here.

Als alternatives Lösungsmittel könnte für die Trennlösung auch Ethanol oder andere geeignete Lösungen eingesetzt werden.As an alternative solvent, ethanol or other suitable solutions could be used for the separation solution.

Wie nachfolgend noch näher erläutert wird, kann die Trennung der Feststoffe auch auf andere Weise erfolgen.As will be explained in more detail below, the separation of the solids can also take place in other ways.

Entfernung von Flüssigkeitsresten/OxidenRemoval of liquid residues / oxides

Der primär Si/SiO2 enthaltende, gespülte und teilentwässerte Feststoff (Block 14) wird anschließend einer Oxidentfernung unterzogen, die durch den Block 15 dargestellt ist. Diese weist bevorzugt ein stufenweises Aufheizen des Feststoffs im Vakuum auf. Dabei wird in einer ersten Stufe zunächst Restfeuchte verdampft und abgeführt.The primary Si / SiO 2 containing, rinsed and partially dewatered solid (block 14 ) is then subjected to an oxide removal, which passes through the block 15 is shown. This preferably has a stepwise heating of the solid in vacuo. In a first stage, residual moisture is first evaporated and removed.

In einer weiteren, bevorzugt räumlich getrennten Zone wird die Temperatur weiter gesteigert und der Druck abgesenkt. Dabei wird die Temperatur auf wenigstens 800°C jedoch unterhalb des Schmelzpunktes von Si, insbesondere auf eine Temperatur unter 1200°C, erhöht. Der Druck wird entsprechend auf einen Wert abgesenkt, der bevorzugt unter dem des Dampfdrucks von SiO bei der eingestellten Temperatur liegt. Die untere Temperatur für die Oxidentfernung ist gewählt, um einen ausreichenden Dampfdruck zu erzeugen, während die obere Temperatur gewählt ist, um ein Sintern der Si Partikel zu vermeiden. Bevorzugt sollte die Temperatur zwischen 950°C und 1150°C, insbesondere zwischen 1000°C und 1100°C liegen. Bei 1000°C, also deutlich unter dem Schmelzpunkt des Si von 1414°C, kann bereits ein Dampfdruck von 10-2 mbar an SiO beobachtet werden, das durch eine Gleichgewichtsreaktion aus SiO2 fortlaufend nachgeliefert wird, bis letzteres weitestgehend entfernt ist, was durch kontinuierliches Abpumpen auf den gewünschten Druck erreicht wird.In a further, preferably spatially separated zone, the temperature is further increased and the pressure is lowered. In this case, the temperature is increased to at least 800 ° C but below the melting point of Si, in particular to a temperature below 1200 ° C. The pressure is correspondingly lowered to a value which is preferably below that of the vapor pressure of SiO at the set temperature. The lower temperature for the oxide removal is selected to provide sufficient vapor pressure while the upper temperature is selected to avoid sintering of the Si particles. Preferably, the temperature should be between 950 ° C and 1150 ° C, in particular between 1000 ° C and 1100 ° C. At 1000 ° C, well below the melting point of the Si of 1414 ° C, a vapor pressure of 10 -2 mbar can already be observed on SiO, which is replenished continuously by an equilibrium reaction of SiO 2 until the latter is largely removed, which by continuous pumping to the desired pressure is achieved.

Aus dem Abgasstrom kann eine Mischung aus Silizium und Siliziumdioxid bei Abkühlung auskondensiert werden. Bei Zugabe von Sauerstoff in den Abgasstrom kann pyrogenes Silica gewonnen werden, das ein gesuchtes Industrieprodukt darstellt.From the exhaust gas stream, a mixture of silicon and silicon dioxide can be condensed out on cooling. When oxygen is added to the exhaust stream, fumed silica can be obtained, which is a sought after industrial product.

Diese Art der Oxidentfernung, die auch mit Vorteil losgelöst von den übrigen Verfahrensschritten einsetzbar ist, kann bevorzugt in einem kontinuierlichen Prozess erfolgen. Hierzu kann beispielsweise eine Vorrichtung eingesetzt werden, wie sie nachfolgen unter Bezugnahme auf die 2 und 3 noch näher erläutert wird.This type of Oxidenfernung, which can also be used with advantage detached from the other process steps, can preferably be carried out in a continuous process. For this purpose, for example, a device can be used as they follow with reference to the 2 and 3 will be explained in more detail.

Alternativ zu dem oben beschriebenen Verfahren zur Oxidentfernung können auch andere geeignete Verfahren eingesetzt werden, wie eine nasschemische Entfernung von SiO2. Wie aus der Halbleiterindustrie bekannt ist, lässt sich SiO2 durch Ätzen mit HF entfernen. Eine nachfolgende Spülung und Entwässerung, wie sie zur Entfernung der Trennlösung beschrieben ist, wäre auch hier erforderlich. Die Nutzung von Flusssäure ist für Beschaffung und Entsorgung mit deutlichen Kosten verbunden und sollte jedoch möglichst vermieden werden, weshalb das obige Verfahren bevorzugt wird. Umwelttechnische Betrachtungen unterstützen diese Ansicht.As an alternative to the oxide removal process described above, other suitable processes can be used, such as wet-chemical removal of SiO 2 . As is known in the semiconductor industry, SiO 2 can be removed by etching with HF. Subsequent flushing and dewatering, as described for removal of the separation solution, would also be required here. The use of hydrofluoric acid is associated with significant costs for procurement and disposal and should, however, be avoided as much as possible, which is why the above method is preferred. Environmental considerations support this view.

Umformen von SiliziumpartikelnForming silicon particles

Das bereits aufgeheizte, getrocknete und an Sauerstoff abgereicherte Silizium wird durch weitere Zuführung von Energie schließlich aufgeschmolzen. Dies geschieht vorzugweise in einem sogenannten „Cold Crucible“ (Tiegel), bei dem es zu keinem Kontakt des geschmolzenen Siliziums mit dem Tiegelmaterial kommt und somit eine Kontamination eingeschränkt werden kann. In der Schmelze sind gegebenenfalls noch vorhandene SiC Partikel als Festkörper vorhanden. Diese können optional unter Ausnutzung der Benetzungseigenschaften von SiC in der Schmelze gegenüber einem in die Schmelze eingebrachten SIC Element entfernt oder mengenmäßig reduziert werden, wie durch den Block 16 dargestellt ist. Insbesondere kann ein beliebig geformtes SiC Element, das sich mit hoher Reinheit herstellen lässt in die Schmelze eintauchen. Durch die Benetzungseigenschaften von SiC in der Schmelze können SiC Partikel an dem Element anhaften und somit effektiv der Schmelze entzogen werden. Insbesondere kann das SiC Element eine Gitter- oder Siebform aufweisen und kann ferner für einen guten Kontakt in der Schmelze bewegt, insbesondere rotiert werden. Das Element kann gegebenenfalls regelmäßig ausgetauscht werden, wie der Fachmann erkennen wird.The already heated, dried and oxygen-depleted silicon is finally melted by further supply of energy. This is preferably done in a so-called "cold crucible" (crucible), in which there is no contact of the molten silicon with the crucible material and thus contamination can be limited. In the melt, if any, still present SiC particles are present as a solid. These can optionally be made using the wetting properties of SiC in the Melt be removed or reduced in quantity compared to an introduced into the melt SIC element, as by the block 16 is shown. In particular, an arbitrarily shaped SiC element which can be produced with high purity can be immersed in the melt. Due to the wetting properties of SiC in the melt, SiC particles can adhere to the element and thus be effectively removed from the melt. In particular, the SiC element can have a grid or sieve shape and can also be moved in the melt, in particular rotated, for good contact. The element may optionally be replaced regularly, as will be appreciated by those skilled in the art.

