DE3320660A1 - Process for producing high-purity silicon by reducing quartz in an arc furnace - Google Patents

Process for producing high-purity silicon by reducing quartz in an arc furnace

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DE3320660A1
DE3320660A1 DE19833320660 DE3320660A DE3320660A1 DE 3320660 A1 DE3320660 A1 DE 3320660A1 DE 19833320660 DE19833320660 DE 19833320660 DE 3320660 A DE3320660 A DE 3320660A DE 3320660 A1 DE3320660 A1 DE 3320660A1
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quartz
briquettes
arc furnace
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briquetted
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Bernd 8000 München Baur
Wolfgang Dr.rer.nat. Dietze
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    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02—Silicon
    • C01B33/021—Preparation
    • C01B33/023—Preparation by reduction of silica or free silica-containing material
    • C01B33/025—Preparation by reduction of silica or free silica-containing material with carbon or a solid carbonaceous material, i.e. carbo-thermal process

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  • Organic Chemistry (AREA)
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Abstract

A process for producing high-purity silicon by reducing quartz in an arc furnace uses briquetted, carbon- and/or quartz-containing materials to which a binder has been added. The binder used is alkylcellulose or methylcellulose.

Description

Verfahren zur Herstellung von hochreinem Silicium durchProcess for the production of high purity silicon by

Quarzreduktion im Lichtboqenofen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von hochreinem Silicium durch Quarzreduktion im Lichtbogenofen unter Verwendung von brikettierten, kohlenstoff-und/oder quarzhaltigen Materialien, denen ein Bindemittel zugesetzt ist.Quartz reduction in an electric arc furnace The invention relates to a method for the production of high-purity silicon by reducing quartz in an electric arc furnace Use of briquetted, carbon and / or quartz-containing materials, which a binder is added.

In der DE-OS 30 13 319 ist ein Verfahren zum Herstellen von für Solarzellen geeiqnetem Silicium durch Reduzieren von Siliciumdioxid durch ein kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel in einem Hochtemperaturschmelzofen beschrieben. Als kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel wird dabei aktivierter Kohlenstoff oder Ruß in Form von Tabletten oder Briketts verwendet, die als ein hochgereinigtes Bindemittel Stärke, Zucker, Polyvinylalkohol, Cellulose und/oder Mischungen davon enthalten.DE-OS 30 13 319 describes a method for producing solar cells suitable silicon by reducing silicon dioxide with a carbon-containing one Reducing agent described in a high temperature melting furnace. As a carbonaceous one The reducing agent is activated carbon or soot in the form of tablets or briquettes used as a highly purified binding agent starch, sugar, Contain polyvinyl alcohol, cellulose and / or mixtures thereof.

Es hat sich nämlich gezeigt, daß die Herstellung von Reinstsilicium durch Quarzreduktion im Lichtbogenofen möglichst reine Ausgangsprodukte in stückiger Form, also beispielsweise Briketts, erfordert, damit das Reaktionsprodukt CO entweichen kann und die Reaktion unter Siliciumbildung ungestört abzulaufen vermag. Reinster Naturquarz ist in stückiger Form erhältlich, so daß hierfür keine Brikettierung erforderlich ist. Dies gilt aber nicht für reine synthetische Quarz- und/oder Kohleprodukte, also beispielsweise für Ruß und Petrolkoks. Insbesondere diese Materialien müssen also brikettiert werden, wozu ein geeignetes, sehr reines und preiswertes Bindemittel benötigt wird.It has been shown that the production of hyperpure silicon By reducing quartz in an electric arc furnace, starting products that are as pure as possible in lumpy form Form, for example briquettes, is required so that the reaction product CO can escape and the reaction can proceed undisturbed with silicon formation. Purest Natural quartz is available in lump form so that no briquetting is required is required. However, this does not apply to pure synthetic quartz and / or carbon products, for example for soot and petroleum coke. In particular, these materials must So are briquetted, including a suitable, very pure and inexpensive binder is needed.

Die bereits oben erwähnten Bindemittel haben sich für die Praxis als wenig geeignet erwiesen. So hat Zucker beispielsweise ungenügende Bindeeigenschaften, während Stärke keine ausreichende Reinheit besitzt.The binders already mentioned above have proven to be useful in practice proved unsuitable. For example, sugar has insufficient binding properties, while starch does not have sufficient purity.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, für ein Verfahren zur Herstellung von hochreinem Silicium durch Quarzreduktion im Lichtbogenofen unter Verwendung von brikettierten, kohlenstoff- und/oder quarzhaltigen Materialien ein Bindemittel anzugeben, das sich durch hohe Reinheit un-d gute Bindeeigenschaften auszeichnet.It is therefore an object of the invention to provide a method of production of high purity silicon by using quartz reduction in an electric arc furnace a binding agent for briquetted, carbon and / or quartz-containing materials indicate that is characterized by high purity and good binding properties.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Bindemittel aus Alkylcellulose oder Methylcellulose besteht.This task is achieved with a method according to the preamble of the patent claim 1 solved according to the invention in that the binder made of alkyl cellulose or methyl cellulose consists.

