JPS58156519A - ケイ素とスラグの溶融混合物からスラグを除去する方法 - Google Patents
ケイ素とスラグの溶融混合物からスラグを除去する方法Info
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- JPS58156519A JPS58156519A JP58001838A JP183883A JPS58156519A JP S58156519 A JPS58156519 A JP S58156519A JP 58001838 A JP58001838 A JP 58001838A JP 183883 A JP183883 A JP 183883A JP S58156519 A JPS58156519 A JP S58156519A
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- C01B33/02—Silicon
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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- C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
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- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
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- F27D3/1545—Equipment for removing or retaining slag
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はスラブとケイ素の溶融混合物からスラブ部分を
除去する方法に関するものである。
除去する方法に関するものである。
現在、光起電力による電力発生分野において、シリコン
をペース材とする太陽電池は非常に高価すぎて、地上で
大規模に使用することができない。
をペース材とする太陽電池は非常に高価すぎて、地上で
大規模に使用することができない。
この原因は主として、加熱した担体上でのガス状シラー
の熱分解による元素状ケイ素の製造が費用のかかるもの
であることによる。そのため費用を減するために元素状
ケイ素の費用のかからない製造方法が重要視されている
。このような方法としては、例えば、反応媒質として役
立つスラグ系における石英のアルミノサーミツク還元ま
たはスラグ抽出（よる元素状ケイ素の精製がある。しか
し、とのよ１うな方法の欠点はケイ素を種々なサイズの
清適としてのスラブと通常混合するという点にある。次
の処理のために絶対に必要なスラグとケイ素の分離は両
者の密度差が小さいために緩慢に進行するにすぎず、非
常に時間のかかる方法によってのみケイ素を分離、加工
することができることになる。
の熱分解による元素状ケイ素の製造が費用のかかるもの
であることによる。そのため費用を減するために元素状
ケイ素の費用のかからない製造方法が重要視されている
。このような方法としては、例えば、反応媒質として役
立つスラグ系における石英のアルミノサーミツク還元ま
たはスラグ抽出（よる元素状ケイ素の精製がある。しか
し、とのよ１うな方法の欠点はケイ素を種々なサイズの
清適としてのスラブと通常混合するという点にある。次
の処理のために絶対に必要なスラグとケイ素の分離は両
者の密度差が小さいために緩慢に進行するにすぎず、非
常に時間のかかる方法によってのみケイ素を分離、加工
することができることになる。
従って本発明の目的はケイ素とスラグの溶融混合物から
スラグのみを迅速に除去し得るような方法を提供するこ
とである。
スラグのみを迅速に除去し得るような方法を提供するこ
とである。
この月的は、多角形または円形ないしスリット形の有効