Für ein weiteres Umformen (Block 17) wird das flüssige Silizium in einem dünnen Strahl aus dem Tiegel entnommen, in einen Prozessraum eingeleitet und dort durch eine Gasströmung zerstäubt. Die dabei entstehenden Tröpfchen fallen in dem Prozessraum herab und erstarren wenigstens teilweise, bevor sie den Boden oder einen separaten Auffangbehälter erreichen. Die dabei entstehenden Partikel besitzen eine im Wesentlichen sphärische Form. Durch Einstellung der Prozessparameter, insbesondere der Gasströmung zum Zerstäuben des flüssigen Siliziums, kann die Partikelgröße eingestellt werden. Dies kann insbesondere im Hinblick auf die weitere Verwendung optimiert werden. Für eine nachfolgende Trichlorsilansynthese wird die Partikelgröße bevorzugt auf eine mittlere Partikelgröße von 20µm bis 600µm, insbesondere von 45µm bis 500µm eingestellt. Für andere Synthesen können andere Partikelgrößen vorteilhaft sein, die durch entsprechende Einstellung der Prozessparameter hergestellt werden können. Das für die Zerstäubung eingesetzte Gas ist vorzugsweise ein inertes Gas. Der eigentliche Hauptstrang des Verfahrens endet mit diesem Teil der Umformung, es können sich aber wie dargestellt, direkt weitere Schritte anschließen. Die erwartete Zusammensetzung der Siliziumkügelchen liegt bei < 3% SiC, < 2% SiO2, >95% Si.For another forming (block 17 ), the liquid silicon is removed in a thin stream from the crucible, introduced into a process chamber and atomized there by a gas flow. The resulting droplets fall down in the process room and solidify at least partially before they reach the ground or a separate container. The resulting particles have a substantially spherical shape. By adjusting the process parameters, in particular the gas flow for atomizing the liquid silicon, the particle size can be adjusted. This can be optimized in particular with regard to further use. For a subsequent trichlorosilane synthesis, the particle size is preferably adjusted to an average particle size of 20 .mu.m to 600 .mu.m, in particular from 45 .mu.m to 500 .mu.m. For other syntheses, other particle sizes can be advantageous, which can be produced by appropriate adjustment of the process parameters. The gas used for the atomization is preferably an inert gas. The actual main branch of the process ends with this part of the transformation, but as shown, further steps can follow directly. The expected composition of the silicon spheres is <3% SiC, <2% SiO 2 ,> 95% Si.

Die entstehenden Partikel (Block 18) werden zweckmäßigerweise bis zu ihrer weiteren Verwendung zum Beispiel in einer Silansynthese (Block 19) für die Polysiliziumherstellung gemäß dem Siemensverfahren oder andere Silansynthesen, wie beispielsweise der Müller-Rochow-Synthese unter Schutzgas gehalten, zumindest jedoch trocken um eine Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern. Hierdurch kann man eine erneute Bildung einer Oxidschicht auf der Partikeloberfläche zumindest vermindern oder gar verhindern.The resulting particles (block 18 ) are suitably until their further use, for example in a silane synthesis (block 19 ) for polysilicon production according to the Siemens process or other silane syntheses, such as the Müller-Rochow synthesis under inert gas, but at least dry to prevent moisture absorption. As a result, it is possible to at least reduce or even prevent a renewed formation of an oxide layer on the particle surface.

Das oben beschriebene Verfahren kombiniert mehrere zum Teil bekannte Verfahrensschritte in einer bestimmten neuen Prozesssequenz. Die Verfahrensschritte können in zum Teil herkömmlich erwerbbaren Anlagen, in Kombination mit einer bevorzugten, neuartigen Vorrichtung zur Oxidentfernung und einer speziell angepassten Zerstäubungsanlage realisiert werden, die beide nachfolgend unter Bezugnahme auf die 2 bis 4 näher erläutert werden.The method described above combines several known method steps in a specific new process sequence. The process steps can be implemented in plants which are in some cases conventionally obtainable, in combination with a preferred, novel apparatus for oxide removal and a specially adapted atomization plant, both of which are described below with reference to FIGS 2 to 4 be explained in more detail.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Vorrichtung 30 zum Entfernen von Oxiden von der Oberfläche von Siliziumpartikeln. 2 shows a schematic representation of an embodiment of a device 30 for removing oxides from the surface of silicon particles.

Die Vorrichtung besteht im Wesentlichen aus einem langgestreckten Grundkörper 32, der einen Transportraum 34 zum Transport von Siliziumpartikeln aufweist, einer Heizeinrichtung 36 zum Einbringen von Wärme in den Transportraum und einer nicht dargestellten Unterdruckeinheit zum Erzeugen eines Unterdrucks im Transportraum.The device consists essentially of an elongated body 32 who has a transport room 34 for transporting silicon particles, a heating device 36 for introducing heat into the transport space and a vacuum unit, not shown, for generating a negative pressure in the transport space.

Der langgestreckte Grundkörper 32 weist im Wesentlichen eine Rohrform auf, die an den entgegengesetzten Enden 38, 39 verschlossen ist und im Inneren den Transportraum 34 bildet. An den Enden 38, 39 ist jeweils eine Durchgangsöffnung ausgebildet. Die Durchgangsöffnung in dem Ende 38 ist hierbei als eine Eingangsöffnung ausgebildet, während die Durchgangsöffnung im Ende 39 als eine Ausgangsöffnung ausgebildet ist, wie durch entsprechende Pfeile dargestellt ist. Mithin ist eine entsprechende Haupttransportrichtung durch den Transportraum 34 hindurch vorgesehen.The elongated body 32 has a substantially tubular shape, which at the opposite ends 38 . 39 is closed and inside the transport room 34 forms. At the ends 38 . 39 in each case a passage opening is formed. The passage opening in the end 38 is formed here as an input opening, while the passage opening in the end 39 is formed as an exit opening, as shown by corresponding arrows. Consequently, a corresponding main transport direction through the transport space 34 provided through.

An dem Grundkörper 32 sind zwei Stichleitungen 42, 44 ausgebildet, welche als Unterdruckanschlüsse dienen und eine Verbindung entsprechender Bereiche des Transportraums 34 mit einer jeweiligen Unterdruckquelle oder Absaugeinheit erlauben, wie nachfolgend noch näher erläutert wird. Die Stichleitungen 42, 44 sind entgegen der Haupttransportrichtung geneigt, so dass eine Absaugung durch die Stichleitungen 42, 44 eine der Haupttransportrichtung entgegengesetzte Komponente aufweist. Bei der Darstellung in 2 ist der Grundkörper 32 in einer horizontalen Ausrichtung dargestellt und die Stichleitungen 42, 44 sind oben liegend vorgesehen. Statt der horizontalen Anordnung ist aber auch eine geneigte Anordnung bis hin zu einer vertikalen Anordnung möglich, wobei die Eingangsöffnung über der Ausgangsöffnung angeordnet sein sollte. Die Stichleitungen 42, 44 sollten jeweils oben liegend angeordnet sein, was natürlich bei einer vertikalen Anordnung al solches nicht möglich ist.At the base body 32 are two stubs 42 . 44 formed, which serve as vacuum connections and a connection of corresponding areas of the transport space 34 allow with a respective vacuum source or suction unit, as will be explained in more detail below. The stubs 42 . 44 are inclined against the main transport direction, so that an extraction through the stubs 42 . 44 has a component opposite to the main transport direction. When displayed in 2 is the main body 32 shown in a horizontal orientation and the stubs 42 . 44 are provided above lying. Instead of the horizontal arrangement but also an inclined arrangement is possible up to a vertical arrangement, wherein the entrance opening should be arranged above the exit opening. The stubs 42 . 44 should each be located above lying, which is of course not possible in a vertical arrangement al such.

Bevorzugt sind die Stichleitungen 42, 44 jeweils mit einer eigenen Unterdruckquelle verbunden, die für Unterschiedlich Drück geeignet sind und/oder auf unterschiedliche Drück eingestellt sind. Bevorzugt ist die näher an der Eingangsöffnung liegende Stichleitung 42 mit einer Unterdruckquelle verbunden, die einen ersten Unterdruck erzeugt, während eingestellt ist, während die weiter von der Eingangsöffnung entfernt liegende Stichleitung 44 mit einer Unterdruckquelle verbunden, die einen zweiten Unterdruck erzeugt, der niedriger ist als der erste Unterdruck. Mit anderen Worten sollte der Druck in Richtung der Ausgangsöffnung abfallen.Preference is given to the stub lines 42 . 44 each connected to its own negative pressure source, which are suitable for different pressures and / or are set to different pressures. Preferably, the stub is closer to the entrance opening 42 connected to a vacuum source which generates a first negative pressure while is set while the stub further away from the input port 44 connected to a vacuum source which generates a second negative pressure which is lower than the first negative pressure. In other words, the pressure should drop towards the exit port.

