JPS5855322A

JPS5855322A - 高純度ＳｉＣの製造法

Info

Publication number: JPS5855322A
Application number: JP56155235A
Authority: JP
Inventors: Kentaro Sawamura; 沢村　建太郎; 「よし」田　保夫; Yasuo Yoshida
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 1981-09-30
Filing date: 1981-09-30
Publication date: 1983-04-01

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】本発明Ｆｉ、シリカ粉末と炭素粉末とを原料として高純
度の８ｉ０を製造する方法に関する。

高純度８ｉ０の微粉は、焼結用原料１合成樹脂の充填剤
、金属工具の摩耗が発生し易い部分へのメッキ等の利用
が期待されており、ａｉｍ！ｔａ　　と共に現在量も有
望視されている材料である。

高純ｉｉ：８ｉ０の製法としては、先に本発明者が提案
した次のような方法がある。すなわち、　８ｉ０粉末と
０粉末を混合造粒し、これに炭素粒状物を配合して上記
混合造粒物の周囲に介在させ、これを非酸化性雰囲気で
加熱し、上記混合造粒物中の８ｉ０ｓと０とを反応させ
８ｉ０を発生させ、このＳｉＯと上記周囲に介在する炭
素粒状物とを反応させる方法であり５次式反応によって
ＳＩＣが生成する。

８ｉ０雪＋（１−＋　　ＳｉＯ＋ＯＯ（１）８ｉ０＋２
０　−４８ｉ０＋００　　　　　（２）本発明は、上記
の先願をさらに改良したもので発生し九８ｉ０を炭材に
よって完全に捕集する高純度ＳｉＯの製造方法を提供す
ることを目的とするものである。即ち１本発明はシリカ
粉末と炭素粉末を混合造粒し、との造粒物に炭素粉末を
コーティングし、非酸化性雰囲気で１６００℃以上に加
熱し。

前記造粒物中のＳ　ｉｏ！と０とを反応させて気体シリ
コン酸化−を発生させ、これをコーティングした炭素と
反応させて８ｉ０とし、このＳｉＯ含有生成物を前記造
粒物の反応残渣と分離することを特徴とした方法である
。

前述し九先願に比べ、造粒物の表面が炭素で覆われてい
るので、造粒物内から発生したＳｉＯガスは直ちに反応
してＳｉＯとなること、ｔた先願においては造粒物と炭
素粒状物とはできるだけ均一に混合する必要があるのに
対し９本発明はそのような操作を必要としないこと等の
利点を有する。

以下１本発明をさらに詳しく説明する。

原料５ｉｎｓ粉末は１通常ケイ石を粉砕して使用に供す
る。粒度は、造粒物の強度及び反応性を高めるため細い
程よく、少なくとも７４μ以下にする必要がある。好ま
しくｒｉ４４μ以下である。

炭素粉末社１石油コークス、石炭コークス、木炭等殆ど
の炭材が便用でき１粒度はケイ石粉末と同様である。

勿論、上記ケイ石と炭材は、混合粉砕してもよい。粉砕
機は、いずれの場合においてもボールミル、振動ミル、
遠心ロールミル等が使用される。

混合粉末の造粒には、パンペレタイザー、マルの際、澱
粉、ＯＭＯ，ＰＶＡ、アラビヤゴム号の水溶液を一次結
合剤として使用してもよい。造粒物の大きさは２〜１０
．の範囲で選ぶのが適当でおる。もし、径が２ｇ１ｌ以
下となると発生するωガスの通気が悪く平衡移動側によ
り反応が妨げられ、また径が１０．ｐ以上だと造粒物内
部での反応速度が遅くなり、さらに気相のＳｉＯ等が放
出しにくくなる。

ＳｉｎｇとＯとの混合割合は重要で、先ず前記した第一
段の反応式（１）によって反応するので、Ｓｉｎｇと０
とをほぼ等モル混合して造粒する。

また、上記造粒物をコーテングする炭素粉末は。

前記造粒物と同じ炭材が使用出来る。ｔた造粒物より発
生する気体シリコン酸化物との通気接触をよくするため
、４４μ以下の粉末が好適に使用される。また、造粒物
に対するコーティング割合は。

