JPH0283210A - ケイ素製錬法及びケイ素製錬炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、二酸化ケイ素および炭化ケイ素を製錬してケ
イ素を製造する方法およびケイ素製錬炉に関する。

〔従来の技術〕 本発明の前に、５１０１とＳｉＯを反応させて溶融ケイ
素、５ｉＯｉ？よびＣＯを生成し、次にそのＳｉｎ、を
炭素床と接触させてＳｉＯを再生させる循環式、２工程
バツチ法を開示している研究は知られていない。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、ケイ素の製造における原料およびエネルギー
の利用を改良することを目的としている。

溶融ケイ素は、炭素床を含むシャフト（炉胸ンが装着さ
れている炉内で２工程法により効果的に生成できること
がわかった。その方法は次の反応を利用する： ８ｉ０．＋ＳｉＯ夕Ｓ　ｉ＋Ｓ　ｉ　Ｏ＋ＯＯ（１１お
よびＳｉＯ＋２Ｏ−８ｉＯ＋ＣＯ（２） 正味の反応が次のケイ素を生成する全体の反応である： ８１０、＋２０−８１＋２ＣＯ 溶融ケイ素の生成にはＳｉＯの分圧が重要である。

ケイ素を生成させるに＃１ｓｉｏの分圧を最小にしなけ
ればならない。８１０．と炭素をケイ素炉の反応ゾーン
で反応させるとき、生成する溶融ケイ素１モル当り２モ
ルのＣＯが発生する。本発明において、ｓｉｏ、とＳｉ
Ｇとの反応により生成するケイ素１モル当り１モルだけ
のＣＯが発生する。

ＣＯの第２のモルはシャフトの炭素床で生成子る。

本発明の方法の熱力学分析は、ケイ素炉の反応ゾーンに
おけるＣＯ濃度が低くかつ８ｉ０の分圧が高いのでケイ
素の製造を著しく低い温度で行うことができることを示
唆している。本発明の炉の炭素床は生成されるＳｔＯの
本質的に全てをＳｉＯとして保持する。実際に、約８８
％と高いケイ素効率が本発明によって示された。このケ
イ素効率は従来のサブマージド（ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ）
アーク炉の、場合の約７５％の効率と比較される。

〔課題を解決するだめの手段〕

本発明により。

囚　実質的に密閉された容器であって、固体反応物およ
び溶融ケイ素を含むための反応ゾーンを画定する炉本体
； （Ｂｌ　　炉本体の第１の開口において炉本体の頂部へ
装着され、固体炭素微粒子を含むのに適すると共に炉本
体からのガスを流通させるのに適したシャフト： （ａｔ　　炉本体の第２の開口を介して炉本体にはめ込
まれるエネルギー源； ｆＤ＋　　シャフトの底部に配置され、ガスを炉本体か
ら上のシャフトに流通させる固体炭素微粒子支持手段； （Ｅｌ　　炉本体内に配置てれるエネルギー源用陽極；
および （Ｆｌ　　炉本体の下部に位置する第３の開口に配設さ
れる溶融ケイ素収集手段、 から成るケイ素製錬炉が提供される・ また本発明により、 （（）１　　本質的に炭化ケイ素および二酸化ケイ素の
等モル混合物からなる初供給混合物を反応ゾーンに供給
する工程： （Ｈｌ　　反応ゾーンにおいて、本質的に二酸化ケイ素
１モル当シ２モルの量の炭素をシャフトに充てんする工
程； （Ｊｌ　　反応ゾーンにエネルギーを与えて供給混合物
を溶融ケイ素、ガス状一酸化ケイ素訃よび一酸化炭素に
転化させ；ガス状一酸化炭素は炭素を充てんしたシャフ
トを流通させ、ガス状一酸化ケイ素はシャフトに流入さ
せ、炭素と反応させて炭化ケイ素を生成する工程；（Ｋ
ｌ　　反応ゾーンから溶融ケイ素を回収する工程；（Ｌ
ｌ　　シャフト内で生成された炭化ケイ素と、本質的に
等モル量の二酸化ケイ素追加部とを混合して第２の混合
物を生成し、該第２の混合物を反応ゾーンに充てんする
工程； （國　反応ゾーンに充てんした二酸化ケイ素１モル当９
本質的に２モルの量の炭素をシャフトに充てんする工程
； （Ｎ）　　反応ゾーンにエネルギーを加えて二酸化ケイ
素と炭化ケイ素を溶融ケイ素、ガス状一酸化ケイ素およ
び一酸化炭素に転化させ；ガス状一酸化炭素は炭素を充
てんしたシャフトを流通させ、ガス状一酸化ケイ素はシ
ャフトに流入させ炭素と反応させて炭化ケイ素を生成す
る工程； （ｐｉ　　反応ゾーンから溶融ケイ素を回収する工程；
および （Ｑｌ　　工程（Ｌｌ〜（Ｐ）を反復する工程−からな
るケイ素の製錬方法が提供される。