径１０■までの開口を備え九黒鉛ま九は炭化ケイ素族の
１個以上の半浸透性分離壁によって隔てられ九空間に対
する液圧差を、このような溶融物に与えることを特徴と
する方法によって解決することができる。
径１０■までの開口を備え九黒鉛ま九は炭化ケイ素族の
１個以上の半浸透性分離壁によって隔てられ九空間に対
する液圧差を、このような溶融物に与えることを特徴と
する方法によって解決することができる。
すなわち、ケイ素とスラグから成る溶融混合物の場合に
このような分離壁はスラグに対してのみ浸透性であり、
ケイ素けこのような分離壁によって保留されることが意
外にも発見された。またこの一方でスラグが存在しない
場合には、分離壁はケイ素によっても濡れやすく、ケイ
素を透過させることができる。
このような分離壁はスラグに対してのみ浸透性であり、
ケイ素けこのような分離壁によって保留されることが意
外にも発見された。またこの一方でスラグが存在しない
場合には、分離壁はケイ素によっても濡れやすく、ケイ
素を透過させることができる。
このような性質はケイ素の製造および精製に例えば保膜
溶融物、反応媒質あるいけ抽出媒質として通常用いられ
る大ていのスラグ材の場合に認められるものである。こ
のように、本発明の方法によれば、アルカリ土金属の！
グネシウム、カルシウム、ストロンチウムおよびツリウ
ムのケイ酸塩および７フ化物を単独または混合してペー
スとするスラグが特に良好にケイ素から分離される。
溶融物、反応媒質あるいけ抽出媒質として通常用いられ
る大ていのスラグ材の場合に認められるものである。こ
のように、本発明の方法によれば、アルカリ土金属の！
グネシウム、カルシウム、ストロンチウムおよびツリウ
ムのケイ酸塩および７フ化物を単独または混合してペー
スとするスラグが特に良好にケイ素から分離される。
このことは、スラブが他の成分として、例えば石英のア
ルミノサーミツク還元で生成する酸化アルミニウムま九
はケイ素から抽出された爽雑物を溶解状態で含んでいる
場合にも、通用する。また、臂化物スラグ、籍に８１−
１混合溶融物を含む溶融混合物中の硫化アルミニウムも
これと同じ性質を示す。
ルミノサーミツク還元で生成する酸化アルミニウムま九
はケイ素から抽出された爽雑物を溶解状態で含んでいる
場合にも、通用する。また、臂化物スラグ、籍に８１−
１混合溶融物を含む溶融混合物中の硫化アルミニウムも
これと同じ性質を示す。
少なくとも分離プロセスの前および間の作業温度け、溶
融混合物からスラブ成分またはケイ素が析出して、分離
壁開口に望ましくない沈積物を形成するのを阻止するよ
うに選択するのが望ましい。
融混合物からスラブ成分またはケイ素が析出して、分離
壁開口に望ましくない沈積物を形成するのを阻止するよ
うに選択するのが望ましい。
従って、適当な温度の下限はケイ素の融点範囲すなわち
約１４２０℃である。しかし通常は融点がケイ素よりも
高いスラグを用いるので、選択する作業温度もこれに応
じて高くすべきである。相分離が終了した後に、作業温
度をスラブの融点以下でかつケイ素の融点以上の温度に
下げること・によってスラブは特に有利に凝固するが、
まだ液状のケイ素相は鋳込みによっであるいけサイフオ
ンで吸い上けることによって容易に除去することができ
る。この作業温度の上限は原則としてスラグおよび溶融
器と分離壁製造材料の温度安定性と揮発性によってのみ
定められる。例えば、ケイ酸カルシウム８５重量憾とフ
ッ化カルシウム１５重量参とから成るスラグを黒鉛分離
壁を含む黒鉛製容器で用いた場合には１５６０〜１６０
０℃の作業温度範囲が望ましいとわかっている。
約１４２０℃である。しかし通常は融点がケイ素よりも
高いスラグを用いるので、選択する作業温度もこれに応
じて高くすべきである。相分離が終了した後に、作業温
度をスラブの融点以下でかつケイ素の融点以上の温度に
下げること・によってスラブは特に有利に凝固するが、
まだ液状のケイ素相は鋳込みによっであるいけサイフオ
ンで吸い上けることによって容易に除去することができ
る。この作業温度の上限は原則としてスラグおよび溶融
