JP2005247623A - シリコンからのホウ素除去方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 不純物としてホウ素を含有する金属シリコンを融点以上2200℃以下に加熱して溶融状態とした後、二酸化珪素を主成分とする固体とアルカリ金属の炭酸塩又はアルカリ金属の炭酸塩の水和物の一方又は両方を主成分とする固体を該溶融シリコンに添加することで、スラグを形成すると共に、シリコン中のホウ素を除去することを特徴とするシリコンからのホウ素除去方法である。
【選択図】 なし
Description
Bを12質量ppm含有する金属シリコン15kgを内径270mm・深さ250mmのカーボンルツボに入れ、大気中にて1500℃で溶解後、Bを1.5質量ppm含有する珪砂(SiO2)を7.5kg、Bを0.3質量ppm含有する粉末状のNa2CO3を7.5kg投入した。この投入量では、溶融物表面は全てスラグであった。30分後、直径8mmの石英管で溶融状態のシリコンとスラグを各数g吸い上げ、分析用のサンプルとした(以下、サンプル−1と呼ぶ)。次に、ルツボを傾け、上部のスラグのみを排出した。さらに、再び溶融シリコン上に珪砂を7.5kg、粉末状のNa2CO3を7.5kg投入した。30分後、再び、直径8mmの石英管で溶融状態のシリコンとスラグを各数g吸い上げ、分析用のサンプルとした(以下、サンプル−2と呼ぶ)。最後にルツボを傾け上部のスラグのみを排出し、その後、別の鋳型にシリコンを排出し、冷却固化した。
実施例1で使用した珪砂15kgとNa2CO315kgを1400℃で溶解後、冷却固化したところ、約23.6kgのガラス状の固体を得た。これを数cmの塊に粉砕後、純水にて洗浄し、11.8kgずつに2等分し、精錬用スラグとした。
珪砂(SiO2)を投入せず、Na2CO3のみを2回投入したこと以外は、実施例1と全く同様の実験を行った。
実施例1で得られたB濃度0.29質量ppmのシリコンに、さらに精錬を行った。実施例1と同様のカーボンルツボに実施例1で得られたシリコン10kgを入れ、大気中にて1500℃で溶解し、その後、Bを1.5質量ppm含有する珪砂(SiO2)を1kg、Bを0.3質量ppm含有する粉末状のNa2CO3を1kg投入した。この1回当たりの投入量では、溶融物の表面の半分程度は溶融シリコンが露出していた。30分後、ルツボを傾け、上部のスラグのみを排出した。以上の、珪砂を1kg、Na2CO3を1kg投入し、30分後ルツボを傾け、上部のスラグのみを排出する操作を、合計3回行い、最後に別の鋳型にシリコンを排出し、冷却固化した。
Na2CO3の代わりに、Bを0.5質量ppm含有する粉末状のNa2CO3の一水塩を8.8kg投入したこと以外は、実施例1と全く同様の実験を行った。
Na2CO3の代わりに、Bを0.6質量ppm含有する粉末状のK2CO3を9.8kg投入したこと以外は、実施例1と全く同様の実験を行った。
1回の投入量を、珪砂(SiO2)を9.0kg、粉末状のNa2CO3を6.0kgに変えたこと以外は、実施例1と全く同様の実験を行った。
Claims (16)
- 不純物としてホウ素を含有する金属シリコンを融点以上2200℃以下に加熱して溶融状態とした後、二酸化珪素を主成分とする固体とアルカリ金属の炭酸塩又は該炭酸塩の水和物の一方又は両方を主成分とする固体を該溶融シリコンに添加することで、スラグを形成すると共に、シリコン中のホウ素を除去することを特徴とするシリコンからのホウ素除去方法。
- 形成したスラグを排出する請求項1記載のシリコンからのホウ素除去方法。
- 二酸化珪素を主成分とする固体とアルカリ金属の炭酸塩又は該炭酸塩の水和物の一方又は両方を主成分とする固体を溶融シリコンに添加してから、形成したスラグを排出するまでの間隔が5分以上である請求項2記載のシリコンからのホウ素除去方法。
- 二酸化珪素を主成分とする固体とアルカリ金属の炭酸塩又は該炭酸塩の水和物の一方又は両方を主成分とする固体を同時に添加する請求項1〜3のいずれか1項に記載のシリコンからのホウ素除去方法。
- 二酸化珪素を主成分とする固体とアルカリ金属の炭酸塩又は該炭酸塩の水和物の一方又は両方を主成分とする固体の添加を別々に行う請求項1〜3のいずれか1項に記載のシリコンからのホウ素除去方法。
- 前記添加の間隔が30分以内である請求項5記載のシリコンからのホウ素除去方法。
- 二酸化珪素を主成分とする固体とアルカリ金属の炭酸塩又は該炭酸塩の水和物の一方又は両方を主成分とする固体の添加を2回以上に分けて行う請求項1〜6のいずれか1項に記載のシリコンからのホウ素除去方法。
- 既に形成されたスラグを排出した後に、二酸化珪素を主成分とする固体とアルカリ金属の炭酸塩又は該炭酸塩の水和物の一方又は両方を主成分とする固体の新たな添加を行う請求項7に記載のシリコンからのホウ素除去方法。
- 二酸化珪素を主成分とする固体とアルカリ金属の炭酸塩又は該炭酸塩の水和物の一方又は両方を主成分とする固体を溶融シリコンに添加してから、形成したスラグを排出するまでの間隔が5分以上である請求項8に記載のシリコンからのホウ素除去方法。
- 二酸化珪素を主成分とする固体とアルカリ金属の炭酸塩又は該炭酸塩の水和物の一方又は両方を主成分とする固体を添加しスラグ形成後スラグを排出するプロセスを複数回実施する請求項8に記載のシリコンからのホウ素除去方法。
- 二酸化珪素を主成分とする固体とアルカリ金属の炭酸塩又は該炭酸塩の水和物の一方又は両方を主成分とする固体を添加しスラグ形成後スラグを排出するプロセスを複数回実施するシリコンからのホウ素除去方法において、途中、溶融シリコン中のホウ素濃度が1質量ppm以下であることを特徴とする請求項10に記載のシリコンからのホウ素除去方法。
- 二酸化珪素を主成分とする固体とアルカリ金属の炭酸塩又は該炭酸塩の水和物の一方又は両方を主成分とする固体の添加量が、形成するスラグで溶融シリコン表面を完全に覆わない量である請求項1〜11のいずれか1項に記載のシリコンからのホウ素除去方法。
- 添加する二酸化珪素中の珪素のモル数が、アルカリ金属の炭酸塩又は該炭酸塩の水和物の一方又は両方を主成分とする固体のアルカリ元素のモル数の0.05〜20倍である請求項1〜12のいずれか1項に記載のシリコンからのホウ素除去方法。
- アルカリ金属の炭酸塩及び該炭酸塩の水和物のアルカリ元素が、リチウム、ナトリウム、又はカリウムの1種又は2種以上である請求項1〜13のいずれか1項に記載のシリコンからのホウ素除去方法。
- アルカリ金属の炭酸塩及び該炭酸塩の水和物が、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、又はこれらの水和物の1種又は2種以上である請求項14記載のシリコンからのホウ素除去方法。
- 生成するスラグの粘性を高める添加剤をさらに添加する請求項1〜15のいずれか1項に記載のシリコンからのホウ素除去方法。
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