JPS6144804B2 - - Google Patents
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- JPS6144804B2 JPS6144804B2 JP24472984A JP24472984A JPS6144804B2 JP S6144804 B2 JPS6144804 B2 JP S6144804B2 JP 24472984 A JP24472984 A JP 24472984A JP 24472984 A JP24472984 A JP 24472984A JP S6144804 B2 JPS6144804 B2 JP S6144804B2
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Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、低シヤフト電気炉内に粒状の原料石
英、およびその他に石英と炭素から成る還元剤ブ
リケツトを挿入し、これら還元剤ブリケツトが、
反応SiO2＋3C＝SiC＋2COに関して過剰の炭素を
含み、その際低シヤフト電気炉の上部で1600℃以
下の温度でまず、還元剤ブリケツト内の石英を
SiCに変換し、かつそれから低シヤフト電気炉の
下部で1600℃以上、なるべく1800ないし2000℃の
温度で、流動原料石英を還元する、低シヤフト電
気炉内で原料石英からシリコンを製造する方法に
関する。
英、およびその他に石英と炭素から成る還元剤ブ
リケツトを挿入し、これら還元剤ブリケツトが、
反応SiO2＋3C＝SiC＋2COに関して過剰の炭素を
含み、その際低シヤフト電気炉の上部で1600℃以
下の温度でまず、還元剤ブリケツト内の石英を
SiCに変換し、かつそれから低シヤフト電気炉の
下部で1600℃以上、なるべく1800ないし2000℃の
温度で、流動原料石英を還元する、低シヤフト電
気炉内で原料石英からシリコンを製造する方法に
関する。
還元剤ブリケツトは、なるべく高温ブリケツト
製造法で作られる。原料石英とは、シリコン製造
のため使われるすべての２酸化ケイ素担体、特に
ケイ石およびケイ砂を表わす。一般に還元剤ブリ
ケツトの製造のためケイ砂が使われる。還元剤ブ
リケツト製造とは結合剤を使わないブリケツト製
造のことであり、その際原料は、430ないし540℃
の温度に加熱され、かつブリケツトに圧力をかけ
て成形する（ドイツ連邦共和国特許第1915905号
明細書参照）。しかし本発明の枠内において別の
方法で作つた還元剤ブリケツトを使用してもよ
い。
製造法で作られる。原料石英とは、シリコン製造
のため使われるすべての２酸化ケイ素担体、特に
ケイ石およびケイ砂を表わす。一般に還元剤ブリ
ケツトの製造のためケイ砂が使われる。還元剤ブ
リケツト製造とは結合剤を使わないブリケツト製
造のことであり、その際原料は、430ないし540℃
の温度に加熱され、かつブリケツトに圧力をかけ
て成形する（ドイツ連邦共和国特許第1915905号
明細書参照）。しかし本発明の枠内において別の
方法で作つた還元剤ブリケツトを使用してもよ
い。
従来技術
初めに述べたような公知の方法（ドイツ連邦共
和国特許第3032720号明細書）においては、反応
SiO2＋3C＝SiC＋2COに対してせいぜいわずかに
過剰の炭素を含んだ還元剤ブリケツトが使われ
る。実際に還元剤ブリケツトにおける前記反応の
際には反応の相手ができるだけ完全に変換するこ
とが望ましく、しかもSiCとCOになることが望
ましく、その後還元剤としてSiCを使用し前記の
高い温度で低シヤフト炉の下部において流動原料
石英の還元を行うようにする。過剰の炭素は、２
酸化ケイ素の還元の際に炭素が還元剤ブリケツト
内で酸素とも反応し、かつその点において２酸化
ケイ素の還元のために不足するので含まれている
だけである。しかし公知の処置の枠内において２
酸化ケイ素の還元を行つた後の還元剤ブリケツト
は、実質的に炭化ケイ素から成り、もはや炭素を
含まない。公知の処置は優れたものではあるが、
シリコンの収量に関して、従つてエネルギ需要に
関して改善を要する。
和国特許第3032720号明細書）においては、反応