前記第一段の反応式（１）によって反応した８ｉ０と第
二段の反応式（２）によって反応するので、造粒物中の
５ｉ（ｈ　１モルに対し、２モル必要であるが、やや過
剰にするのがよく、２〜４モルの範囲の量をコーティン
グするのが好まし―。また、炭素粉末をコーティングす
る場合には、造粒物に炭素粉末を加え、上記造粒物を造
粒する場合の装置、結合剤を用いて行なう。

一般に８　ｉｏｎと００反応は初めに８ｉ０ガス生成反
応が起るとされており１本発明において８　ｉｔｓ成分
は８ｉ０を主体とする気相のシリコン酸化物（以下８ｉ
０という）となって造粒物外に放出されると考えられる
。上記造粒される０は、８ｉ０黛と反応してＳｉＯを発
生し不純物は大部分残留するので、特に高純度の製品を
望む場合を除き高純度の必Ｉ！はない。１かし、０．１
−程度の不純物１例えばＮａｎｏ、に雪０．　ＭｇＯ，
）Ｊ冨０畠、　Ｔｉ０−等は混入すると考えられる。ま
た、シリカ粉末の不純物についても同様である。

従って、ｓｔａｇ品を９９−９５１以上のような高純度
のものにするには、シリカの純度及び造粒物中の炭材の
純度を９８％以上とする必要がある。

また、当然コーティング炭材も高純度にする必要があり
、前記製品純度のものを得るにはコーティングする炭材
の純度を９９．９２％以上としなければならない。

第一段階の反応（（１）式の反応）によって発生した８
１０は１反応式（２）に示す第二段階の反応によって、
コーティング０と反応してＳｉＯを生ずる。

８ｉ０＋２０　＝　ｓｔｏ＋ｏｏ　　＝　　（２）この
際、生成するＳｉＯが高純度であるために轄。

０は高純度でおることが必要であり、かつ、　ＳｉＯの
吸収がよく１反応性の大きいものが望ましい。

従ってコーティングするＣ粉末は、気孔率が高く。

表面積が大きいものがよい。具体的には、木炭。

活性炭等あるいは、カーボンブラック等の微粉炭が好適
である。比表面積で表わせば１００　ｄ１９以上のもの
が望ましい。反応性からは、黒鉛化度が低いものがよい
。

反応は、　Ｓｉｎｇと０との造粒物を０コーテイングし
てｉろため、内部で発生した８ｉ０は必ずカーボン層を
通る。従って極めて高い割合で（２）の反応が起る。ま
た前記（１）、　（２）の反応で（１）は（２）に比し
て反応温度が若干低く吸熱反応であり、（２）は反熱反
応である。この際反応熱は、造粒物を０コーテイングし
た粒（以下ペレットという）の外部より供給される。そ
のため、ペレットの内部は表面に比して温度が低（、Ｓ
ｉ０発生に好都合であり、また。

ＳｉＯの生成反応は、コーティングされた０の層内側表
面付近から起り、さらに若干発熱するので反応は極めて
順調に進行する。また、　Ｓｉ００生成反応（２）は、
コーティングし友０の内部より外部に向って進行するた
め、未反応炭材は、ペレット宍面部に存在し、ペレット
表面はＣによって覆われ良状態となる。

上記反応を行なわせる加熱装置としては、特に限定され
るものでなく、非酸化性雰囲気で力Ω熱できるものであ
ればよい。前述した如く、原料中心部に発熱体を設け、
その周囲を加熱する。　ＳｔＯ製造において用いられる
所謂アチソン炉方式によっても町眺であるが、未反応原
料が残ら壜いように外周部を反応させることが必要であ
る。未反応原料と生成物との分離が面倒となるからであ
る。最も望ましい加熱炉は、例えば黒鉛円筒反応容器を
縦にし、その外側に黒鉛発熱体を配置し、容器の上部よ
り原料を装入し、下部より生成物を取出す方式でおる。

