KR102270052B1

KR102270052B1 - PREPARATION METHOD OF HIGH PURITY SiC POWDER

Info

Publication number: KR102270052B1
Application number: KR1020190109045A
Authority: KR
Inventors: 이규도; 김태희; 이채영
Original assignee: 주식회사 케이씨인더스트리얼
Priority date: 2019-09-03
Filing date: 2019-09-03
Publication date: 2021-06-28
Also published as: KR20210027946A

Abstract

구현예에 따른 SiC 분말의 제조 방법은 폐 SiC을 이용함으로써 환경 문제를 해결할 뿐만 아니라, 비용 절감을 할 수 있으며, 향상된 수율 및 생산성으로 균일도가 높은 고순도의 SiC 분말을 제공할 수 있다.The manufacturing method of SiC powder according to the embodiment can not only solve environmental problems by using waste SiC, but also can reduce costs, and provide high-purity SiC powder with high uniformity with improved yield and productivity.

Description

Manufacturing method of high purity SiC powder {PREPARATION METHOD OF HIGH PURITY SiC POWDER}

본 발명은 SiC 폐기물을 이용하여 고순도의 탄화규소(SiC) 분말을 제조하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing high-purity silicon carbide (SiC) powder using SiC waste.

탄화규소(silicon carbide, SiC)는 내열성과 기계적 강도가 우수하고 방사선에 강한 성질을 지니며, 대구경의 기판으로도 생산 가능한 장점이 있다. 또한, 탄화규소는 물리적 강도 및 내화학성이 우수하고, 에너지 밴드갭(energy band gap)이 크며, 전자의 포화 드리프트 속도 및 내압도 크다. 따라서, 고전력, 고효율화, 고내압화 및 대용량화가 요구되는 반도체 디바이스는 물론, 연마재, 베어링, 내화판 등에도 광범위하게 사용된다.Silicon carbide (SiC) has excellent heat resistance and mechanical strength, has strong radiation-resistant properties, and has the advantage of being able to produce large-diameter substrates. In addition, silicon carbide has excellent physical strength and chemical resistance, a large energy band gap, and a large electron saturation drift rate and withstand pressure. Therefore, it is widely used for abrasives, bearings, fireproof plates, etc. as well as semiconductor devices requiring high power, high efficiency, high pressure resistance and large capacity.

탄화규소는 탄화규소 폐기물 등의 탄소원료를 열처리하거나 통전하는 등의 다양한 방법을 통해 제조된다. 종래 방법으로는 애치슨법, 반응 소결법, 상압 소결법, 또는 CVD(chemical vapor deposition) 공법 등이 있다. 그러나, 이러한 방법들은 탄소원료가 잔류한다는 문제점이 있고, 이러한 잔류물이 불순물로 작용해 탄화규소의 열적, 전기적 및 기계적 특성을 저하시킬 수 있다는 단점이 있다. Silicon carbide is manufactured through various methods such as heat treatment or energizing carbon raw materials such as silicon carbide waste. Conventional methods include an Acheson method, a reaction sintering method, an atmospheric pressure sintering method, or a chemical vapor deposition (CVD) method. However, these methods have a problem in that the carbon raw material remains, and the residue acts as an impurity to deteriorate the thermal, electrical and mechanical properties of silicon carbide.

일례로, 일본 공개특허 제2002-326876호에서는 규소원과 탄소원을 중합 또는 가교(cross-link)시키기 위하여, 열처리 공정을 거친 탄화규소 전구체를 아르곤(Ar) 등과 같은 불활성 기체 조건에서 고온으로 반응시켜 제조하는 방법을 개시하고 있다. 그러나, 이와 같은 공정은 진공 또는 불활성 기체 조건 하에서 1,800℃ 내지 2,100℃의 고온 열처리되기 때문에 제조 단가가 높고, 분말의 크기가 균일하지 못하다는 문제점이 있다.For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-326876, in order to polymerize or cross-link a silicon source and a carbon source, a silicon carbide precursor that has undergone a heat treatment process is reacted at a high temperature in an inert gas condition such as argon (Ar). A manufacturing method is disclosed. However, such a process has problems in that the manufacturing cost is high and the size of the powder is not uniform because it is heat treated at a high temperature of 1,800° C. to 2,100° C. under vacuum or inert gas conditions.