〔作　用〕

本発明のケイ素製錬炉の構造は、２工程法の効率的操作
を利用し、溶融ケイ素が生成される炉の反応ゾーンから
隔離された炭素床において炭化ケイ素が同時に生成され
る。系に供給される原料は二酸化ケイ素と炭素である。

炭素床を含有するシャフトの装着が反応ゾーンからの副
生成ガスの接触を促進し、熱損失を最小にし、得られた
炭化ケイ素と二酸化ケイ素との混合および標準のス）−
キング法による炉の反応ゾーンへの装入を促進する。エ
ネルギー源の炉本体壁内への導入は炉本体上へのシャフ
トの配設を容易にする。

炉本体の構造および構成は従来の製錬炉に類似する。炉
本体の上に配置されるシャフトは立て型。

開口構造１例えばシリンダ、横断面が正方形又は矩形の
シャフト、円すい台のような傾斜側面をもった構造物、
等にすることができる。円すい台がシャフトに好適な構
造である。

シャフトの設計はＳｉＯのＳｉＯへの効率的転化に著し
く影響する。

ガス／固体反応器の設計技術者は、シャフト内のガスの
必要な表面速度および滞留時間を与えて８ｉ０をＳｉＯ
に効率的に転化させるために、（１）シャフト内の固体
の粒度およびシャフトの相対的高さおよび横断面積（又
は円形横断面の直径のようなシャフトの横断面寸法）の
如き要素を制御する必要があることが認識している。本
発明のために、シャフトの高さＬｒ１ｌＨ１そして横断
面の寸法ｉｊ　ｌ　Ｄ　Ｉで表される。例えば、以下に
おいて円形シャフトには約２のＨ／Ｄ比が８１０の８１
０への転化に有効であることが示される。本発明者は。

実施例において用いられるスケールに対して、より高い
Ｈ／　Ｄ比が効果的に利用されるが、炭素床内に８ｉ０
を８１０に転化させるのに十分な温度を提供するには補
足的加熱が必要であると考える。

Ｈ／　Ｄ比の限定要素は炭素床の圧力降下である。

生産の規模が増するに伴い、対応する表面速度および滞
留時間を維持するために必要なＨ／Ｄ比が増大する。し
かしながら、ガスが固体床を介して通流するのを少なく
してガス状Ｓ１０と固体炭素粒子との十分な接触を保証
するために最小のＨ／　Ｄ比を維持しなければならない
。本発明者は約０．１〜１０の範囲内のシャフトのＨ／
Ｄ比が本発明に有効であると考えている。

シャフトの補足的な加熱は１例えば抵抗加熱のような既
知手段によって行うことができる。

エネルギー源は既知手段、例えば黒鉛電極やトランスフ
アート・アーク・プラズマ・トーチ（いずれも炉本体内
の陽極に接続される）にすることができる。望ましいエ
ネルギー源は直流式トランスフアート・アーク・プラズ
マ・トーチである。

トランスフアート・アーク・プラズマＦｉ最小量のプラ
ズマ・ガスを使用して１反応ゾーンにおけるガス状Ｓｉ
Ｏの希釈を最小にする。プラズマ・ガスは、例えば、ア
ルゴン、水素、又はそれらの混合体である。