In dem Transportraum 34 ist eine Förderschnecke 46 angeordnet, die über eine sich durch die Eingangsöffnung heraus erstreckende Welle 47 drehbar ist, wie durch einen entsprechenden Drehpfeil dargestellt ist. Die Förderschnecke 46 ist in geeigneter Weise innerhalb des Transportraums 34 gelagert und so ausgeführt, dass sie bei entsprechender Drehung Siliziumpartikel von der Eingangsöffnung zur Ausgangsöffnung transportiert. Obwohl dies nicht dargestellt ist, kann die Förderschnecke 46 im Inneren eine Heizeinrichtung aufweisen, insbesondere eine solche, die geeignet ist, ausgehend von der Eingangsöffnung in Richtung der Ausgangsöffnung ansteigende Temperaturen zur Verfügung zu stellen.In the transport room 34 is a screw conveyor 46 arranged over a extending through the input opening shaft 47 is rotatable, as shown by a corresponding rotary arrow. The screw conveyor 46 is suitably within the transport space 34 stored and carried out so that it transported with appropriate rotation of silicon particles from the input port to the exit port. Although not shown, the auger 46 have in the interior a heating device, in particular one which is suitable for providing starting temperatures rising from the inlet opening in the direction of the outlet opening.

In der Darstellung gemäß 2 ist eine außen liegende Heizeinrichtung 36 gezeigt, die aus zwei separaten Heizspulen 50, 52 besteht, die über eine entsprechende Steuereinheit, oder auch separate Steuereinheiten ansteuerbar sind. Die erste Heizspule 50 umgibt den Grundkörper 32 im Bereich der Eingangsöffnung, bis ungefähr zur Hälfte seiner Längserstreckung. Die zweite Heizspule 52 umgibt den Grundkörper 32 ungefähr von der Hälfte seiner Längserstreckung bis hin zum Ausgangsende. Die Heizspulen können für unterschiedliche Temperaturbereiche ausgelegt sein. Insbesondere kann die erste Heizspule 50 so ausgelegt sein, dass sie den Transportraum 34 insbesondere darin aufgenommene Siliziumpartikel während ihres Transportes durch den Transportraum 34 auf eine Temperatur im Bereich von 200 bis 600°C aufheizen kann. Die zweite Heizspule 50 kann hingegen so ausgelegt sein, dass sie den Transportraum 34 insbesondere darin aufgenommene Siliziumpartikel während ihres Transportes durch den Transportraum 34 auf eine Temperatur im Bereich von 600°C bis 1200°C aufheizen kann. Statt separater Heizspulen 50, 52 können natürlich auch andere Heizungskonfigurationen gewählt werden, die eine ansteigende Erwärmung von durch den Transportraum 34 geförderten Siliziumpartikeln ermöglicht. Diese sollte in geeigneter Weise gegenüber der Umgebung isoliert sein, wie der Fachmann erkennt. Insbesondere kann auch einen Innen liegende Heizvorrichtung vorgesehen werden, die zum Beispiel innerhalb der Förderschnecke 46 angeordnet ist, wie oben angedeutet wurde. Statt einer Förderschnecke 46 kann auch eine andere Fördereinheit zum Transport von Siliziumpartikeln durch den Transportraum 34 hindurch vorgesehen werden. Gegebenenfalls kann auch auf eine separate Fördereinheit verzichtet werden und ein Transport über Schwerkraftwirkung durch eine entsprechende Schräg- oder Vertikalstellung des Grundkörpers 32.In the illustration according to 2 is an outdoor heater 36 shown, consisting of two separate heating coils 50 . 52 exists, which can be controlled via a corresponding control unit, or separate control units. The first heating coil 50 surrounds the body 32 in the region of the inlet opening, to about half of its longitudinal extent. The second heating coil 52 surrounds the body 32 from about half of its length to the exit end. The heating coils can be designed for different temperature ranges. In particular, the first heating coil 50 be designed so that they have the transport space 34 in particular silicon particles received therein during their transport through the transport space 34 can heat to a temperature in the range of 200 to 600 ° C. The second heating coil 50 On the other hand, it can be designed to accommodate the transport space 34 in particular silicon particles received therein during their transport through the transport space 34 can heat to a temperature in the range of 600 ° C to 1200 ° C. Instead of separate heating coils 50 . 52 Of course, other heating configurations can be selected, which is an increasing heating of the transport space 34 subsidized silicon particles allows. This should be suitably isolated from the environment as will be appreciated by those skilled in the art. In particular, an internal heating device can also be provided which, for example, is located inside the screw conveyor 46 is arranged, as indicated above. Instead of a screw conveyor 46 can also be another conveyor unit for the transport of silicon particles through the transport space 34 be provided through. Optionally, can also be dispensed with a separate conveyor unit and transport by gravity through a corresponding oblique or vertical position of the body 32 ,

3 zeigt eine entsprechende Vorrichtung 30, die im Wesentlichen genauso aufgebaut ist, wie die Vorrichtung 30 gemäß 2, die aber keine Förderschnecke aufweist und bei der eine entsprechende Längsachse des Grundkörpers vertikal ausgerichtet ist. 3 shows a corresponding device 30 which is basically the same as the device 30 according to 2 but which has no screw conveyor and in which a corresponding longitudinal axis of the base body is vertically aligned.

Die Eingangsöffnung steht bevorzugt mit einer Quelle von Siliziumpartikel, insbesondere Siliziumstäuben, wie sie durch das oben beschriebene Verfahren aus Rückständen gewonnen wurden in Verbindung. Die Ausgangsöffnung steht bevorzugt mit einem Schmelztiegel in Verbindung, sodass aus der Vorrichtung 30 austretende Siliziumpartikel im Wesentlichen direkt in einen Schmelztiegel eingebracht werden können.The inlet opening is preferably connected to a source of silicon particles, in particular silicon dusts, as obtained by the method described above from residues. The exit port is preferably in communication with a crucible, so that out of the device 30 Essentially leaking silicon particles can be introduced directly into a crucible.

Alle der oben beschriebenen Elemente der Vorrichtung 30 sind aus Materialien, die eine ausreichende thermische Stabilität für die auftretenden Temperaturen besitzen. Ferner sind die Elemente, welche in Kontakt mit den Siliziumpartikeln kommen so ausgewählt, dass sie für eine nachfolgende Verarbeitung der Siliziumpartikel keine störenden Verunreinigungen darstellen. Insbesondere könnten Elemente aus Siliziumkarbid oder mit einer Siliziumkarbidbeschichtung eingesetzt werden.All of the above-described elements of the device 30 are made of materials that have sufficient thermal stability for the temperatures occurring. Furthermore, the elements that come in contact with the silicon particles are selected so that they do not represent interfering impurities for subsequent processing of the silicon particles. In particular, elements made of silicon carbide or with a silicon carbide coating could be used.