더욱이, 태양 전지 및 반도체 산업에서 사용되는 웨이퍼는 그라파이트 등으로 이루어진 도가니 내의 실리콘 잉곳으로부터 성장시켜 제조되는데, 제조 과정에서 탄화규소를 함유한 폐 슬러리 뿐만 아니라, 도가니 내벽에 흡착된 탄화규소 폐기물이 상당량 발생한다. 그러나, 지금까지는 이와 같은 폐기물을 매립 처리하여 환경 문제를 야기해 왔고, 많은 폐기 비용을 발생시켰다.Moreover, wafers used in solar cells and semiconductor industries are manufactured by growing from a silicon ingot in a crucible made of graphite, etc., and in the manufacturing process, not only waste slurry containing silicon carbide, but also silicon carbide waste adsorbed on the inner wall of the crucible is generated in a significant amount. do. However, until now, such wastes have been disposed of in landfills to cause environmental problems, resulting in high disposal costs.

일본 공개특허 제2002-326876호Japanese Patent Laid-Open No. 2002-326876

따라서, 구현예는 탄화규소(SiC) 폐기물을 자원으로 활용함으로써 환경 문제를 해결할 뿐만 아니라, 비용 절감은 물론, 수율 및 생산성이 높으며, 균일도가 높은 고순도의 SiC 분말의 제조 방법을 제공하고자 한다.Therefore, the embodiment not only solves environmental problems by using silicon carbide (SiC) waste as a resource, but also provides a method of manufacturing high purity SiC powder having high yield and productivity, as well as cost reduction, and high uniformity.

일 구현예에 따른 SiC 분말의 제조방법은 폐 SiC를 분쇄하는 단계; 상기 분쇄된 폐 SiC를 분급하는 단계; 상기 분급된 폐 SiC에서 철(Fe) 성분을 제거하는 단계; 및 상기 철 성분이 제거된 폐 SiC를 세정하는 단계;를 포함한다.A method for producing SiC powder according to an embodiment includes grinding waste SiC; classifying the pulverized waste SiC; removing an iron (Fe) component from the classified waste SiC; and cleaning the waste SiC from which the iron component has been removed.

구현예에 따른 SiC 분말의 제조방법은 SiC 폐기물(이하, 폐 SiC)을 재활용함으로써 환경 문제 해결 및 비용을 절감할 수 있다. 나아가, 상기 제조방법을 이용하면, 수율 및 생산성이 높고 균일도가 우수한 고순도의 SiC 분말을 얻을 수 있다.The manufacturing method of SiC powder according to the embodiment may solve environmental problems and reduce costs by recycling SiC waste (hereinafter, waste SiC). Furthermore, by using the above manufacturing method, high-purity SiC powder having high yield and productivity and excellent uniformity can be obtained.

이하, 구현예를 통해 발명을 상세하게 설명한다. 구현예는 이하에서 개시된 내용에 한정되는 것이 아니라 발명의 요지가 변경되지 않는 한, 다양한 형태로 변형될 수 있다.Hereinafter, the invention will be described in detail through embodiments. The embodiments are not limited to the contents disclosed below and may be modified in various forms as long as the gist of the invention is not changed.

본 명세서에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In the present specification, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.

본 명세서에 기재된 구성성분의 양, 반응 조건 등을 나타내는 모든 숫자 및 표현은 특별한 기재가 없는 한 모든 경우에 "약"이라는 용어로써 수식되는 것으로 이해하여야 한다.It should be understood that all numbers and expressions indicating amounts of ingredients, reaction conditions, etc. described herein are modified by the term "about" in all cases unless otherwise specified.