本発明のケイ素製錬炉内で熱エネルギーを効率的に伝達
させるためには、電極又はプラズマ・トーチは炉本体内
で可動にすることが望ましい。かかる可動取付けの例と
しては、電極又はプラズマ・トーチの陰極がその鉛直軸
に沿って可動な取付けは、炉本体の内外で可動である構
造にする。別な例の取付は構造は、電極又はプラズマ・
トーチの陰極を炉本体内のアークにおいて旋回させるこ
とができるピボット上に取り付ける。その可動取付けは
、例えば、それらの取付けを組合せることもできる。プ
ラズマ・トーチｉ［を介して炉本体内に挿入することが
望ましい。

炭素固体微粒子を支える手段は、炉本体からの副生ガス
を上のシャフトに流通させながらその固体微粒子を効果
的に保持する従来の手段にすることができる。かかる従
来の手段は１例えば、穴あき板にすることができる。

溶融ケイ素を収集する手段は１例えば、バッチ又は連続
出湯のような従来の手段にすることができる。溶融ケイ
素を収集する方法は１例えば、炉本体の底部開口、又は
炉本体の壁下部で行うことができる。

本発明の方法は前記の反応に基いている：５ｉＯ１＋５
ｉＣ＝ＳＬ＋ＳｉＯ＋ＣＯおよびＳ　　ｉ　　Ｏ＋　　
２　０　　＝　　Ｓ　　ｉ　　Ｃ＋　　ＣＯ正味の作用
は全体の反応によるケイ素の生成である： Ｓｉｎ、＋２０＝Ｓｉ＋２００ 本発明は、ＳｉＯの初装入後、炭素床におけるＳｉＯの
反応に依存して、ケイ素炉の反応ゾーン上のレヤフト内
で同時にＳｉＣを生成する。

ＳＩＣの初チャージは本発明の炉から外的に生成された
ＳｉＣにすることができる。そのＯｌＯの初チャージは
炉内で生成することができる。−例として、ＳＩＣの初
チャージは、炉に装入したＳ１０．の１モル当９４モル
の炭素を炉のシャフトに装入しながら、等モル量の５１
０１とＳｌを炉本体に装入することによって一炉内でも
生成することができる。炉にエネルギーを加えることに
よって１次の反応を介してＳｉＣが生成される：Ｓ１０
＠　＋５ｉ＝２８ｉＯおよび ２Ｓ　ｉｏ＋ＩＩｃ＝２ｓ　ｔｃ＋２ｃ。

さらに−ＳｉＯの初チャージ（装入物）は次の反応を利
用し、上記と類似のプロセスを用いることによって炉内
で調製することもできる：ＳｉＯ，＋ＯスＳｉＯ＋ＣＯ
および Ｓ　ｉ　Ｏ＋２０＝Ｓ　ｉ　Ｃ＋ＣＯ 炉へ別々に又は炭化ケイ素との混合物に混合して供給す
る二酸化ケイ素は、砂のような多くの天然産の形態で石
英、融解シリカおよび発煙シリカ、沈殿シリカおよびシ
リカ細粉にすることができる。

二酸化ケイ素の形態は、例えば、粉末、顆粒、塊、ペブ
ル、ペレットおよび団鉱にすることができる。

二酸化ケイ素の粒度は本発明には重要であるとは考えら
れない。

反応のために副産物のＳｉＯと共にシャフトに充てんし
てＳｉＯを生成させる炭素は、例えば。

カーボンブラック、木炭１石炭又はコークスにすること
ができる。炭素の形態は、例えば、粉末、顆粒、チップ
、塊、ペレットおよび団鉱（ブリケット）にすることが
できる。ＳｉＯを炭素微粒子と反応させてＳｉＣを生成
させるシャフトの効果的操作のために、炭素の粒度をで
きるだけ小さくして、炭素とＳｉＯとの有効な接触を促
進し、ガスによる微粒子の搬出問題や炭素床間の高圧降
下間覇の発生を防ぐことが望ましい。