Nachfolgend wird der Betrieb der Vorrichtung 30 für eine Oxidentfernung von Siliziumpartikel, die aus dem oben beschriebenen Verfahren (aus Block 14) stammen kurz erläutert. Die Partikel besitzen in der Regel Restfeuchte und die Oxidentfernung besteht aus zwei Phasen. In der ersten Phase wird überwiegend Wasser als Sauerstoffträger neben anderen flüchtigen unerwünschten Substanzen entfernt und erst in der zweiten Phase wird primär Oxid von den Partikeln entfernt. Hierzu werden die Siliziumpartikel über die Eingangsöffnung in den Transportraum 34 eingebracht und durch die Förderschnecke 46 und/oder eine entsprechende schräge/vertikale Anordnung des Grundkörpers 32 durch den Transportraum 34 in Richtung Ausgangsöffnung bewegt. Dabei ist die Heizeinrichtung so eingestellt, dass im Bereich der ersten Heizspule die Siliziumpartikel auf eine Temperatur von mindestens 200°C bis 600°C, insbesondere auf ungefähr 300°C aufgeheizt werden. In diesem Bereich wird der Druck über die erste Stichleitung und die damit verbundene Unterdruckquelle auf maximal 10-1 mbar eingestellt. Unter diesen Bedingungen werden überwiegend Wasser als Sauerstoffträger neben anderen flüchtigen unerwünschten Substanzen entfernt. Eine wesentliche Oxidentfernung ist in diesem Bereich noch nicht gegeben.The operation of the device will be described below 30 for oxide removal of silicon particles prepared from the method described above (from Block 14 ) are briefly explained. The particles usually have residual moisture and the oxide removal consists of two phases. In the first phase, predominantly water is removed as an oxygen carrier in addition to other volatile undesirable substances, and it is only in the second phase that oxide is primarily removed from the particles. For this purpose, the silicon particles via the input opening in the transport space 34 introduced and by the screw conveyor 46 and / or a corresponding oblique / vertical arrangement of the main body 32 through the transport room 34 moved in the direction of the exit opening. In this case, the heating device is adjusted so that in the region of the first heating coil, the silicon particles are heated to a temperature of at least 200 ° C to 600 ° C, in particular to about 300 ° C. In this area, the pressure is set to a maximum of 10 -1 mbar via the first stub line and the associated vacuum source. Under these conditions, water is predominantly removed as an oxygen carrier in addition to other volatile undesirable substances. Substantial oxide removal is not yet available in this area.

Die Heizeinrichtung ist ferner so eingestellt, dass im Bereich der zweiten Heizspule die Siliziumpartikel auf eine Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur der Siliziumpartikel von mindestens 800°C bis 1200°C, insbesondere auf ungefähr 1100°C aufgeheizt werden. In diesem Bereich wird der Druck über die zweite Stichleitung und die damit verbundene Unterdruckquelle auf maximal 10-2 mbar eingestellt. Insbesondere wird der Druck so eingestellt, dass er kleiner ist als der Dampfdruck von SiO bei der eingestellten Temperatur. Die untere Temperatur für die Oxidentfernung ist gewählt, um einen ausreichenden Dampfdruck zu erzeugen, während die obere Temperatur gewählt ist, um ein Sintern der Si Partikel zu vermeiden. Bevorzugt sollte die Temperatur zwischen 950°C und 1150°C, insbesondere zwischen 1000°C und 1100°C liegen. Bei 1000°C, also deutlich unter dem Schmelzpunkt des Si von 1414°C, kann bereits ein Dampfdruck von 10-2mbar an SiO beobachtet werden, das durch eine Gleichgewichtsreaktion aus SiO2 fortlaufend nachgeliefert wird, bis letzteres weitestgehend entfernt ist, was durch kontinuierliches Abpumpen auf den gewünschten Druck erreicht wird. Somit wird in dem zweiten Bereich primär eine Oxidentfernung von den Siliziumpartikeln erreicht.The heating device is further adjusted so that in the region of the second heating coil Silicon particles to a temperature below the melting temperature of the silicon particles of at least 800 ° C to 1200 ° C, in particular heated to about 1100 ° C. In this area, the pressure is set to a maximum of 10 -2 mbar via the second stub line and the associated vacuum source. In particular, the pressure is set to be smaller than the vapor pressure of SiO at the set temperature. The lower temperature for the oxide removal is selected to provide sufficient vapor pressure while the upper temperature is selected to avoid sintering of the Si particles. Preferably, the temperature should be between 950 ° C and 1150 ° C, in particular between 1000 ° C and 1100 ° C. At 1000 ° C, well below the melting point of the Si of 1414 ° C, a vapor pressure of 10 -2 mbar can already be observed on SiO, which is replenished continuously by an equilibrium reaction of SiO 2 until the latter is largely removed, which by continuous pumping to the desired pressure is achieved. Thus, in the second region, primarily oxide removal from the silicon particles is achieved.

Die Siliziumpartikel werden durch die Förderschnecke 46 (gemäß 2) und/oder Schwerkraft (insbesondere 3) durch den Transportraum gefördert und Oxid kann kontinuierlich entfernt werden. Die entsprechen erwärmten Partikel werden an der Ausgangsöffnung ausgegeben und bevorzugt direkt einen Schmelztiegel zugeführt. Die für die Oxidentfernung eingebrachte Energie für die Erwärmung wird somit direkt genutzt und es ergibt sich eine umweltfreundliche und Energieeffiziente Oxidentfernung, da eine chemische Ätzung und eine ggf. notwendige Aufbereitung der verwendeten Säure entfällt.The silicon particles are transported by the screw conveyor 46 (according to 2 ) and / or gravity (in particular 3 ) conveyed through the transport space and oxide can be removed continuously. The corresponding heated particles are discharged at the outlet opening and preferably fed directly to a crucible. The introduced for the Oxidefernung energy for heating is thus used directly and there is an environmentally friendly and energy-efficient oxide removal, as a chemical etching and any necessary treatment of the acid used is eliminated.

Bei einer weiteren Ausführung kann der Grundkörper 32 der Vorrichtung 30 geneigt sein und zusätzlich gerüttelt und/oder um seine Achse gedreht werden, um einen Transport der Siliziumpartikel durch die Vorrichtung zu fördern. Dies ist sowohl bei einer Ausführung mit als auch ohne Förderschnecke möglich. Bei einer Drehung um die Achse könnten sich die Vakuumanschlüsse über die Stichleitungen 42, 44, Dichtungen und Materialzu- bzw. abführung jedoch komplexer gestalten.In a further embodiment, the base body 32 the device 30 tilted and additionally shaken and / or rotated about its axis to promote transport of the silicon particles through the device. This is possible both with a version with and without screw conveyor. If rotated around the axis, the vacuum connections could be over the stubs 42 . 44 However, make gaskets and material supply or discharge more complex.

Bei der obigen Darstellung sind zwei Vakuumanschlüsse vorgesehen, es wäre aber auch möglich eine feinere Unterteilung von Bereichen mit mehr Vakuumanschlüssen und gegebenenfalls entsprechenden Heizelementen vorzusehen. Es wäre aber auch möglich auf eine Unterteilung in Bereiche zu verzichten und nur einen Vakuumanschluss im Hochtemperaturbereich vorzusehen, wobei eine entsprechende Heizeinrichtung mit nur einem Heizelement eine kontinuierliche Aufheizung vom Eingang zum Ausgang vorsehen könnte. Bevorzugt werden aber eher mehr Vakuumanschlüsse, die vorzugsweise gegen die Bewegungsrichtung des Materials geneigt, sind und sich in der horizontalen bzw. geneigten Variante auf der Oberseite befinden. Hierüber lässt sich besser ein abfallender Druck erreichen, wobei auch dieser über die den Transportraum hinweg im Wesentlichen gleichmäßig sein könnte.In the above illustration, two vacuum ports are provided, but it would also be possible to provide a finer subdivision of areas with more vacuum ports and, where appropriate, corresponding heating elements. It would also be possible to dispense with a subdivision into areas and provide only a vacuum connection in the high temperature range, with a corresponding heater with only one heating element could provide continuous heating from the input to the output. But rather more vacuum connections are preferred, which are preferably inclined to the direction of movement of the material, and are in the horizontal or inclined variant on the top. This can be better achieved a declining pressure, which could also be substantially uniform over the transport space away.