器と分離壁製造材料の温度安定性と揮発性によってのみ
定められる。例えば、ケイ酸カルシウム８５重量憾とフ
ッ化カルシウム１５重量参とから成るスラグを黒鉛分離
壁を含む黒鉛製容器で用いた場合には１５６０〜１６０
０℃の作業温度範囲が望ましいとわかっている。
黒鉛またけ炭化ケイ素から成る分離壁に存在する開口は
、ケイ素とスラブから成る溶融混合物の場合には、スラ
グのみを透過させるがケイ素は透過させない。この開口
は樵々の形状をとることができ、例えば、円形、卵形、
楕円形、三角形および多角形の断面、特にスリット形断
面をとることができる。
、ケイ素とスラブから成る溶融混合物の場合には、スラ
グのみを透過させるがケイ素は透過させない。この開口
は樵々の形状をとることができ、例えば、円形、卵形、
楕円形、三角形および多角形の断面、特にスリット形断
面をとることができる。
例えばスリット形の形状の場合に、開口の有効径が１０
園を超えないかぎり開ロ呟ケイ素に対して不浸透性であ
る。有効径としては２〜８−の範囲が特に有利であるこ
とがわかった。特に、アルカリ土金属のケイ酸塩とフッ
化物の混合物スラグの浸透力は高いために１開口の有効
径を原則として約１００μｍの範囲Ｋまで減することが
できるが、この場合には、スラブの浸透速度が低下する
ために１相分離は著しく緩慢になる。通常１０〜５０■
範囲の分離壁の厚さはこの半浸透性作用に実質的に影響
を与えることがないので、安定性条件に合わせて分離壁
の厚さを定めることに問題はない。
園を超えないかぎり開ロ呟ケイ素に対して不浸透性であ
る。有効径としては２〜８−の範囲が特に有利であるこ
とがわかった。特に、アルカリ土金属のケイ酸塩とフッ
化物の混合物スラグの浸透力は高いために１開口の有効
径を原則として約１００μｍの範囲Ｋまで減することが
できるが、この場合には、スラブの浸透速度が低下する
ために１相分離は著しく緩慢になる。通常１０〜５０■
範囲の分離壁の厚さはこの半浸透性作用に実質的に影響
を与えることがないので、安定性条件に合わせて分離壁
の厚さを定めることに問題はない。
１個または数個の分離壁によって溶融混合物から隔てら
れた室と分離壁自体は、溶融混合物に対する液圧（静水
圧）差が生ずる状況に応じて種々の形状を取ることがで
きる。
れた室と分離壁自体は、溶融混合物に対する液圧（静水
圧）差が生ずる状況に応じて種々の形状を取ることがで
きる。
従って次の実施態様は単に本発明の詳細な説明するもの
Ｋすぎず、本発明を限定するものではない。
Ｋすぎず、本発明を限定するものではない。
例えば、１つの容器（例えば黒鉛るつぼ）内に、開口を
備えた黒鉛製分離壁によって仕切った空間を設け、この
空間に側方排出管または底部排出管を備える。この空間
は例えば２個の側壁間に分離壁を挿入することによって
、あるいは例えばシリンダ状の要素を排出管の上に設け
ることによって、すなわち排出管を分離壁によって覆う
ことによシ形成する仁とができる。このような配置に流
量調節器を備えることは合目的であり、流量調節器によ
ってスラブ排出量を制御することによってスラブレベル
の急速な低下を阻止すると同時に、ケイ素が早期に排出
される危険も阻止することができる。このためＫは例え
ば、容器の外側に取付けるのが合理的である滑シ弁が適
しており、これＫよってスラグ全量が排出した後に排出
管を閉じて容器内にケイ素のみを残留させる仁とができ
る。この他、例えばスラグ内に浸漬したストツノ９−・
ロッドを用いることもできる。このストッパー・ロツＰ
は排出管を閉じるためにも、またスラグ排出量を計測す
るためにも適している。
備えた黒鉛製分離壁によって仕切った空間を設け、この
空間に側方排出管または底部排出管を備える。この空間
は例えば２個の側壁間に分離壁を挿入することによって
、あるいは例えばシリンダ状の要素を排出管の上に設け
ることによって、すなわち排出管を分離壁によって覆う
ことによシ形成する仁とができる。このような配置に流
量調節器を備えることは合目的であり、流量調節器によ
ってスラブ排出量を制御することによってスラブレベル