Alkylcellulose und Methylcellulose haben sich als äußerst reine Bindemittel erwiesen, die gleichzeitig auch sehr preiswert sind. So kann Methylcellulose in wäßriger Suspension bzw. Lösung eingesetzt werden, um so Petrolkoks oder Ruß und Siliciumdioxidpulver zu brikettieren. Durch Ausheizen bei etwa 200 0C entstehen so stabile, für die Siliciumherstellunq im Lichtbogenofen geeignete Briketts.Alkyl cellulose and methyl cellulose have proven to be extremely pure binders proven, which are also very inexpensive at the same time. This is how methyl cellulose can be used in aqueous suspension or solution are used, so as to petroleum coke or soot and Briquette silica powder. Formed by baking out at around 200 ° C so stable briquettes suitable for the production of silicon in an electric arc furnace.

Diese Briketts können ihrerseits stöchiometrisch zusammenqesetzt sein, d. h., sie können etwa 24 Teile Kohlenstoff (c) und 60 Teile Quarz (SiO,) enthalten. Bevorzugt wird aber ein starker Quarz-Unterschuß, also beispielsweise ein Teil Kohlenstoff und ein Teil Quarz, wobei dann die stöchiometrische Gesamtzusammensetzung durch zusätzliche Quarzstücke oder Quarzbriketts erreicht werden kann.These briquettes can in turn have a stoichiometric composition, d. that is, they can contain about 24 parts carbon (c) and 60 parts quartz (SiO,). However, a strong quartz deficiency, for example a part of carbon, is preferred and a part of quartz, then the total stoichiometric composition by additional quartz pieces or quartz briquettes can be achieved.

Der Bindemittelanteil in den Briketts sollte 4 bis 10 Gew.-% und vorzugsweise 7,5 Gew.-% Methylcellulose betragen, wobei noch 6 bis 20 Gew.-% und vorzugsweise 12 Cew.-% Wasser zugesetzt sind, das sich- beim Trocknen der Briketts verflüchtigt.The proportion of binder in the briquettes should be 4 to 10% by weight and preferably Be 7.5% by weight methyl cellulose, with 6 to 20% by weight and preferably 12 wt .-% water are added, which - when drying the briquettes evaporated.

5 Patentansprüche5 claims

Claims (5)

Patentansprüche 9 Verfahren zur Herstellung von hochreinem Silicium durch Quarzreduktion im Lichtbogenofen unter Verwendung von brikettierten, kohlenstoff- und/oder quarzhaltigen Materialien, denen ein Bindemittel zugesetzt ist, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Bindemittel Alkylcellulose oder Methylcellulose verwendet wird.Claims 9 process for the production of high-purity silicon through quartz reduction in an electric arc furnace using briquetted, carbon and / or quartz-containing materials to which a binder has been added, d a -d It is not stated that the binding agent is alkyl cellulose or methyl cellulose is used. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die brikettierten Materialien Petrolkoks oder Ruß und Siliciumdioxidpulver enthalten.2. The method according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the briquetted materials are petroleum coke or soot and silica powder contain. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die brikettierten Materialien bei etwa 200 0C in stabile Briketts ausgeheizt werden.3. The method according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the briquetted materials turn into stable briquettes at around 200 0C be baked out. 4. Verfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Briketts einen Unterschuß an Quarz enthalten.4. The method of claim 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the briquettes contain a deficit of quartz. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Bindemittelanteil in den Briketts 4 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 7,5 Gew.-% Methylcellulose beträgt, und daß außerdem 6 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 12 Gew.-% Wasser zugesetzt sind, das sich beim Trocknen der Briketts verflüchtigt.5. The method according to any one of claims 1 to 4, d a -d u r c h g e it is not noted that the proportion of binder in the briquettes is 4 to 10% by weight, is preferably 7.5 wt .-% methyl cellulose, and that in addition 6 to 20 wt .-%, preferably 12 wt .-% water are added, which is when drying the briquettes evaporated.
DE19833320660 1983-06-08 1983-06-08 Process for producing high-purity silicon by reducing quartz in an arc furnace Withdrawn DE3320660A1 (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001025496A1 (en) * 1999-10-01 2001-04-12 Elkem Asa Carbon-containing agglomerates
EP1051796B1 (en) * 1998-01-28 2004-03-31 Verdichter OE. GesmbH Hermetically encapsulated compressor

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