SiO2＋3C＝SiC＋2COに対してせいぜいわずかに
過剰の炭素を含んだ還元剤ブリケツトが使われ
る。実際に還元剤ブリケツトにおける前記反応の
際には反応の相手ができるだけ完全に変換するこ
とが望ましく、しかもSiCとCOになることが望
ましく、その後還元剤としてSiCを使用し前記の
高い温度で低シヤフト炉の下部において流動原料
石英の還元を行うようにする。過剰の炭素は、２
酸化ケイ素の還元の際に炭素が還元剤ブリケツト
内で酸素とも反応し、かつその点において２酸化
ケイ素の還元のために不足するので含まれている
だけである。しかし公知の処置の枠内において２
酸化ケイ素の還元を行つた後の還元剤ブリケツト
は、実質的に炭化ケイ素から成り、もはや炭素を
含まない。公知の処置は優れたものではあるが、
シリコンの収量に関して、従つてエネルギ需要に
関して改善を要する。
発明の目的
本発明の課題は、初めに述べたような方法を改
善し、エネルギ需要を減少して高いシリコン収量
を得るようにすることにある。
善し、エネルギ需要を減少して高いシリコン収量
を得るようにすることにある。
発明の構成
この課題を解決するため、本発明は次のことを
示している。すなわち反応SiO2＋3C＝SiC＋2CO
に関して50重量％以上過剰の炭素を含む還元剤ブ
リケツトの使用し、また低シヤフト電気炉の上部
で1600℃以上の温度で、還元剤ブリケツト内に
SiCと共に活性炭を形成し、その際還元剤ブリケ
ツトがコークス状構造をなし、また一方において
この活性炭により、他方においてSiCにより、低
シヤフト電気炉の下部で原料石英を還元する。な
るべく本発明の枠内においては、還元剤ブリケツ
ト内で過剰の炭素を使用し、この過剰量は、90重
量％以下、なずべくほぼ80重量％とする。さらに
方法を全体的に次のようにすることにより最適化
が行われる。すなわち低シヤフト電気炉の下部
で、使用した原料石英のうち少なくとも50重量％
を活性炭により還元する。全体として材料の収支
が合うように分担を調節する。そし際前記組成の
還元剤ブリケツトだけで作業する必要はない。そ
れどころか還元剤ブリケツトから十分な量の活性
炭が確実に得られさえすれば、古典的な分担の範
囲内で追加を行つてもよい（例えば3tの石英／
0.4tの木炭／0.4tの泥炭コークス／0.3tの石油コ
ークス／0.5tの灰分の少ない石炭）。
示している。すなわち反応SiO2＋3C＝SiC＋2CO
に関して50重量％以上過剰の炭素を含む還元剤ブ
リケツトの使用し、また低シヤフト電気炉の上部
で1600℃以上の温度で、還元剤ブリケツト内に
SiCと共に活性炭を形成し、その際還元剤ブリケ
ツトがコークス状構造をなし、また一方において
この活性炭により、他方においてSiCにより、低
シヤフト電気炉の下部で原料石英を還元する。な
るべく本発明の枠内においては、還元剤ブリケツ
ト内で過剰の炭素を使用し、この過剰量は、90重
量％以下、なずべくほぼ80重量％とする。さらに
方法を全体的に次のようにすることにより最適化
が行われる。すなわち低シヤフト電気炉の下部
で、使用した原料石英のうち少なくとも50重量％
を活性炭により還元する。全体として材料の収支
が合うように分担を調節する。そし際前記組成の
還元剤ブリケツトだけで作業する必要はない。そ
れどころか還元剤ブリケツトから十分な量の活性
炭が確実に得られさえすれば、古典的な分担の範
囲内で追加を行つてもよい（例えば3tの石英／
0.4tの木炭／0.4tの泥炭コークス／0.3tの石油コ
ークス／0.5tの灰分の少ない石炭）。
すでに述べたように本発明による方法にとつ
て、還元剤ブリケツトを製造する方法は原則的に
任意である。もちろん前記のように低シヤフト電
気炉内に原料石英と共にいわば分担として挿入
し、かつここで前記のように反応させるため、還
元剤ブリケツトは相応して確実に安定でなければ
ならない。その際本発明の有利な実施形によれ
ば、卵形ブリケツトまたはクツシヨン形ブリケツ
トの形で高温ブリケツト製造法により作られかつ
15ないし60cm3の大きさを有する還元剤ブリケツト
を使用して処理される。これに関連してさらに本
発明によれば、含有炭素が、高温ブリケツト製造