の急速な低下を阻止すると同時に、ケイ素が早期に排出
される危険も阻止することができる。このためＫは例え
ば、容器の外側に取付けるのが合理的である滑シ弁が適
しており、これＫよってスラグ全量が排出した後に排出
管を閉じて容器内にケイ素のみを残留させる仁とができ
る。この他、例えばスラグ内に浸漬したストツノ９−・
ロッドを用いることもできる。このストッパー・ロツＰ
は排出管を閉じるためにも、またスラグ排出量を計測す
るためにも適している。
このような配置忙おいて容器の、排出管を含ま（ない部
分に、ケイ素とスラブの溶融混合物を供給すると、液圧
（静水圧）差のためにスラグは分離壁を通過し、排出管
を通って流出するが、ケイ素は容器内に残留する。スラ
ブの全量が流出した後に１ケイ素が分離壁を通過し、流
出し始める（これ社例えば、ケイ素溶融物とスラブ溶融
物との色の差によって、肉眼で検知することができる）
時に、排出管を閉じることによって実際にスラグを含ま
ないケイ素が容器内に保留されて次の処理金堂けること
になる。
分に、ケイ素とスラブの溶融混合物を供給すると、液圧
（静水圧）差のためにスラグは分離壁を通過し、排出管
を通って流出するが、ケイ素は容器内に残留する。スラ
ブの全量が流出した後に１ケイ素が分離壁を通過し、流
出し始める（これ社例えば、ケイ素溶融物とスラブ溶融
物との色の差によって、肉眼で検知することができる）
時に、排出管を閉じることによって実際にスラグを含ま
ないケイ素が容器内に保留されて次の処理金堂けること
になる。
第１図および第２図には、本発明の他の原理を説明する
。この原理は、適当な容器内に分離壁を可動に設けるこ
とＫある。第１図に示すように、最初は容器１の底部に
床を覆うように配置されているが、例えば黒鉛ロッド３
によって上方に可動である分離壁４を備えた容器２内に
溶融混合物１を挿入し、次に第２図に示すように、この
分離壁を上方に移動させるならば、溶融混合物のスラグ
部分５雌分離壁４を通過して、分離壁４の下方に留まる
が、ケイ素６は分離壁の上方に集積する。
。この原理は、適当な容器内に分離壁を可動に設けるこ
とＫある。第１図に示すように、最初は容器１の底部に
床を覆うように配置されているが、例えば黒鉛ロッド３
によって上方に可動である分離壁４を備えた容器２内に
溶融混合物１を挿入し、次に第２図に示すように、この
分離壁を上方に移動させるならば、溶融混合物のスラグ
部分５雌分離壁４を通過して、分離壁４の下方に留まる
が、ケイ素６は分離壁の上方に集積する。
相分離が終了した後に１例えば作業温度を下げることに
よって、スラブを凝固させることができるので、分離壁
の上方にあるケイ素相のみが液状であり、例えば鋳込み
、汲み出しまたはサイフオンによる吸い上げによってケ
イ素を取り出すことができる。これと同じ原理によって
、側壁を覆うように設けた、水平方向に可動な分離壁を
備える配置も相分離に用いることができる。可動な分離
壁の特殊な例として、シリンダ状容器内にシリンダ軸の
まわりを回転し、シリンダ軸と＠壁との閣の面積に等し
い面積を有する分離壁を設けることができる。この場合
は、溶融混合物中に存在するケイ素が回転する分離壁の
前方に集められる。分離壁の回転を止め、スラブが凝固
し、分離壁を除去した後に、ケイ素を鋳込みまたはサイ
フオンによる吸い出しによって除去することができる。
よって、スラブを凝固させることができるので、分離壁
の上方にあるケイ素相のみが液状であり、例えば鋳込み
、汲み出しまたはサイフオンによる吸い上げによってケ
イ素を取り出すことができる。これと同じ原理によって
、側壁を覆うように設けた、水平方向に可動な分離壁を
備える配置も相分離に用いることができる。可動な分離
壁の特殊な例として、シリンダ状容器内にシリンダ軸の
まわりを回転し、シリンダ軸と＠壁との閣の面積に等し
い面積を有する分離壁を設けることができる。この場合
は、溶融混合物中に存在するケイ素が回転する分離壁の
前方に集められる。分離壁の回転を止め、スラブが凝固
し、分離壁を除去した後に、ケイ素を鋳込みまたはサイ