本発明においては、安定な炉操業が一旦確立されたら、
本質的に等モル虜の＄１０．とＳｉＣを炉の反応ゾーン
に装入する。５ｉ０２１モル当り約２モルの炭素に等し
いｊ゛の炭素を炉頂に配設したシャフトに装入する。反
応ゾーンにエネルギーを加えると、溶融ンリコンが生成
し、出湯される。

ガス状の副生物ＳｉＯとＣＯけ、高１品で上部の炭素床
に流入し、ＳｉＯ炭素と反応してＳｉＯを生成する。シ
ャフト内の５ｉＣｉユ等モル量のｓｉｏ。

と混合される。そｌ−で上記の順序が反復される、また
さらに多くのサイクルを反復することができる。シャフ
ト内で生成されたＳｉＣと新しいＳ１０！との混合は、
例えば、シャフト内で８１０゜をＳｉＣに添加して固体
を一緒に手動又は機械的にかくはんすることによって行
うことができる。

８ｉ０１　とＳｉＯのさらに望ましい方法は、シャフト
内の固体を支える手段を破壊して、新しいＳ　１０１を
穴に注入し、ＳｉＯを吸入し落下するＳ１０！の流れと
混合する方法である。

炉のシャフトに充てんされる量は炉の供給されるＳ１０
．と本質的に化学量論的にバランスさせる必要がある、
すなわちＳｉ０．１モル当り２モルの炭素にすべきであ
る。５ｉＯ１に対して化学量論量よりも低い炭素の使用
は系からｓｉｏの損失をもたらす。換言すると、化学量
論以上の炭素の使用はサイクルの終端でシャフト内に過
剰の炭素をもたらし、炭素が炉の反応ゾーンに供給され
、本発明の利点を減少させることになる。

炉に供給される＄１０．に対して化学量論量以下の８１
０を利用でさるが、炉内に５１０１が生成することによ
って８１原料効率が低下するという欠点を伴うことが理
解される。さらに、Ｓｉｎｇに対して化学量論量以上の
ｓｉｃを利用できるけれども、ケイ素炉にＳｉＯが生成
する。

本発明のために、用語１本質的にＳｉＣとＳｔＯ。

の等モル混合体から成る１および”Ｓｉ０．１モル当夕
本質的に２モルの炭素１は、これら物質の相互のモル比
が化学量論量の約１〜２モル％内にあることが望ましい
ことを意味する。しかしながら、本発明者１ｉｓｉＯｔ
１モル当り約Ｌｇ−２，２モルの炭素のＮｆｌ囲内で本
発明を実施できると考えている。

望ましいエネルギー源は、炉本体内で陽極を狙ったトラ
ンスフアート・アーク・プラズマ・トーチである。トラ
ンスフアート・アーク・プラズマは最少量のプラズマ・
ガスを使用して、反応ゾーンにおけるガス状８ｉ０の希
釈を最少にする。プラズマ・ガスは１例えば、アルゴン
、水素又はそれらの混合体にすることができる。プラズ
マ・トーチは、この特殊な炉構造におけるプラズマのト
ランスファーを容易にするために直流プラズマにするこ
とが望ましい。

エネルギー源は、プラズマ・トーチの場合で用いたもの
と類似の方法で炉本体内の陽極を狙った黒鉛電極にする
こともできる。

炉は大男圧から６気圧までの範囲内の圧力が維持できる
ように設計する。大気圧又はそれ以上の圧力での密閉炉
の操業は、ガスが炉を排出した後の副生成ガスの回収を
容易にする。本発明のための用語１密閉炉１は、炉から
出るガス流が炭素床又はガスの圧力制御弁によって拘束
されて外部ガスが炉に流入することを防ぐことを意味す
る。密閉炉は本質的に希釈されない副生成ガスの回収を
容易にする。