일 구현예에 따른 SiC 분말의 제조 방법은 폐 SiC를 분쇄하는 단계; 상기 분쇄된 폐 SiC를 분급하는 단계; 상기 분급된 폐 SiC에서 철(Fe) 성분을 제거하는 단계; 및 상기 철 성분이 제거된 폐 SiC를 세정하는 단계;를 포함한다. A method for producing SiC powder according to an embodiment includes grinding waste SiC; classifying the pulverized waste SiC; removing an iron (Fe) component from the classified waste SiC; and cleaning the waste SiC from which the iron component has been removed.

일 구현예에 따른 SiC 분말의 제조방법에서 사용되는 원료는 폐 SiC일 수 있다. The raw material used in the method of manufacturing the SiC powder according to the embodiment may be waste SiC.

상기 폐 SiC는 SiC 단결정 잉곳의 성장시 사용되거나 CVD(chemical vapor deposition) 공법 등으로 제조된 SiC 코팅 물질들 중 제품 불량으로 사용할 수 없게 된 SiC 물질 등을 사용할 수 있다. SiC는 고가의 물질이므로, 이러한 폐 SiC를 사용하여 SiC 분말을 제조함으로써 비용 절감의 효과가 있으며, 종래 매립하여 처리한 폐 SiC를 재활용함으로써 환경 보호의 효과가 있다.The waste SiC may be a SiC material that cannot be used due to product defects among SiC coating materials used for growth of a SiC single crystal ingot or manufactured by a chemical vapor deposition (CVD) method. Since SiC is an expensive material, there is an effect of cost reduction by manufacturing SiC powder using such waste SiC, and there is an effect of environmental protection by recycling waste SiC treated by conventional landfilling.

일 구현예에 따르면, 상기 폐 SiC는 Li, Na, Mg, Al, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn 및 Mo로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 불순물을 0.1 ppm 내지 15 ppm으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 불순물은 0.1 내지 13 ppm, 0.3 내지 12 ppm, 0.5 내지 12 ppm, 0.5 내지 10 ppm, 0.5 내지 8 ppm, 0.8 내지 10 ppm, 1 내지 10 ppm, 1 내지 8 ppm, 1 내지 6 ppm, 0.1 내지 5 ppm, 0.5 ppm 내지 4 ppm, 0.1 ppm 내지 3 ppm, 0.5 ppm 내지 3 ppm, 0.5 ppm 내지 2 ppm일 수 있다. According to one embodiment, the waste SiC is at least one selected from the group consisting of Li, Na, Mg, Al, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn and Mo It may contain impurities in an amount of 0.1 ppm to 15 ppm. For example, the impurities are 0.1 to 13 ppm, 0.3 to 12 ppm, 0.5 to 12 ppm, 0.5 to 10 ppm, 0.5 to 8 ppm, 0.8 to 10 ppm, 1 to 10 ppm, 1 to 8 ppm, 1 to 6 ppm, 0.1 to 5 ppm, 0.5 ppm to 4 ppm, 0.1 ppm to 3 ppm, 0.5 ppm to 3 ppm, 0.5 ppm to 2 ppm.

또한, 상기 폐 SiC는 흑연을 포함하지 않거나, 또는 포함하는 경우 50 중량% 이하로 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 폐 SiC가 흑연을 포함하는 경우, 45 중량% 이하 또는 40 중량% 이하로 포함할 수 있으며, 구체적으로는 1 중량% 내지 50 중량%, 1 중량% 내지 45 중량%, 1 중량% 내지 40 중량%, 5 중량% 내지 40 중량%, 5 중량% 내지 35 중량%, 5 중량% 내지 30 중량% 또는 5 중량% 내지 20 중량% 포함할 수 있다.In addition, the waste SiC may not contain graphite, or if it does contain graphite, it may contain 50 wt% or less. For example, when the waste SiC includes graphite, it may contain 45 wt% or less or 40 wt% or less, specifically 1 wt% to 50 wt%, 1 wt% to 45 wt%, 1 wt% % to 40% by weight, 5% to 40% by weight, 5% to 35% by weight, 5% to 30% by weight or 5% to 20% by weight.