フオンによる吸い出しによって除去することができる。
さらに、本発明による分離壁で構成した中空の置換体（
Ｖｅｒｄｒａｎｇｕｎｇｓｋｏｒｐｅｒ ）溶融混合物
中に浸漬するという方法もめる。スラブがこの置換体中
に浸透し、例えば凝固した後に、置換体と共にスラブを
除去することができるが、溶融状のケイ素は残留して、
次の処理を受ける。
Ｖｅｒｄｒａｎｇｕｎｇｓｋｏｒｐｅｒ ）溶融混合物
中に浸漬するという方法もめる。スラブがこの置換体中
に浸透し、例えば凝固した後に、置換体と共にスラブを
除去することができるが、溶融状のケイ素は残留して、
次の処理を受ける。
この他、本発明による分離壁を含むスコップ状器具を用
いて、溶融混合物からケイ素を汲み出すという方法もあ
る。二重壁のスコップ状器具、例えば柄杓（Ｓｃｈｏｐ
ｆｋｅｌｌｅ）を用いると特に好都合であることがわか
つＣいる。このような器具では、内壁ｄ本発明による分
離壁から成るが、この内壁から間隙をおいて分離した外
壁はスラグに対してもケイ素に対し′Ｃも不浸透性であ
り、内壁と外壁の間隙にスラグが流入する。汲み出し作
業間に、ケイ素はレーＰルの内部室に残留するが、外壁
と分離壁との間隙はスラグによって満たされ、ケイ素の
内部空間からの流出を阻止しでいる。スラグ部分が凝固
し九ときに、まだ溶融状態であるケイ素を柄杓の内部空
間から実際にスラブを含まない状態で鋳込むことができ
る。
いて、溶融混合物からケイ素を汲み出すという方法もあ
る。二重壁のスコップ状器具、例えば柄杓（Ｓｃｈｏｐ
ｆｋｅｌｌｅ）を用いると特に好都合であることがわか
つＣいる。このような器具では、内壁ｄ本発明による分
離壁から成るが、この内壁から間隙をおいて分離した外
壁はスラグに対してもケイ素に対し′Ｃも不浸透性であ
り、内壁と外壁の間隙にスラグが流入する。汲み出し作
業間に、ケイ素はレーＰルの内部室に残留するが、外壁
と分離壁との間隙はスラグによって満たされ、ケイ素の
内部空間からの流出を阻止しでいる。スラグ部分が凝固
し九ときに、まだ溶融状態であるケイ素を柄杓の内部空
間から実際にスラブを含まない状態で鋳込むことができ
る。
ここに述べた本発明による方法の実施態様け、この他に
考えられる配置と同様に、スラブとケイ素の溶融混合物
からスラグ部分を除去するための簡単で迅速な方法を示
すものである。
考えられる配置と同様に、スラブとケイ素の溶融混合物
からスラグ部分を除去するための簡単で迅速な方法を示
すものである。
実施例
微粒状黒鉛製溶融るつぼと、このるつぼの底を覆う１０
ｍｍ厚さの上方に可動な微粒状黒鉛製分離壁で６って２
Ｉｌの同心環状に直径５■の孔を６〜８個有する分離壁
とから成る第１図に相当する装置内に、等置部のケイ素
と組成ＣａＯ−８ｉ０１のスラグとから成る溶融混合物
を挿入し、１５８０℃の温度に保持した。次に、黒鉛ロ
ツｒＫ固定した分離壁を１０■／秒の速度で上方に移動
させ、最後にはスラグの全量が分離壁を通過し、分離壁
の上方にはケイ素のみが残留するまでになった。次に、
温度を１４５０℃に下げ、スラブを凝固させた。
ｍｍ厚さの上方に可動な微粒状黒鉛製分離壁で６って２
Ｉｌの同心環状に直径５■の孔を６〜８個有する分離壁
とから成る第１図に相当する装置内に、等置部のケイ素
と組成ＣａＯ−８ｉ０１のスラグとから成る溶融混合物
を挿入し、１５８０℃の温度に保持した。次に、黒鉛ロ
ツｒＫ固定した分離壁を１０■／秒の速度で上方に移動
させ、最後にはスラグの全量が分離壁を通過し、分離壁
の上方にはケイ素のみが残留するまでになった。次に、
温度を１４５０℃に下げ、スラブを凝固させた。
分離壁上方のケイ素溶融物を鋳込みによって堆り出した
後、溶融るつぼの温度を再び残留するスラグの融点以上
に上昇させて、スラグ奢るつぼから鋳込んだ。この後、
るつぼは他のノ９ツチの溶融混合物の相分離に使用した
。このプロセスは窒素を満たした溶融装置内で実施した
。
後、溶融るつぼの温度を再び残留するスラグの融点以上
に上昇させて、スラグ奢るつぼから鋳込んだ。この後、
るつぼは他のノ９ツチの溶融混合物の相分離に使用した