０回収する溶融ケイ素１は、バッチ又は連続出湯のよう
な既知方法によって反応ゾーンから溶融ケイ素生成物を
除去する従来の手段を意味する。

本発明は副生成ガスからＳｉＯを効果的に除去する。こ
れらのガスをエネルギー源又は化学中間生成物として使
用することに対して副生成ガスにｓｌｏの存在すること
に伴う問題は本質的に排除された。現在、ケイ素炉から
の副生成ガスは放出や燃焼のような直接処理法によって
処理される。

ケイ素炉ガスの可能な組成の代表は次の通りである： 副生成ガスは、化学中間生成物又は可燃性燃料として利
用するのに十分な炭素および水素含量を有する。上記の
ガス混合体は約２２２５〜２６７０Ｃａｔ／！　　（２
５０〜３００　ＢＴＵ／　ｆ　ｔ　　）のエネルギー又
は発熱量を有する。上記の副生成ガ２は蒸気発生用ボイ
ラーの如き既知プロセスにおける燃焼用燃料として使用
することができた。さらに。

発電機に接続されるガス・タービンにおける燃焼用に使
用できた。かく発生された電気はケイ素炉の運転に必要
な電気の多くを補うことができた。

上記副生成ガスの表示から、ＣＯとＨｇ＃−ｊｊＩＪ生
成ガスの主成分である。−酸化炭素は、アルコール、ケ
トン、アルデヒド、アミン、カルボン酸等の調製に有効
な原料として知られている。

〔実施例〕

第１図には、鋼製外板１によって囲まれた組立炉が示さ
れている。カバー２は微粒炭素の床を含むシャフトの頂
部を画定する。カバー２は、残留副生成ガスをこれらガ
スの価値をエネルギー源又は化学中間生成物として回収
する手段へ導くためにガス出口管路５によって接続され
る。プラズマ・トーチ・アセンブリ４は、シャフト７（
炉胸）の反対側端部で水冷パネル５を介して炉本体８に
入る。り゛イ素の湯口６が炉本体の底部に突出している
。

第２図において、シャフト７は炉本体８のｍ部にｌ！ｌ
［ｌｖされる。プラズマ・トーチ・アセンブリ４は、シ
ャフトの反対側端部で水冷・（ネル５を介して炉本体８
に入る。シャフト７および炉本体８は炭素ペースト９で
内張すされている。シャフト７は黒鉛ブロック１０によ
って炉本体８上に支えられている円すい台である。カバ
ー２は炉の運転中に系を密封状態に維持するためにシャ
フト７にはめ込まれている。カバー２は、ガス処理手段
へのガス出口管路５において分離されて、シャフトから
ＳｉＯを装入しＳ１０．を炉に供給するために除去され
る。シャフトの底部には黒鉛支持プレート１１が配設さ
れている。炉の操業中、新しい炭素はこのプレートに支
えられる。サイクルの終りに、支持プレート１１をスト
−キング・ロッドでこわしてＢｉＯおよび８ｊ、　０１
を炉に装入させる。

プラズマ・トーチ・アセンブリｕＨ１陰極１２が炉本体
内の種々の位置に滑れるように配設される。

また、プラズマ・トーチ・アセンブリ４は、陰極１２が
炉本体内をピボット移動できるように取り付けられてい
る。陽極１５は炉本体８の下に配設されている。ケイ素
は炉本体から湯口６を介して除去される。炉本体８およ
びシャフト７は、先ずクロム−アルミナ耐火物１１ｉの
層によって内側から外側へと囲まれている。次にこの耐
火物層は断熱レンガ１５の層に囲まれる。次にアセンブ
リ全体ハ鋼外板１で覆われる。

第３図はさらにシャフト７と炉本体８の関係を示す。そ
の上、溶融ケイ素の湯口６の詳細が示されている。

実施例１ 前記図面で説明したものに類似の密閉製錬炉構造物を組
み立てた。炉本体の反応ゾーンは底部で８５０ａ＋Ｘ３
５０鵡および３５０醪の高さの寸法を有した。円すい台
の形態のシャフトは炉本体のｍ部の一端における開口部
に配設した。その円すい台は高さが約１４５０ｍ、炉本
体との接合部における内径が２００■、そして円すい台
の頂部において約５９０１の内径へと傾斜している。円
すい台の半円形横断面を作るために円すい台の外縁に平
行なシャフトの内側に黒鉛円板片を配置した。