폐 SiC를 절단하는 단계Cutting the waste SiC

일 구현예에 따르면, 상기 폐 SiC를 절단하여 사용할 수 있다.According to one embodiment, the waste SiC may be cut and used.

일 구현예에 따르면, 상기 폐 SiC를 0.1 mm 내지 150 mm로 절단할 수 있다. 예를 들어, 상기 폐 SiC를 0.1 mm 내지 130 mm, 0.1 mm 내지 100 mm, 0.5 mm 내지 80 mm, 1 mm 내지 80 mm, 5 mm 내지 70 mm, 10 mm 내지 70 mm 또는 20 mm 내지 50 mm로 절단할 수 있다. According to one embodiment, the waste SiC may be cut to 0.1 mm to 150 mm. For example, the waste SiC is 0.1 mm to 130 mm, 0.1 mm to 100 mm, 0.5 mm to 80 mm, 1 mm to 80 mm, 5 mm to 70 mm, 10 mm to 70 mm or 20 mm to 50 mm. can be cut

상기 절단은 바 컷팅(Bar Cutting) 기기를 이용하여 원하는 길이로 절단할 수 있다.The cutting may be performed to a desired length using a bar cutting device.

상기 폐 SiC를 절단하는 경우, 후속 공정에서 폐 SiC를 효율적으로 분쇄할 수 있다. 또한, 상기 폐 SiC가 흑연을 포함하는 경우, 후속 공정에서의 원활한 흑연 제거를 위해 일정하고 적절한 크기로 절단하는 것이 필요하다.When the waste SiC is cut, the waste SiC can be efficiently pulverized in a subsequent process. In addition, when the waste SiC contains graphite, it is necessary to cut it to a constant and appropriate size for smooth graphite removal in a subsequent process.

폐 SiC에서 흑연을 제거하는 단계Steps to Remove Graphite from Waste SiC

일 구현예에 따른 SiC 분말의 제조방법은, 폐 SiC가 흑연을 포함하는 경우, 필요에 따라 상기 폐 SiC를 절단한 후, 분쇄하는 단계 이전에 흑연을 제거하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. The method of manufacturing SiC powder according to an exemplary embodiment may further include, if necessary, removing the graphite after cutting the waste SiC and before pulverizing the waste SiC when the waste SiC includes graphite.

이때, 상기 절단된 폐 SiC는 일정한 크기로 절단되어 적정 크기를 갖는 것일 수 있다. 상기 절단된 폐 SiC의 크기가 너무 크거나 작은 경우, 또는 균일하지 않은 경우 흑연 제거가 원활히 이루어지지 않을 수 있다. In this case, the cut waste SiC may be cut to a predetermined size to have an appropriate size. If the size of the cut waste SiC is too large or small, or if it is not uniform, graphite removal may not be performed smoothly.

일 구현예에 따르면, 상기 절단된 폐 SiC는 쇼트 블라스팅(shot blasting)의해 흑연을 제거할 수 있다. According to an exemplary embodiment, graphite may be removed from the cut waste SiC by shot blasting.

상기 흑연 제거 단계에서는 스틸 컷 와이어 쇼트(steel cut wire shot)를 사용할 수 있고, 상기 스틸 컷 와이어 쇼트는 탄소강(carbon steel), 스테인리스강(stainless steel), 알루미늄, 아연, 니켈, 구리, 또는 이들의 합금으로 이루어진 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. In the graphite removal step, a steel cut wire shot may be used, and the steel cut wire shot is carbon steel, stainless steel, aluminum, zinc, nickel, copper, or a combination thereof. It may be made of an alloy, but is not limited thereto.

일 구현예에 따르면, 상기 스틸 컷 와이어 쇼트의 직경은 0.2 mm 내지 0.8 mm, 또는 0.4 mm 내지 0.6 mm일 수 있다. According to one embodiment, the diameter of the steel cut wire shot may be 0.2 mm to 0.8 mm, or 0.4 mm to 0.6 mm.