Innerhalb des Transportraumes wird das Material vorzugweise mehrfach quer zur Bewegungsrichtung durchmengt um einen besseren Gasaustritt zu gewährleisten. Eine solche Durchmengung kann insbesondere durch eine Förderschnecke, wie dargestellt erreicht werden, oder aber auch durch andere aktive oder passive Elemente. Bei einer geneigten Anordnung könnte eine Vielzahl von Schrägflächen im Transportraum vorgesehen sein, über die die Partikel abrutschen und an deren Enden die Partikel frei herabfallen.Within the transport space, the material is preferably durchmgt multiple transverse to the direction of movement to ensure a better gas outlet. Such a mixing can be achieved in particular by a screw conveyor, as shown, or else by other active or passive elements. In an inclined arrangement, a plurality of inclined surfaces could be provided in the transport space over which the particles slip and at the ends of the particles fall freely.

Maßnahmen, die eine Kondensation der flüchtigen Bestandteile an unerwünschter Stelle vermeiden können in geeigneter Weise vorgesehen werden, wie zum Beispiel Filter, Abscheider, beheizte Leitungen und ähnliches. Durch gezielte Zudosierung von Sauerstoff oder Wasser in den aus dem zweiten Bereich stammenden Abgasstrom lässt sich das absublimierte SiO in pyrogene Kieselsäure überführen, die abgeschieden und verkauft werden kann.Measures to prevent undesired site condensation of volatiles may be conveniently provided, such as filters, separators, heated lines, and the like. By deliberately metering oxygen or water into the exhaust gas stream from the second region, the sublimed SiO 2 can be converted into fumed silica, which can be separated off and sold.

Die Vorrichtung zum Umformen von Siliziumpartikeln, die nachfolgend als Zerstäubungsanlage 100 bezeichnet wird, wird nun unter Bezugnahme auf 4 näher erläutert. Sie entspricht im Wesentlichen der in der DE 10 2011 100 884 A1 beschriebenen Vorrichtung, die insofern hier durch Bezugnahme aufgenommen wird, um Wiederholungen zu vermeiden. In Kurzform weist die Zerstäubungsanlage 100 in bekannter Weise eine Schmelzeinheit 103, eine Prozesskammereinheit 105 und eine Gas-Zirkulationseinheit 107 auf.The device for reshaping silicon particles, which is subsequently used as a sputtering system 100 is now referred to with reference to 4 explained in more detail. It essentially corresponds to that in the DE 10 2011 100 884 A1 described apparatus, which is hereby incorporated by reference to avoid repetition. In short, the sputtering system 100 in a known manner a melting unit 103 , a process chamber unit 105 and a gas circulation unit 107 on.

Die Schmelzeinheit 103 besteht im Wesentlichen aus einem Gehäuse 108, einer Schmelztiegeleinheit 109. In dem Gehäuse 108 oder benachbart hierzu ist eine Vorrichtung 30 zur Oxidentfernung des oben beschriebenen Typs, wie schematisch angedeutet ist, und zwar derart, dass der Ausgang derselben eine im Wesentlichen direkte Zuführung von austretenden Siliziumpartikeln in die Schmelztiegeleinheit 109 erlaubt. Der Innenraum des Gehäuses 108 wird bevorzugt unter eine Schutzgasatmosphäre gehalten, um eine erneute Oxidation von Silizium zu vermeiden.The melting unit 103 consists essentially of a housing 108 , a crucible unit 109 , In the case 108 or adjacent thereto is a device 30 for oxide removal of the type described above, as indicated schematically, such that the output thereof is a substantially direct supply of exiting silicon particles in the crucible unit 109 allowed. The interior of the housing 108 is preferably kept under a protective gas atmosphere in order to avoid re-oxidation of silicon.

Die Schmelztiegeleinheit 109 wir bevorzugt durch einen Kalttiegel gebildet, in dem kontaktlos eine Siliziumschmelze über Magnetfelder erzeugt werden kann. Es ist aber auch möglichen einen normalen Schmelztiegel vorzusehen, der über eine Heizeinheit 110 beheizt wird, wie in 4 dargestellt.The crucible unit 109 We prefer formed by a cold crucible in which contactlessly a silicon melt can be generated by magnetic fields. But it is also possible a normal To provide crucible, via a heating unit 110 is heated, as in 4 shown.

Die Schmelztiegeleinheit weist ein in den Schmelztiegel hineinragendes Element 112 auf, dass aus Siliziumkarbid (SiC) besteht oder hiermit beschichtet ist und dass so angeordnet ist, dass es eine Schmelze im Schmelztiegel kontaktieren kann. Das Element 112 kann über einen nicht dargestellten Drehmechanismus gedreht werden, wie durch einen entsprechend Pfeil angedeutet ist. Das Element kann zum Beispiel ein Stab, ein Gitter oder eine Platte aus festem SiC sein. Das Element aus SiC hält wegen des deutlich höheren Schmelzpunktes des Materials dem ständigen Kontakt mit flüssigem Silizium im Tiegel stand. Das Element 112 kann gegebenenfalls in der Schmelze vorhandene SiC Partikel wenigsten teilweise aufnehmen und somit dem weiteren Prozess entziehen, wie in dem oben beschriebenen Prozessablauf beschrieben wurde. Das Element 112 kann sowohl bei normalen Tiegeln sowie einem Kalttiegel eingesetzt werden. In diesem wird das flüssige Silizium mittels der Induktionserwärmung in konstanter Bewegung gehalten. Feste SiC-Partikel setzen sich daher nicht am Boden des Schmelztiegels ab, sondern kommen in Kontakt mit dem Element 112 und bleiben dort wegen der Benetzungseigenschaften haften. In Kombination mit einem Kalttiegel kann daher auch auf eine Drehvorrichtung für das Element 112 verzichtet werden. Das Element 112 sollte in regelmäßigen Abständen ausgetauscht oder gereinigt werden, ist.The crucible unit has an element projecting into the crucible 112 that is made of or coated with silicon carbide (SiC) and arranged so that it can contact a melt in the crucible. The element 112 can be rotated via a rotating mechanism, not shown, as indicated by a corresponding arrow. The element may be, for example, a rod, grid or plate of solid SiC. Due to the significantly higher melting point of the material, the SiC element is in constant contact with liquid silicon in the crucible. The element 112 If appropriate, SiC particles which are present in the melt can at least partially take up particles and thus escape the further process, as described in the process sequence described above. The element 112 can be used with both normal crucibles and a cold crucible. In this, the liquid silicon is kept in constant motion by means of induction heating. Solid SiC particles therefore do not settle at the bottom of the crucible but come into contact with the element 112 and stick there because of the wetting properties. In combination with a cold crucible can therefore also on a turning device for the element 112 be waived. The element 112 should be replaced or cleaned at regular intervals.

Das Gehäuse 108 kann eine nicht näher dargestellte Be-/Entladeöffnung aufweisen, die zum Laden von zusätzlichem Silizium und/oder Beimengungen, die eine nachfolgende Silansynthese, insbesondere eine Chlorsilan Synthese fördern, in die Schmelztiegeleinheit 109, dient. Eine solche Be-/Entladeöffnung kann auch für eine Entnahme und/oder einen Austausch des Elements 112 dienen.The housing 108 may have a loading / unloading, not shown in detail, for loading of additional silicon and / or admixtures, which promote a subsequent silane synthesis, in particular a chlorosilane synthesis, in the crucible unit 109 , serves. Such loading / unloading can also for a removal and / or replacement of the element 112 serve.

Am unteren Ende der Schmelztiegeleinheit 109 ist ein Leitungselement 113 vorgesehen, über das geschmolzenes Silizium aus der Schmelztiegeleinheit 109 entnommen werden kann. Das Leitungselement 113 besteht aus einem Material, das den erforderlichen Temperaturen beim Schmelzen von metallurgischem Silizium beständig ist, und keine störenden Verunreinigungen in das geschmolzene Silizium einträgt. Das Leitungselement 113 erstreckt sich von dem Boden der Schmelztiegeleinheit 109 zu einem oberen Bereich der Prozesskammereinheit 105 und öffnet sich in diese hinein, wie nachfolgend noch näher erläutert wird.At the bottom of the crucible unit 109 is a conduit element 113 provided via the molten silicon from the crucible unit 109 can be removed. The pipe element 113 consists of a material that is resistant to the temperatures required to melt metallurgical silicon, and does not introduce any interfering impurities into the molten silicon. The pipe element 113 extends from the bottom of the crucible unit 109 to an upper area of the process chamber unit 105 and opens into it, as will be explained in more detail below.