のため必要である限り粘結炭から、およびその他
に不活性炭素担体、例えば石油コークス、無煙
炭、グラフアイト、かつ炭コークスおよび石炭コ
ークスから成ることは望ましい。原料石英と共に
適当な物質、例えば鉄くずまたは鉄粉を低シヤフ
ト電気炉内に挿入することにより、本発明による
方法により引続きケイ素鉄およびシリコメタルが
作られることは明らかである。
て、還元剤ブリケツトを製造する方法は原則的に
任意である。もちろん前記のように低シヤフト電
気炉内に原料石英と共にいわば分担として挿入
し、かつここで前記のように反応させるため、還
元剤ブリケツトは相応して確実に安定でなければ
ならない。その際本発明の有利な実施形によれ
ば、卵形ブリケツトまたはクツシヨン形ブリケツ
トの形で高温ブリケツト製造法により作られかつ
15ないし60cm3の大きさを有する還元剤ブリケツト
を使用して処理される。これに関連してさらに本
発明によれば、含有炭素が、高温ブリケツト製造
のため必要である限り粘結炭から、およびその他
に不活性炭素担体、例えば石油コークス、無煙
炭、グラフアイト、かつ炭コークスおよび石炭コ
ークスから成ることは望ましい。原料石英と共に
適当な物質、例えば鉄くずまたは鉄粉を低シヤフ
ト電気炉内に挿入することにより、本発明による
方法により引続きケイ素鉄およびシリコメタルが
作られることは明らかである。
本発明は次のように知識に基いている。すなわ
ち炭素による２酸化ケイ素の還元の際、還元剤ブ
リケツト内で炭化ケイ素の形成と共に活性炭の形
成が行われ、この活性炭は、低シヤフト電気炉の
下部において２酸化ケイ素を還元するため炭化ケ
イ素と共にいわば純潔な炭素として利用でき、そ
の結果収量が改善されかつエネルギ需要が減少す
る。これについて以下実施例により説明する。
ち炭素による２酸化ケイ素の還元の際、還元剤ブ
リケツト内で炭化ケイ素の形成と共に活性炭の形
成が行われ、この活性炭は、低シヤフト電気炉の
下部において２酸化ケイ素を還元するため炭化ケ
イ素と共にいわば純潔な炭素として利用でき、そ
の結果収量が改善されかつエネルギ需要が減少す
る。これについて以下実施例により説明する。
実施例の説明
例 １
ほぼ600tのシリコンを作るため、1200tのブリ
ケツトが製造され、これらブリケツトを、ほぼ同
量のつぶ状石英と共に電気炉に挿入した。
ケツトが製造され、これらブリケツトを、ほぼ同
量のつぶ状石英と共に電気炉に挿入した。
第１段階においてブリケツトは、
30％の粘結炭
32％の石油コークスおよび
38％のケイ砂（99.8％SiO2）
の混合物から高温ブリケツト製法により作られ、
すなわちほぼ500℃の温度で石炭を結合剤として
使用して作られた。でき上り冷却したブリケツト
を検査したら、 （42±0.4）SiO2と（52±0.7）Ｃfixを含んでい
た。
すなわちほぼ500℃の温度で石炭を結合剤として
使用して作られた。でき上り冷却したブリケツト
を検査したら、 （42±0.4）SiO2と（52±0.7）Ｃfixを含んでい
た。
石油コークスおよび砂のような不活性物質を溶
融しかつ再び冷却した石炭に挿入することにより
明確にすべき強さテストによれば、150ないし200
Kgの打点強さが得られることがわかつた。ブリケ
ツトの内面の測定により0.5ないし1.0m2／ｇが得
られた。すなわち大きな反応率でSiOのようなガ
スと炭素の間の不均一な反応を行うことがある反
応力学的な重要な面積は存在しない。
融しかつ再び冷却した石炭に挿入することにより
明確にすべき強さテストによれば、150ないし200
Kgの打点強さが得られることがわかつた。ブリケ
ツトの内面の測定により0.5ないし1.0m2／ｇが得
られた。すなわち大きな反応率でSiOのようなガ
スと炭素の間の不均一な反応を行うことがある反
応力学的な重要な面積は存在しない。
第２の処理段階においてブリケツトを低シヤフ
ト電気炉に供給した。炉に入れる前に、運搬中に
摩耗および破損物として生じた材料をふるい分
け、この微細材料の割合は４％以下であつた。こ
れは極めて良好な結果であるが、木炭、泥炭およ
び石炭はずつと大幅に破損した。10％以上の数値
が周知である。
ト電気炉に供給した。炉に入れる前に、運搬中に