또한, 상기 흑연 제거 단계는 1,000 RPM 내지 5,000 RPM 및 1 KPa 내지 1 MPa의 조건에서 수행될 수 있다.In addition, the graphite removal step may be performed under conditions of 1,000 RPM to 5,000 RPM and 1 KPa to 1 MPa.

보다 구체적으로 상기 흑연 제거 단계는 60 Hz의 회전속도(3,600 RPM)로 80분 내지 130분간 수행될 수 있다. 예를 들어, 60 Hz의 회전속도로 90분 내지 120분 또는 100분 내지 110분간 수행될 수 있다. 또한, 필요에 따라 상기 조건에서 쇼트 블라스팅을 2회 내지 4회 수행할 수 있다.More specifically, the graphite removal step may be performed for 80 minutes to 130 minutes at a rotation speed of 60 Hz (3,600 RPM). For example, it may be performed for 90 minutes to 120 minutes or 100 minutes to 110 minutes at a rotation speed of 60 Hz. In addition, if necessary, the shot blasting may be performed 2 to 4 times under the above conditions.

상기 범위를 만족하는 경우, 흑연을 보다 효율적으로 제거할 수 있으며, 최종 제조된 SiC의 순도를 향상시킬 수 있다.When the above range is satisfied, graphite may be removed more efficiently, and the purity of the finally manufactured SiC may be improved.

상기 흑연 제거 단계는 쇼트 블라스팅을 수행한 후, LED 램프를 사용하여 흑연이 제거되었는지 확인하는 단계를 더 수행할 수 있다. In the graphite removal step, after performing the shot blasting, the step of confirming whether the graphite is removed using an LED lamp may be further performed.

또한, 상기 흑연 제거 단계는 쇼트 블라스팅을 수행하기 전에 샌드 블라스팅(sand blasting)을 수행할 수 있다. 샌드 블라스팅을 수행함으로써, 흑연 제거율을 보다 향상시킬 수 있다.In addition, the graphite removal step may be performed by sand blasting (sand blasting) before performing the shot blasting. By performing sand blasting, the graphite removal rate can be further improved.

상기 흑연 제거 단계에 의해 흑연이 제거된 폐 SiC는 폐 SiC 총 중량을 기준으로 흑연을 0.1 중량% 이하로 포함할 수 있다. 예를 들어, 0.09 중량% 이하, 0.05중량% 이하로 포함할 수 있으며, 보다 구체적으로 0.001 중량% 내지 0.1 중량%, 0.005 중량% 내지 0.1 중량%, 0.01 중량% 내지 0.1 중량% 또는 0.05 중량% 내지 0.1 중량%로 포함할 수 있다.The waste SiC from which graphite has been removed by the graphite removal step may include graphite in an amount of 0.1 wt% or less based on the total weight of the waste SiC. For example, it may include 0.09 wt% or less, 0.05 wt% or less, and more specifically 0.001 wt% to 0.1 wt%, 0.005 wt% to 0.1 wt%, 0.01 wt% to 0.1 wt% or 0.05 wt% to It may be included in 0.1 wt%.

폐 SiC를 분쇄하는 단계crushing waste SiC

일 구현예에 따른 SiC 분말의 제조방법은 폐 SiC를 분쇄하는 단계를 포함한다. A method for producing SiC powder according to an embodiment includes pulverizing waste SiC.

상기 분쇄 단계는 제1 분쇄 단계 및 제2 분쇄 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 분쇄 단계는 조크러셔(Jaw crusher) 또는 볼 밀(ball mill)를 사용하여 수행될 수 있다.The pulverizing step may include a first pulverizing step and a second pulverizing step. In addition, the crushing step may be performed using a jaw crusher or a ball mill.