得られたシャフトの形状は、炉本体との接合部において
約１００ｍの直径で始まり、頂部において約５００−の
内径へと傾斜する円すい台に近似した。副生成ガスを炭
素微粒子と接触させて炭化ケイ素を生成させながら炭素
微粒子を支えるために、シャフト底部の炉本体開口の上
に穴あき黒鉛板を配置した。

エネルギー源としてプラズマ・トーチを使用した。プラ
ズマ・トーチはオーストリアのリンノにあるＶｏｅｓｔ
−Ａｌｐｉｎｅ　　社製のｌ　００　ｋＷ　直流トラン
スフアート・アーク装置であった。プラズマ・トーチは
陰極がその鉛直軸に沿って挿入又は後退できるように取
り付けた。さらに、プラズマ・トーチは陰極が水平位置
から氷平下の位置へ旋回できるように装着された。

溶融ケイ素の出湯口はシャフトの下側の場所の底部近く
で炉本体の側部に設けられた。

利用した原料はケイ素、二酸化ケイ素および木炭であっ
た。二酸化ケイ素はカリフォルニアからのベア・リバー
（Ｂｅａｒ　Ｒｉｖｅｒ）石英であった。その石英は主
に１９〜２．５ｃｒＩＬ（％〜ｌ　ｉｎ　）　　の範囲
内の粒度を有した。木炭はオーストリアの堅木（広葉樹
）の木炭であった。その木炭は主に０．６３〜Ｌ　２７
ｃｒＩＬ（１１４〜３Ａｉｎ）の範囲内の粒度を有した
。

プラズマ・トーチはｏ、９Ｎｍ　／ｈｒのアルゴン流量
で操作された。炉本体はこの構造で４時間予熱した。

炉には最初ＬＯ０４のケイ素を装入した。この後１本質
的に等モルのケイ素（Ｓｌ）と二酸化ケイ素（ＳｚＯ，
）の混合体を５回チャージした。

そのＳｌおよびＳ　ｉ　Ｏ＠　／　Ｓ　ｉ混合体は、こ
の時点で支持板を含まないシャフトを介して炉本体にチ
ャージした。Ｓ　ｉ　Ｏ＊　／　Ｓ　ｌの混合物は反応
させてガス状の一酸化ケイ素（Ｓｉｎ）を生成させた。

そのガス状５ｔＯＶｉさらに炉本体およびシャフトを予
熱した。次にシャフトに支持板を入れた。

次にシャフトに２．０Ｋｇの木炭をチャージした。約２
０、　Ｏｋｗｈの電力入力後、シャフトのカバーを除去
し；シャフトに１１．６１１１’ｌの８１０！を添加し
；シャフトの内容物を支持板をスト−キング・ロッドで
破壊することによって炉にチャージした。支持板が一旦
破壊されると、８ｉ０の床に穴ができた。８１０の自由
流動性は余りよくなかった。微粒Ｓ１０．を穴に引っ張
られたｓｉＣ内に注入し、流動する８１０．流に流入さ
せ、Ｂ１０と８１０゜を混合させた。Ｗｒシい支持板を
シャフトに配置した。このサイクルを、電力の各２００
　ｋｗｈ入力後に約３９時間かけて反復した。破壊した
黒鉛支持板も炉本体に添加したが、これも供給した全炭
素の一部と考えられる。チャージされた全炭素（木炭お
よび黒鉛板）とＳ　ｉ　Ｏ，の割合は本質的Ｋｆ３１０
，１モル当り２モルの炭素であった。破壊された黒鉛支
持板も炉に添加した。溶融ケイ素は各サイクル毎に炉か
ら出湯された。