これによれば連続化が可能である。

この装置はシリカを原料とするβ−８ｉ０の連続製造で
公知のものを用いることができる。発生するＣＯガスの
回収、生成物導出部の気密機構は常法に従って設けられ
る。

反応域は、００ガス等を含む非酸化性雰囲気であり、そ
の温度Ｆｉ１６００℃以上である。１６００〜２０００
℃の範囲においては、β−８ｉ０が主に生成し、２００
０℃以上では、α−８ｉ０が生成する。通常α−８ｉ０
が生成すると、ブロック化し易くなる。

しかし本発明のペレットは、前述した如くペレットがＣ
で榎われているのでブロック化せず、連続製造の場合炉
内での流れは良好である。

マタ、コーティングされたＣは、内面からＳｉＯが生成
し、ペレット面に向って進行する。この８ｉ０の生成に
よってコーティング層はかなり強固な殻となり、取扱い
中に壊れることがない。一方ベレット内部の造粒物１４
．８ｉ０が放出され、少量の不純物が粉末状で残る。こ
の性質を利用して製品の分離が出来る。すなわち、　８
ｉ０殻を粗砕し。

中の不純物粉末を粒度差により分離する。また８ｉ０は
王水等に溶解しないので、王水等による湿式分離も可能
である。さらにペレットを粗砕することなく、空気中で
８００℃、１時間程度保持することにより、炭素のみが
主として酸化されＳｉＯの酸化が少女いので８１Ｏが分
離出来る。

以上述べたように１本発明は、第一段においてＳｉＯを
発生させ、第二段で発生し九８ｉ０をコーティングＣと
反応させるので発生した８ｉ０は、完全Ｋｓｉｏ生成反
応に消費される。したがって、　８ｉ０の収率がよい。

また、未反応のＳｉＯもなく、ペレット表面はＣで債わ
れているので、連続反応炉を用いてもペレットによる炉
内閉塞の発生がない。

以下実施例により具体的に説明する。

実施例１それぞれ４４μ以下、純度９７チの８ｉ０．Ｏを用い混
合造粒物をパンペレタイザーで３〜５．＄に造粒し、さ
らに４４μ以下純度９８−のカーボンブラックを９口え
造粒し、最終的に６〜７．９６のペレットとじ九。上記
ペレットのカーボンブラックコーティング層の厚さは約
１〜２鱈、ペレット中の８ｉ０雪１　モルに対するコー
ティング０のｌａ。

２．２〜２．５モルであった。

？ニー（１）２重構造ペレットを内径１１０酊グ、均熱
長４００ｇの反応筒を有する竪型炉で１８００℃。

滞留時間１時間で２０日間連続製造した。

その結果、荷下り状態は極めて良好であり九。

また、炉より出たペレットは、ペレットの表面が未反応
０で覆われ、中心部が中空の球状であった。

この中空部には若干の灰色粉末が存在した。上記球状の
殻に相当する部分は黄色を呈し、Ｘ線解析の結果β−８
１０と同定された。このペレットを空気中で８００℃１
時間で脱炭し良後粗砕し、水洗。

約６００ｋｇの精製β−８ｉ０が得られた。

実施例２造粒物の原料である８ｉ０意、Ｏをそれぞれ純度９８．
５１のものを用い、またコーティング用カーボンブラッ
クとして純度９９．９３−のものを用いた他は実施例１
と全く同じにしてＳｉＯをつくった。

荷下り状態はスムースで、ｔた生成したβ−８ｉ０の純
度は９９．！１８％でめった。

出願人昭和電工株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

シリカ粉末と炭素粉末を混合造粒し、得られた造粒物に
炭素粉末をコーティングし、これを非酸化性雰囲気で１
６００℃以上に加熱し、鋳記造粒物中の８ｉ０ｓとＣと
を反応させて気体シリコン酸化−を発生させ、これをコ
ーティングした炭素と反応させて８ｉＣとし、この８ｉ
０含有生成物を前記造粒物の反応残渣と分離することを
特徴とする高純度ＳｉＯの製造法。