Die Prozesskammereinheit 105 weist im Wesentlichen ein Gehäuse 117 auf, das im Inneren eine Prozesskammer 118 bildet, sowie einen Auffangbehälter 119 auf. Das Gehäuse 117 besitzt eine ebene obere Wand sowie eine umlaufende Seitenwand. Die obere Wand besitzt eine Durchführöffnung für das Leitungselement 113, das in abgedichteter Weise durch die obere Wand hindurchgeführt ist. Die Seitenwand besitzt bevorzugt einen runden Querschnitt, kann aber auch eine andere Konfiguration haben. Insbesondere besitzt die Seitenwand einen sich vertikal erstreckenden Bereich, sowie einen unteren sich verjüngenden Bereich.The process chamber unit 105 essentially has a housing 117 on, inside a process chamber 118 forms, as well as a collection container 119 on. The housing 117 has a flat upper wall and a circumferential side wall. The upper wall has a passage opening for the conduit element 113 , which is guided in a sealed manner through the upper wall. The side wall preferably has a round cross-section, but may also have a different configuration. In particular, the side wall has a vertically extending portion and a lower tapered portion.

In der Seitenwand ist im sich vertikal erstreckenden Bereich eine Auslassöffnung 123 vorgesehen, die nachfolgend, wie noch näher erläutert wird, mit der Gaszirkulationseinheit 107 in Verbindung steht. Die Auslassöffnung 123 befindet sich vorzugsweise oberhalb einer Mitte der Prozesskammer 118 (in Höhenrichtung). In der Seitenwand ist ferner eine Vielzahl von Gaseinlassöffnungen 124 vorgesehen. Diese stehen wie nachfolgend noch näher erläutert wird, ebenfalls mit der Gas-Zirkulationseinheit 107 in Verbindung. Die Gaseinlassöffnungen 124 befinden sich vorzugsweise unterhalb einer Mitte der Prozesskammer 118 (in Höhenrichtung). Die Prozesskammer besitzt bevorzugt eine Höhe von 8 bis 20 Meter.In the side wall in the vertically extending region is an outlet opening 123 provided, which, as will be explained in more detail below, with the gas circulation unit 107 communicates. The outlet opening 123 is preferably located above a center of the process chamber 118 (in the height direction). In the side wall is further a plurality of gas inlet openings 124 intended. These are as will be explained in more detail below, also with the gas circulation unit 107 in connection. The gas inlet openings 124 are preferably located below a center of the process chamber 118 (in the height direction). The process chamber preferably has a height of 8 to 20 meters.

Am unteren Ende der umlaufenden Seitenwand ist ein Befestigungsflansch vorgesehen, der mit einem Befestigungsflansch des Auffangbehälters 119 zusammenwirkt, um den Auffangbehälter 119 gasdicht an dem Gehäuse 117 zu befestigen.At the lower end of the circumferential side wall, a mounting flange is provided, which with a mounting flange of the collecting container 119 cooperates to the collection container 119 gas-tight on the housing 117 to fix.

Der Auffangbehälter 119 kann optional über nicht näher dargestellt Mittel gegenüber der Prozesskammer 118 isoliert werden und gegebenenfalls mit einem Unterdruck und oder einem inerten Gas beaufschlagt werden, um eine Oxidation von darin aufgenommenen Siliziumpartikeln zu vermeiden oder zu reduzieren.The collection container 119 Optionally via means not shown in detail opposite the process chamber 118 be isolated and optionally applied with a negative pressure and or an inert gas to prevent or reduce oxidation of silicon particles received therein.

Obwohl dies nicht dargestellt ist, kann wenigstens eine Heizeinheit vorgesehen sein, um die Prozesskammer auf eine vorgegebene Temperatur zu erwärmen.Although not shown, at least one heating unit may be provided to heat the process chamber to a predetermined temperature.

Die Gas-Zirkulationseinheit 107 besteht im Wesentlichen aus einem Feinstaubabscheider 131, einer erste Pumpe 133, einer Gasaufbereitungseinheit 135, einer zweiten Pumpe 137, einer ersten Einlasseinheit 138, einer dritten Pumpe 141 und einer zweiten Einlasseinheit 142, die zusammenwirkend eine Gaszirkulation, insbesondere eines inerten Gases, durch die Prozesskammer 118 erlauben.The gas circulation unit 107 consists essentially of a fine dust separator 131 , a first pump 133 , a gas processing unit 135 , a second pump 137 , a first inlet unit 138 , a third pump 141 and a second intake unit 142 , cooperating a gas circulation, in particular an inert gas, through the process chamber 118 allow.

Der jeweiligen Elemente sind für auftretenden bestehenden Temperaturen geeignet und aus Materialien (wenigstens an der Oberfläche) welche keine Verunreinigungen in den Prozess einbringen. Die Pumpe 133 und die Prozesskammer 118 sind vorzugsweise so aufeinander abgestimmt, dass ein Unterdruck von kleiner 50 mbar und besonders vorzugsweise ein Unterdruck von kleiner 15 mbar in der Prozesskammer 118 eingestellt werden kann.The respective elements are suitable for existing existing temperatures and of materials (at least on the surface) which do not introduce impurities into the process. The pump 133 and the process chamber 118 are preferably coordinated so that a Underpressure of less than 50 mbar and particularly preferably a negative pressure of less than 15 mbar in the process chamber 118 can be adjusted.

Die erste Einlasseinheit 138 weist eine Vielzahl von Auslässen auf, die auf einen Austrittsbereich des Leitungselements 113 gerichtet sind, um hieraus austretendes geschmolzenes Silizium zu zerstäuben. Die Auslässe sehen bevorzugt einen verjüngenden Strömungsquerschnitt vor, um im Bereich einer Austrittsöffnung hohe Strömungsgeschwindigkeiten vorzusehen. Insbesondere sind die Pumpe 137 und die Einlasseinheit 138 derart aufeinander abgestimmt, dass im Bereich der Austrittsöffnungen der Auslässe eine Hochgeschwindigkeitsgasströmung, insbesondere eine Gasströmung mit einer Überschallgeschwindigkeit erzeugt werden kann.The first inlet unit 138 has a plurality of outlets, which on an exit region of the conduit element 113 are directed to atomize therefrom emerging molten silicon. The outlets preferably provide a tapered flow cross-section in order to provide high flow rates in the region of an outlet opening. In particular, the pump 137 and the inlet unit 138 coordinated so that in the region of the outlet openings of the outlets, a high-velocity gas flow, in particular a gas flow with a supersonic speed can be generated.

Die zweite Einlasseinheit 142 weist eine Vielzahl der Einlässe 124 in der Seitenwand auf, die so angeordnet sind, dass sie in der Prozesskammer eine schräg nach oben gerichtete Gasströmung erzeugen können. Zusätzlich oder auch alternativ können die Einlässe auch so angeordnet sein, dass sie in der Prozesskammer 118 eine kreis- oder spiralförmige Strömung erzeugen.The second inlet unit 142 has a variety of inlets 124 in the side wall, which are arranged so that they can produce an obliquely upward gas flow in the process chamber. Additionally or alternatively, the inlets may also be arranged to be in the process chamber 118 create a circular or spiral flow.

