DE3403131A1 - Process for refining silicon produced in an arc furnace - Google Patents
Process for refining silicon produced in an arc furnaceInfo
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Abstract
Description
Verfahren zum Reinigen von i-m Lichtbogenofen erzeugtemProcess for cleaning produced by i-m arc furnace
Silicium Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von im Lichtbogenofen erzeugtem Silicium von nichtreduziertem Quarz und nichtreagierter Kohle.Silicon The invention relates to a method for cleaning im Arc furnace produced silicon from unreduced quartz and unreacted Money.
In der DE-OS 32 21 675 ist ein Lichtbogenofen zur Herstellung von Silicium beschrieben. In diesem Lichtbogenofen wird Quarz mit Kohle reduziert, um so Silicium zu gewinnen. Der Ofen selbst ist mit einer Auskleidungsschicht versehen, die den Boden und die Seitenwand des Innenraums des Ofens bedeckt. Zusätzlich ist auf der Innenseite der Auskleidungsschicht noch eine Pyrographitschicht vorgesehen, die möglichst von Verunreinigungen frei und gasundurchlässig bzw. gasdicht ist, um so das Silicium möglichst rein aus dem Quarz mittels der Kohle gewinnen zu können.In DE-OS 32 21 675 an arc furnace for the production of Silicon described. In this electric arc furnace, quartz is reduced to with carbon so to gain silicon. The furnace itself is provided with a lining layer, which covers the bottom and the side wall of the interior of the furnace. Additionally is a pyrographite layer is also provided on the inside of the lining layer, which is as free of impurities as possible and gas-impermeable or gas-tight, in order to be able to extract the silicon as pure as possible from the quartz by means of the coal.
Es hat sich aber gezeigt, daß das mit einem derartigen Lichtbogenofen erzeugte Silicium immer noch so stark mit Verunreinigungen angereichert ist, daß eine Weiterverarbeitung durch Kristallziehen nicht möglich ist. Insbesondere läßt sich Silicium mit einem großen Gehalt an nichtreduziertem Quarz und nichtreagierter Kohle nicht direkt in einer Tiegelziehmaschine schmelzen und zu den gewünschten Einkristallen ziehen.But it has been shown that that with such an arc furnace silicon produced is still so highly contaminated that further processing by crystal pulling is not possible. In particular, lets silicon with a large content of unreduced quartz and unreacted Do not melt coal directly in a crucible drawing machine and get the desired result Pulling single crystals.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein möglichst einfaches Verfahren zu schaffen, das eine Reinigung des aus einem Lichtbogenofen durch Reduktion von Quarz mit Kohle gewonnenem Siliciums erlaubt, so daß dieses nach einer derartigen Reinigung beispielsweise durch Zonenziehen oder nach Czochralski weiterverarbeitet werden kann.It is therefore the object of the invention to provide a method that is as simple as possible to create a cleaning of the from an electric arc furnace by reduction of Quarz with coal obtained silicon allowed, so that this after a such Cleaning, for example, by zone drawing or further processed according to Czochralski can be.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Reinigen von im Lichtbogenofen erzeugtem Silicium von nichtreduziertem Quarz und nichtreagierter Kohle erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das mit dem nichtreduzierten Quarz und der nichtreagierten Kohle verunreinigte Silicium in einem hochverdichteten Graphittiegel oder einem Quarztiegel aufgeschmolzen und das Silicium anschließend abgegossen wird.This task is performed in a method for cleaning in the electric arc furnace produced silicon from unreduced quartz and unreacted carbon according to the invention solved by that with the unreduced quartz and the unreacted carbon contaminated silicon in a high density graphite crucible or quartz crucible melted and the silicon is then poured off.
Durch eine derartige Behandlung bilden sich die unerwünschten Verunreinigungen aus insbesondere nichtreduziertem Quarz und nichtreagierter Kohle an der Tiegelwand, so daß am Ende des Schmelzvorgangs das Silicium auf einfache Weise abgegossen werden kann. Dieses Silicium ist dann - wie Versuche gezeigt haben - soweit gereinigt, daß es entweder durch Zonenziehen oder nach Czochralski zu Einkristallen weiterverarbeitet werden kann.Such treatment creates the undesirable impurities in particular made of unreduced quartz and unreacted carbon on the crucible wall, so that at the end of the melting process the silicon can be poured off in a simple manner can. This silicon is then - as tests have shown - purified to the extent that that it is processed into single crystals either by zone pulling or according to Czochralski can be.