摩耗および破損物として生じた材料をふるい分
け、この微細材料の割合は４％以下であつた。こ
れは極めて良好な結果であるが、木炭、泥炭およ
び石炭はずつと大幅に破損した。10％以上の数値
が周知である。
連続的に充てんした際電気炉内にはつぶ状石英
とブリケツトの混合物があり、この混合物は、流
し込みの際同様な動作様式に基いて統計的に良好
な分布で加熱されかつ反応した。
とブリケツトの混合物があり、この混合物は、流
し込みの際同様な動作様式に基いて統計的に良好
な分布で加熱されかつ反応した。
Si製造の総括的な反応
SiO2＋2C＝Si＋2CO
を考慮した場合、ブリケツトの分析から、ブリ
ケツト内に炭素が過剰計量して存在し、かつまず
石英つぶとの別の反応が完全な変換を保証するこ
とがわかつた。しかしSi形成の前に式 SiO2＋3C＝SiC＋2CO に従つて炭化ケイ素が生じるので、この場合ブ
リケツト中に十分に炭素があるかどうかが問題で
ある。計算によれば、ブリケツト中に反応のため
必要な量のほぼ２倍の炭素がある。これは１：５
ないし１：６のモル比である。このことは、炭化
ケイ素を生じる反応により損失が生じたとして
も、高温ブリケツト製造の際に生じた構造を維持
するために必要であつた。
ケツト内に炭素が過剰計量して存在し、かつまず
石英つぶとの別の反応が完全な変換を保証するこ
とがわかつた。しかしSi形成の前に式 SiO2＋3C＝SiC＋2CO に従つて炭化ケイ素が生じるので、この場合ブ
リケツト中に十分に炭素があるかどうかが問題で
ある。計算によれば、ブリケツト中に反応のため
必要な量のほぼ２倍の炭素がある。これは１：５
ないし１：６のモル比である。このことは、炭化
ケイ素を生じる反応により損失が生じたとして
も、高温ブリケツト製造の際に生じた構造を維持
するために必要であつた。
この見解が正しいことは、熱電対によつて炭化
反応が行われている温度領域を見出したことによ
り証明された。1500ないし1600℃の熱い材料から
試料が取出され、この試料は、炭素とシリコンの
間ですでに反応が始まつており、または完全に終
了していたにもかかわらず、ブリケツトがまだ始
めの形をしていたことをはつきりと示していた。
反応が行われている温度領域を見出したことによ
り証明された。1500ないし1600℃の熱い材料から
試料が取出され、この試料は、炭素とシリコンの
間ですでに反応が始まつており、または完全に終
了していたにもかかわらず、ブリケツトがまだ始
めの形をしていたことをはつきりと示していた。
ほとんどのブリケツトは白い表面を有し、すな
わちここで反応が行われたことを表わしている。
しかし得られたブリケツトの内面の測定の方が意
味がある。測定によれば、内面が20ないし230
m2／ｇに大幅に広がつたことがわかつた。
わちここで反応が行われたことを表わしている。
しかし得られたブリケツトの内面の測定の方が意
味がある。測定によれば、内面が20ないし230
m2／ｇに大幅に広がつたことがわかつた。
それによりガス洗浄の際SiO2の発生が大幅に
減少した。エネルギ消費とシリコン収量はこれに
密に関連している。炉において電流消費量がほぼ
14％減少しかつSi収量が20％以上増加したことが
測定された。期待してはいなかつたが重要な経済
的利点は、電極の消耗が半分になつたことであ
る。これは、128Kg／tSiから559Kg／tSiに減少し
た。電極の運動は最小になつた。
減少した。エネルギ消費とシリコン収量はこれに
密に関連している。炉において電流消費量がほぼ
14％減少しかつSi収量が20％以上増加したことが
測定された。期待してはいなかつたが重要な経済
的利点は、電極の消耗が半分になつたことであ
る。これは、128Kg／tSiから559Kg／tSiに減少し
た。電極の運動は最小になつた。
例 ２
ケイ素鉄を製造する際このことはさらに望まし
い。ここでは損失はSiOの形成によりさらに減少
する。
い。ここでは損失はSiOの形成によりさらに減少
する。
上記のように処理し、つぶ状石英およびブリケ
ツトの使用量が互いに50：50の比のままであり、
75合金を生じるくらい鉄くずを加えるようにする
と、ブリケツトの利点がさらにはつきり表われ
る。電流消費量は８％減少し、かつシリコン収量