。このプロセスは窒素を満たした溶融装置内で実施した
。
第１図および第２図は、ケイ素とスラグの溶融混合物か
らスラグを除去するための本発明による方法の実施態様
を示す図でめる。 １・・・溶融混合物、２・・・容器、６・・・ａラド、
４・・・分離壁、５・・・スラグ、６・・・ケイ素。
らスラグを除去するための本発明による方法の実施態様
を示す図でめる。 １・・・溶融混合物、２・・・容器、６・・・ａラド、
４・・・分離壁、５・・・スラグ、６・・・ケイ素。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １） ケイ素とスラグの溶融合物がらスラグを除去する
方法において、多角形、円形ないしスリット形の形状の
有効径１０ｍ以下の開孔を有する、黒鉛ま九は炭化ケイ
素製の１個、または１個以上の半浸透性分離壁によって
隔てられた空間（ｔたは溶積）に対する液圧差を、該溶
融混合物に与えることを籍黴とする方法。 ２）アルカリ土金属のマグネシウム、カルシウム、スト
ロンチウムおよびノ々リウムのゲイ酸塩と７ツ化物を単
独でまたは混合してスラブ材として用いることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19823208877 DE3208877A1 (de) | 1982-03-11 | 1982-03-11 | Verfahren zur entfernung des schlackenanteils aus schmelzmischungen von schlacke und silicium |
| DE3208877.9 | 1982-03-11 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58156519A true JPS58156519A (ja) | 1983-09-17 |
| JPS6126490B2 JPS6126490B2 (ja) | 1986-06-20 |
Family
ID=6157972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58001838A Granted JPS58156519A (ja) | 1982-03-11 | 1983-01-11 | ケイ素とスラグの溶融混合物からスラグを除去する方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4515600A (ja) |
| EP (1) | EP0089009B1 (ja) |
| JP (1) | JPS58156519A (ja) |
| CA (1) | CA1192378A (ja) |
| DE (2) | DE3208877A1 (ja) |
| NO (1) | NO158615C (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006282498A (ja) * | 2005-03-07 | 2006-10-19 | Nippon Steel Corp | 高純度シリコンの製造方法 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4643833A (en) * | 1984-05-04 | 1987-02-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for separating solid reaction products from silicon produced in an arc furnace |
| NO316020B1 (no) * | 2001-10-10 | 2003-12-01 | Elkem Materials | Anordning for kontinuerlig slaggbehandling av silisium |
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