Die Ausbeute bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist wesentlich besser als bei dem herkömmlichen Verfahren, bei dem das im Lichtbogenofen gewonnene Silicium direkt einer Tiegelziehmaschine zugeführt wird. Wird eine Tiegelziehmaschine direkt zum Schmelzen des aus dem Lichtbogenofen gewonnenen Siliciums verwendet, dann können nur Bruchteile des Siliciums abgezogen werden, da der größere Anteil im Tiegel zurückbleibt, was äußerst unwirtschaftlich ist, da die im Tiegel zurückbleibende Restschmelzmenge beim Erstarren den Tiegel zerstören kann.The yield in the process according to the invention is significantly better than the conventional method in which the silicon obtained in the arc furnace is fed directly to a crucible drawing machine. Becomes a crucible drawing machine directly used to melt the silicon obtained from the arc furnace, then can only fractions of the silicon are withdrawn, since the greater part remains in the crucible, which is extremely uneconomical, since the residual amount of melt remaining in the crucible can destroy the crucible when solidifying.
In vorteilhafter Weise werden in den Graphittiegel bzw.Advantageously, the graphite crucible or
in den Quarztiegel schlacken- oder glasbildende Zuschlagstoffe zugegeben, die zusätzlich eine Reinigung des Sili- ciums bewirken. Solche Zuschlagstoffe sind beispielsweise MgO, CaO oder BaO.slag- or glass-forming additives are added to the quartz crucible, which also requires cleaning of the silicone cause ciums. Such aggregates are for example MgO, CaO or BaO.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert, in deren einziger Figur ein hochverdichteter Graphittiegel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt ist.An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the Drawing explained in more detail, in the single figure a highly compressed graphite crucible for performing the method according to the invention is shown.
In der Figur ist in einem Ofen 1 ein Tiegel 4 aus Graphit oder Quarz dargestellt, der durch eine in einem feuerfesten Stoff 2 eingebettete Heizwendel 3 oder durch Hochfrequenz beheizt wird. Die Rückstände aus nichtreduziertem Quarz und nicht reduziertem Kohlenstoff scheiden sich an der Innenseite des Tiegels 4 ab.In the figure, a crucible 4 made of graphite or quartz is in a furnace 1 shown by a heating coil embedded in a refractory material 2 3 or heated by high frequency. The residues of unreduced quartz and non-reduced carbon are deposited on the inside of the crucible 4 away.
Der Ofen 1 kann beispielsweise auch in der in der DE-OS 32 21 675 beschriebenen Weise betrieben werden.The furnace 1 can, for example, also be described in DE-OS 32 21 675 operated manner.
In diesem Fall können die Heizschlangen 3 entfallen.In this case, the heating coils 3 can be omitted.
In den Tiegel 4 werden bevorzugt schlacken- oder glasbildende Zuschlagstoffe, wie beispielsweise MgO, CaO, BaO eingegeben, so daß sich metallische Verunreinigungen zusätzlich an diesen Zuschlagstoffen ansammeln und abscheiden. Slag- or glass-forming aggregates, such as MgO, CaO, BaO, are preferably added to the crucible 4, so that metallic impurities also collect and deposit on these aggregates.
1 Figur1 figure
Claims (3)
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DE19843403131 DE3403131A1 (en) | 1984-01-30 | 1984-01-30 | Process for refining silicon produced in an arc furnace |
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DE19843403131 DE3403131A1 (en) | 1984-01-30 | 1984-01-30 | Process for refining silicon produced in an arc furnace |
Publications (1)
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DE3403131A1 true DE3403131A1 (en) | 1985-08-01 |
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ID=6226273
Family Applications (1)
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1984
- 1984-01-30 DE DE19843403131 patent/DE3403131A1/en not_active Withdrawn
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