第１表は炉にチャージした材料および炉から出湯された
溶融ケイ素の要約である。第１表において１時間（ｈｒ
ｌｊ材料供給後に始まった；　ＳｔＯ。

のチャージ（即）はｒｓｉｏＲＪで示し；Ｓｌのチャー
ジ１ｌｌｔｒ８　ｉ　Ｊで示し；木炭のチャージ（Ｉｆ
）は「木炭」で示し；黒鉛支持板１）は「叛」で示し；
出湯された溶融ケイ素（Ｋｇ）は「タップ」で示す・ 第　　　１　　　表 イ素の回収は約７５％である。上記の姑果は本発明の操
作を示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を構成する被組立てケイ素製錬炉の斜視
図である。第２図は該炉の横断面図、そして第３図は該
炉の側面図である。 符号の説明 １−ｍ−外板　　　　　　　２−一カバー５−−ガス出
口管路　　キー−プラズマ・トーチ・アセンブリ５−一
水冷パネル　　　　　６−一湯ロアー−シャフト　　　
　　　８−一炉本体１１−−黒鉛支持プレート　　　１
２−一陰極１３−−陽極　　　　　　　１１１−一耐火
物これらの結果から、安定した運転状態はこの実験の最
後の約１２〜１５時間１で得られなかったことがわかる
。この実験の最後の１２〜１５時間でのケイ素の回収率
は約８８％であった。比較として、従来の２００　ｋＶ
Ａ直流アーク炉におけるケヒ１； Ｅ ヨ 局撞

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（Ａ）実質的に密閉された容器であつて、固体反応
   物および溶融ケイ素を含むための反応ゾーンを画定する
   炉本体； （Ｂ）炉本体の第１の開口において炉本体の頂部へ装着
   され、固体炭素微粒子を含むのに適すると共に炉本体か
   らのガスを流通させるのに適したシャフト； （Ｃ）炉本体の第２の開口を介して炉本体にはめ込まれ
   るエネルギー源； （Ｄ）シャフトの底部に配置され、ガスを炉本体から上
   のシャフトに流通させる固体炭素微粒子支持手段； （Ｅ）炉本体内に配置されるエネルギー源用陽極；およ
   び （Ｆ）炉本体の下部に位置する第３の開口に配設される
   溶融ケイ素収集手段、 から成るケイ素製錬炉。 ２、（Ｇ）本質的に炭化ケイ素および二酸化ケイ素の等
   モル混合物からなる初供給混合物を反応ゾーンに供給す
   る工程； （Ｈ）反応ゾーンにおいて、本質的に二酸化ケイ素１モ
   ル当り２モルの量の炭素をシャフトに充てんする工程； （Ｊ）反応ゾーンにエネルギーを与えて供給混合物を溶
   融ケイ素、ガス状一酸化ケイ素および一酸化炭素に転化
   させ；ガス状一酸化炭素は炭素を充てんしたシャフトを
   流通させ、ガス状一酸化ケイ素はシャフトに流入させ、
   炭素と反応させて炭化ケイ素を生成する工程； （Ｋ）反応ゾーンから溶融ケイ素を回収する工程； （Ｌ）シャフト内で生成された炭化ケイ素と、本質的に
   等モル量の二酸化ケイ素追加部とを混合して第２の混合
   物を生成し；該第２の混合物を反応ゾーンに充てんする
   工程； （Ｍ）反応ゾーンに充てんした二酸化ケイ素１モル当り
   本質的に２モルの量の炭素をシャフトに充てんする工程
   ； （Ｎ）反応ゾーンにエネルギーを加えて二酸化ケイ素と
   炭化ケイ素を溶融ケイ素、ガス状一酸化ケイ素および一
   酸化炭素に転化させ；ガス状一酸化炭素は炭素を充てん
   したシャフトを流通させ、ガス状一酸化ケイ素はシャフ
   トに流入させ炭素と反応させて炭化ケイ素を生成する工
   程； （Ｐ）反応ゾーンから溶融ケイ素を回収する工程；およ
   び （Ｑ）工程（Ｌ）〜（Ｐ）を反復する工程、から成る、
   ケイ素製錬炉における二酸化ケイ素の炭化ケイ素による
   還元を介したケイ素の製造法。