Nachfolgend wird der Betrieb der Vorrichtung 100 unter Bezugnahme auf die 4 näher erläutert. Zunächst wird über die Vorrichtung 30 Silizium in die Schmelztiegeleinheit 109 geleitet, wobei das Silizium eine Temperatur oberhalb 800°C besitzt und bevorzugt eine Temperatur zwischen 1000°C und 1100°C. Das Silizium wird in der Schmelztiegeleinheit 109 geschmolzen, so dass in dem Leitungselement 113 geschmolzenes Silizium ansteht. Der Siliziumschmelze können gezielte Beimengungen, wie beispielsweise Kupfer zwischen 0,01 bis 5 Gew.-%, oder auch andere Beimengungen zugegeben werden, die eine nachfolgende Silansynthese, insbesondere eine Chlorsilan Synthese fördern. Das geschmolzene Silizium kann gegebenenfalls über eine entsprechende Ventileinheit (nicht dargestellt) in Richtung der Prozesskammer 118 geleitet werden. Das Leitungselement 113 kann so bemessen sein, dass das geschmolzene Silizium nicht ohne zusätzlich Krafteinwirkung wie um Beispiel ein Unterdruck in der Prozesskammer und/oder Strömungseffekte durch eingeleitetes Prozessgas dort hindurch fließen würde.The operation of the device will be described below 100 with reference to the 4 explained in more detail. First, about the device 30 Silicon in the crucible unit 109 wherein the silicon has a temperature above 800 ° C and preferably a temperature between 1000 ° C and 1100 ° C. The silicon is in the crucible unit 109 melted, leaving in the conduit element 113 molten silicon is present. Selective admixtures, such as copper between 0.01 to 5 wt .-%, or other admixtures may be added to the silicon melt, which promote a subsequent silane synthesis, in particular a chlorosilane synthesis. If appropriate, the molten silicon can be conveyed via a corresponding valve unit (not shown) in the direction of the process chamber 118 be directed. The pipe element 113 may be such that the molten silicon would not flow through there without additional force such as, for example, a negative pressure in the process chamber and / or flow effects by the process gas introduced.

Wenn geschmolzenes Silizium an dem Leitungselement 113 ansteht und in Richtung der Prozesskammer 118 fließt, wird über die Pumpe 137 Gas, insbesondere ein inertes Gas, über die erste Einlasseinheit 138 in die Prozesskammer 118 eingeleitet. Dabei besitzt das Prozessgas beim Eintritt in die Prozesskammer 118 eine hohe Strömungsgeschwindigkeit, vorzugsweise eine Überschallgeschwindigkeit. Durch das Leitungselement 113 hindurch tretendes geschmolzenes Silizium wird durch diese Gasströmung in feine Tröpfchen zerstäubt. Die derart zerstäubten Tröpfchen aus geschmolzenem Silizium fallen dann innerhalb der Prozesskammer 118 nach unten, und werden schließlich, nachdem sie sich gegebenenfalls verfestigt haben innerhalb des Auffangbehälters 119 in Form von Siliziumpartikeln aufgenommen. Um die Fallzeit innerhalb der Prozesskammer 118 zu erhöhen, wird über die zweite Einlasseinheit 142 eine schräg nach oben gerichtete Gasströmung innerhalb der Prozesskammer 118 erzeugt. Die Prozessbedingungen in der Prozesskammer 118, insbesondere die Gasströmung zum Zerstäuben des Siliziums, werden so eingestellt, dass sich das zerstäubte Silizium während des freien Falls wenigstens teilweise verfestigt und im Wesentlichen sphärische Siliziumpartikel mit einer gewünschten mittleren Partikelgröße entstehen, die von dem nachfolgenden Prozess abhängen können. Für eine Trichlorsilansynthese wird beispielsweise eine mittlere Partikelgröße von 20 µm bis 600 µm, insbesondere von insbesondere von 45µm bis 500µm, bevorzugt.When molten silicon on the pipe element 113 is pending and in the direction of the process chamber 118 flows, is via the pump 137 Gas, in particular an inert gas, via the first inlet unit 138 in the process chamber 118 initiated. The process gas has access to the process chamber 118 a high flow rate, preferably a supersonic speed. Through the conduit element 113 passing molten silicon is atomized by this gas flow into fine droplets. The thus atomized droplets of molten silicon then fall within the process chamber 118 down, and eventually, after they have possibly solidified within the collection container 119 taken in the form of silicon particles. To the fall time within the process chamber 118 increase is via the second intake unit 142 an obliquely upward gas flow within the process chamber 118 generated. The process conditions in the process chamber 118 , in particular the gas flow for atomizing the silicon, are adjusted so that the atomized silicon at least partially solidifies during the free fall and substantially spherical silicon particles with a desired average particle size arise, which may depend on the subsequent process. For a trichlorosilane synthesis, for example, an average particle size of from 20 .mu.m to 600 .mu.m, in particular from 45 .mu.m to 500 .mu.m, is preferred.

Die an sich bekannte Zerstäubungsvorrichtung wurde hinsichtlich des Schmelztiegels in der bevorzugten Form eines Cold-Crucibles, der Siliziumzuführung über die eine Vorheizung vornehmende Oxidentfernungsvorrichtung und das SiC-Element, das als Reinigungseinheit dient, modifiziert.The conventional sputtering apparatus was modified with respect to the crucible in the preferred form of cold crucible, the silicon feed via the preheating oxide removal device, and the SiC element serving as a purifying unit.

Obwohl die Erfindung anhand eines spezifischen Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf das konkrete Ausführungsbeispiel beschränkt. Insbesondere im Bereich der Trennung der Feststoffe werden alternative Verfahren in Betracht gezogen. Hier wäre es zum Beispiel möglich auf eine spezielle Trennlösung, die als Schwerflüssigkeit ausgebildet ist und eine Dichteabhängige Trennung ermöglicht, zu verzichten. In einer Alternative könnte zum Beispiel ein auf einem Magnetfeld basierende Trennung vorgenommen werden, wie sie in der US 8,231,006 B2 beschrieben ist. In einer weiteren Alternative könnte zum Beispiel davon ausgehend, dass ein wesentlicher Anteil der SiC Partikel größer ist als die Si/SiO2 Partikel eine Größenabhängige Trennung vorgenommen werden. Dies könnte zum Beispiel durch eine entsprechende Filterung unter Verwendung von Di-Wasser als Trägersubstanz erreicht werden. Aber auch in einer Dekantierzentrifuge wäre durch entsprechende Steuerung der Zentrifugalkräfte, die stärker auf große, schwerere Partikel wirken, eine solche Trennung möglich, wobei wiederum Di-Wasser als Trägersubstanz eingesetzt werden kann. Als mögliche Vorrichtung wird insbesondere auch auf den Sorticanter® der Firma Flottweg SE, Industriestraße 6 - 8, 84137 Vilsbiburg, Deutschland (Germany) hingewiesen, der eine fest-flüssig-fest Trennung von Eingangsstoffen vorsieht.Although the invention has been described with reference to a specific embodiment, the invention is not limited to the specific embodiment. Especially in the field of separation of solids, alternative methods are considered. Here, for example, it would be possible to dispense with a special separation solution, which is designed as heavy liquid and permits a density-dependent separation. In an alternative, for example, a magnetic field based separation could be used, as described in US Pat US 8,231,006 B2 is described. For example, in a further alternative, assuming that a substantial portion of the SiC particles are larger than the Si / SiO 2 particles, a size-dependent separation could be made. This could be achieved, for example, by appropriate filtering using di-water as the carrier. But even in a decanter centrifuge such separation would be possible by appropriate control of the centrifugal forces, which act more on large, heavier particles, in turn, di-water can be used as a carrier. As a possible device is in particular also on the Sorticanter ® the company Flottweg SE, Industriestraße 6 - 8th . 84137 Vilsbiburg, Germany (Germany), which provides for a solid-liquid-solid separation of input materials.