は12％増加する。
ツトの使用量が互いに50：50の比のままであり、
75合金を生じるくらい鉄くずを加えるようにする
と、ブリケツトの利点がさらにはつきり表われ
る。電流消費量は８％減少し、かつシリコン収量
は12％増加する。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 低シヤフト電気炉内に粒状の原料石英、およ
びその他に石英と炭素から成る還元剤ブリケツト
を挿入し、これら還元剤ブリケツトが、反応
SiO2＋3C＝SiC＋2COに関して過剰の炭素を含
み、その際低シヤフト電気炉の上部で1600℃以下
の温度でまず、還元剤ブリケツト内の石英をSiC
に変換し、かつそれから低シヤフト電気炉の下部
で1600℃以上、なるべく1800ないし2000℃の温度
で、流動原料石英を還元する、低シヤフト電気炉
内で原料石英からシリコンを製造する方法におい
て、 反応SiO2＋3C＝SiC＋2COに関して50重量％以
上過剰の炭素を含む還元剤ブリケツトを使用し、
また低シヤフト電気炉の上部で1600℃以上の温度
で、還元剤ブリケツト内にSiCと共に活性炭を形
成し、その際還元剤ブリケツトがコークス状構造
をなし、また一方においてこの活性炭により、他
方においてSiCにより、低シヤフト電気炉の下部
で原料石英を還元することを特徴とする、低シヤ
フト電気炉内で原料石英からシリコンを製造する
方法。 ２ 90重量％よりわずかに、なるべくほぼ80重量
％過剰の炭素を含む還元剤ブリケツトを使用す
る、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 低シヤフト電気炉の下部で、使用した原料石
英のうち少なくとも50重量％を、還元剤ブリケツ
トの活性炭によつて還元する、特許請求の範囲第
１項または第２項に記載の方法。 ４ 卵形ブリケツトまたはクツシヨン形ブリケツ
トの形で高温ブリケツト製造法によつて作られた
還元剤ブリケツトを使用する、特許請求の範囲第
１〜３項の１つに記載の方法。 ５ 含有炭素が、高温ブリケツト製造のため必要
である限り、粘結炭から、およびその他に不活性
炭素担体、例えば石油コークス、無煙炭、グラフ
アイト、かつ炭コークスおよび石炭コークスから
成る、特許請求の範囲第４項記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3342890 | 1983-11-26 | ||
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|---|---|
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| JPS6144804B2 true JPS6144804B2 (ja) | 1986-10-04 |
Family
ID=6215388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24472984A Granted JPS60200818A (ja) | 1983-11-26 | 1984-11-21 | 低シヤフト電気炉内で原料石英からシリコンを製造する方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
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Families Citing this family (4)
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1984
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- 1984-11-23 IS IS2960A patent/IS2960A7/is unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPS60200818A (ja) | 1985-10-11 |
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