Diese Vorrichtungen können das Prinzip einer partiellen Sedimentation der beispielsweise in Di-Wasser (oder eine anderen geeigneten Flüssigkeit, die keine Schwerflüssigkeit ist) suspendierten Feststoffe nutzen und somit eine wenigstens teilweise Trennung der Feststoffe erreichen. Die großen, schwereren Partikel (SiC) sedimentieren schneller, während die kleineren, und leichteren Si/SiO2 länger suspendiert bleiben und mit der Flüssigkeit ausgetragen werden können. Die Absetzgeschwindigkeit der Partikel in der Suspension ist abhängig vom Quadrat der Partikelgröße und dem Dichteunterschied zum Fluid. Der Effekt kann durch entsprechende Erhöhung der Zentrifugalkräfte und durch ein Absenken der dynamischen Viskosität der Suspensionsflüssigkeit erhöht werden, was den Einsatz von Di-Wasser oder Alkanen nahelegt. Auch die Form der Feststoffe kann in die Sedimentationsgeschwindigkeit eingehen, was aber bei den vorhandenen Feststoffen als vernachlässigbar angesehen wird. Eine solche partielle Sedimentation könnte auch außerhalb eines Dekanters eingesetzt werden. Obwohl diese alternativen Trennverfahren, die auch kombiniert werden können, in der Regel schlechtere Trennergebnisse vorsehen, als eine Trennung in einer Schwerflüssigkeit und insbesondere einen höheren Anteil der kleineren SiC Partikel in den gewonnenen Si/SiO2 Partikeln mit sich bringt, stellt dies bei dem vorliegenden Verfahren kein Problem dar. Die SiC Partikel können - wenigstens teilweise - optional noch durch die SiC Nachreinigung in der Schmelze entfernt werden. Darüber hinaus können sie aber auch einfach in den Zerstäuber mitgeführt werden und in die gebildeten Partikel aufgenommen werden. In einer nachfolgenden Silansynthese stellen die SiC Partikel keine Verunreinigung dar, und sie würden durch den Syntheseprozess abgetrennt und dann ausgefiltert werden. Als einzig verbleibende Partikel könnten sie vielmehr einen Reinigungseffekt haben.These devices may utilize the principle of partial sedimentation of the solids suspended in, for example, di-water (or other suitable liquid which is not a heavy liquid) and thus achieve at least partial separation of the solids. The larger, heavier particles (SiC) sediment faster, while the smaller, and lighter Si / SiO 2 remain suspended longer and can be discharged with the liquid. The settling speed of the particles in the suspension depends on the square of the particle size and the density difference to the fluid. The effect can be increased by a corresponding increase in the centrifugal forces and by a lowering of the dynamic viscosity of the suspension liquid, which suggests the use of di-water or alkanes. The form of the solids can also enter the sedimentation rate, but this is considered to be negligible for the solids present. Such partial sedimentation could also be used outside a decanter. Although these alternative separation processes, which can also be combined, usually provide poorer separation results than a separation in a heavy liquid and in particular a higher proportion of smaller SiC particles in the recovered Si / SiO 2 particles entails, this is in the present Process no problem. The SiC particles can - at least partially - optionally still be removed by the SiC post-purification in the melt. In addition, they can also be easily carried in the atomizer and included in the formed particles. In a subsequent silane synthesis, the SiC particles are not contaminants and would be separated by the synthesis process and then filtered out. The only remaining particles could have a cleaning effect.

Claims (9)

Verfahren zum Aufbereiten von Rückständen aus der mechanischen Bearbeitung von Siliziumprodukten für eine nachfolgende Silan Synthese, wobei die Rückstände wenigstens Silizium, Kohlenstoff enthaltende Partikel und metallische Bestandteile aufweisen, mit folgenden Schritten: Kontaktieren der Rückstände mit einer Ätzflüssigkeit, die metallische Bestandteile auflöst nicht aber Silizium oder die Kohlenstoff enthaltenden Partikel; wenigstens teilweises Trennen der Ätzflüssigkeit mit darin gelösten Metallen von ungelösten Partikeln aus wenigstens Silizium und Kohlenstoff enthaltenden Partikeln; wenigstens teilweises Trennen von Silizium Partikeln und Kohlenstoff enthaltende Partikeln unter Verwendung einer Schwerflüssigkeit mit ZnBr2 in Wasser und/oder Alkohol; wenigstens teilweises Entfernen von Oxiden von der Oberfläche der Silizium Partikel; Schmelzen der Siliziumpartikel; Einleiten des geschmolzenen Siliziums in eine Prozesskammer, wobei das geschmolzene Silizium beim Einleiten in die Prozesskammer über eine Gasströmung zerstäubt wird, und anschließend zum Boden der Prozesskammer oder eines daran befestigten Auffangbehälters fällt, wobei die Prozessbedingungen in der Prozesskammer, insbesondere die Gasströmung zum Zerstäuben des Siliziums so eingestellt werden, dass sich das zerstäubte Silizium während des freien Falls wenigstens teilweise verfestigt.A method for treating residues from the mechanical processing of silicon products for a subsequent silane synthesis, the residues comprising at least silicon, carbon-containing particles and metallic constituents, comprising the steps of: contacting the residues with an etching liquid which dissolves metallic constituents but not silicon or the carbon-containing particles; at least partially separating the etching liquid with metals dissolved therein from undissolved particles of particles containing at least silicon and carbon; at least partially separating silicon particles and carbon-containing particles using a heavy liquid with ZnBr 2 in water and / or alcohol; at least partially removing oxides from the surface of the silicon particles; Melting the silicon particles; Introducing the molten silicon into a process chamber, wherein the molten silicon is atomized as it flows into the process chamber via a gas flow, and then to the bottom of the process chamber or a collecting container attached thereto, the process conditions in the process chamber, in particular the gas flow for atomizing the silicon be adjusted so that the atomized silicon at least partially solidified during the free fall. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Entfernung von Oxiden von der Oberfläche der Siliziumpartikel das Erwärmen der Siliziumpartikel im Unterdruck auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes der Siliziumpartikel von wenigstens 800°C, insbesondere auf eine Temperatur im Bereich von 1000 bis 1100°C, aufweist, wobei der Unterdruck und die Temperatur so abgestimmt sind, dass Siliziumoxide von den Siliziumpartikeln sublimieren und abgeleitet werden können.Method according to Claim 1 wherein the removal of oxides from the surface of the silicon particles comprises heating the silicon particles in vacuum to a temperature below the melting point of the silicon particles of at least 800 ° C, in particular to a temperature in the range of 1000 to 1100 ° C, wherein the negative pressure and the temperature is adjusted so that silicon oxides can sublime and be derived from the silicon particles. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Erwärmung mehrstufig mit abnehmendem Druck durchgeführt wird.Method according to Claim 2 , wherein the heating is performed in several stages with decreasing pressure. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei die Partikel während der Erwärmung in Bewegung gehalten und insbesondere durch einen langgestreckten Prozessraum hindurch gefördert werden.Method according to one of Claims 2 or 3 , Wherein the particles are kept in motion during the heating and in particular are conveyed through an elongated process space. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine größenabhängige Trennung der Partikel über eine entsprechende Filterung vorgenommen wird.Method according to one of the preceding claims, wherein a size-dependent separation of the particles is carried out via a corresponding filtering. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das geschmolzene Silizium vor dem Einleiten in die Prozesskammer mit einem Element, das aus SiC besteht oder eine SiC Beschichtung aufweist, in Kontakt gebracht wird, um in der Schmelze enthaltendes SiC wenigstens teilweise an dem Element aufzunehmen.The method of any one of the preceding claims, wherein the molten silicon is contacted with an element comprised of SiC or having an SiC coating prior to introduction into the process chamber to at least partially receive SiC containing melt on the element. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Element und die Schmelze aus Silizium während des Kontakts relativ zueinander bewegt werden.Method according to Claim 6 wherein the element and the melt of silicon are moved relative to each other during the contact. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Prozessbedingungen in der Prozesskammer, insbesondere die Gasströmung zum Zerstäuben der Schmelze so eingestellt werden, dass im Wesentlichen sphärische Siliziumpartikel mit einer mittleren Partikelgröße von 20 µm bis 600 µm entstehen.Method according to one of the preceding claims, wherein the process conditions in the process chamber, in particular the gas flow for atomizing the melt are adjusted so that substantially spherical silicon particles having an average particle size of 20 .mu.m to 600 .mu.m arise. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Siliziumschmelze gezielte Beimengungen, wie beispielsweise Kupfer zwischen 0,01 bis 5 Gew.-%, zugegeben werden, die eine nachfolgende Chlorsilan Synthese fördern.Method according to one of the preceding claims, wherein the silicon melt targeted additions, such as copper between 0, 01 to 5 wt .-%, to be added, which promote a subsequent chlorosilane synthesis.
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