구체적으로, 상기 제1 분쇄 단계는 조크러셔(Jaw crusher)를 사용하여 수행될 수 있다. 상기 조크러셔는 100 RPM 내지 800 RPM, 200 RPM 내지 600 RPM 또는 300 RPM 내지 500 RPM의 회전 속도로 수행될 수 있다.Specifically, the first crushing step may be performed using a jaw crusher. The jaw crusher may be performed at a rotation speed of 100 RPM to 800 RPM, 200 RPM to 600 RPM, or 300 RPM to 500 RPM.

상기 페 SiC는 제1 분쇄 단계 후 10 ㎛ 내지 100 mm, 10 ㎛ 내지 1,000 mm, 100 ㎛ 내지 800 mm, 10 ㎛ 내지 5,000 mm, 50 ㎛ 내지 100 mm, 100 ㎛ 내지 100 mm, 1,000 ㎛ 내지 100 mm, 0.1 mm 내지 100 mm, 0.1 mm 내지 80 mm, 10 mm 내지 80 mm 또는 30 mm 내지 50 mm의 입도 크기를 가질 수 있다. The Pe SiC is 10 μm to 100 mm, 10 μm to 1,000 mm, 100 μm to 800 mm, 10 μm to 5,000 mm, 50 μm to 100 mm, 100 μm to 100 mm, 1,000 μm to 100 mm after the first grinding step , 0.1 mm to 100 mm, 0.1 mm to 80 mm, 10 mm to 80 mm, or may have a particle size of 30 mm to 50 mm.

또한, 상기 제2 분쇄 단계는 볼 밀(ball mill)를 사용하여 수행될 수 있다. 상기 페 SiC는 제2 분쇄 단계 후 10 nm 내지 100 mm, 100 nm 내지 1,000 nm, 300 nm 내지 1,000 nm, 500 nm 내지 5,000 nm, 0.1 mm 내지 100 mm, 0.1 mm 내지 80 mm, 10 mm 내지 80 mm 또는 30 mm 내지 50 mm의 입도 크기를 가질 수 있다. In addition, the second grinding step may be performed using a ball mill. The SiC is after the second grinding step 10 nm to 100 mm, 100 nm to 1,000 nm, 300 nm to 1,000 nm, 500 nm to 5,000 nm, 0.1 mm to 100 mm, 0.1 mm to 80 mm, 10 mm to 80 mm Or it may have a particle size of 30 mm to 50 mm.

폐 SiC를 선별하는 단계Screening the waste SiC

일 구현예에 따르면, 상기 분쇄 단계 이후, 상기 분쇄된 폐 SiC를 선별하는 단계(이하, 선별 단계)를 추가로 포함할 수 있다.According to one embodiment, after the pulverization step, the step of screening the pulverized waste SiC (hereinafter referred to as a screening step) may be further included.

구체적으로, 상기 선별 단계는 선별기를 이용하여 상기 분쇄된 폐 SiC를 목적하는 크기에 따라서 분류할 수 있다. 예를 들어, 100 ㎛ 미만, 100 ㎛ 이상 150 ㎛ 미만, 150 ㎛ 이상 350 ㎛ 미만, 350 ㎛ 이상 5,000 ㎛ 미만의 크기 별로 분류할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Specifically, in the sorting step, the pulverized waste SiC may be classified according to a desired size using a sorter. For example, it may be classified by size of less than 100 μm, 100 μm or more and less than 150 μm, 150 μm or more and less than 350 μm, and 350 μm or more and less than 5,000 μm, but is not limited thereto.

일 구현예에 따르면, 상기 선별 단계는 진동식 선별장치인 트위스트 스크린(Twist Screen)을 이용하여 수행될 수 있다. According to an embodiment, the screening step may be performed using a twist screen that is a vibrating screening device.

상기 트위스트 스크린은 10 mm 내지 80 mm, 15 mm 내지 70 mm 또는 20 mm 내지 60 mm의 직경을 갖는 실리콘 재질을 탭핑볼을 사용할 수 있으며, 1,000 RPM 내지 3,000 RPM의 조건에서 10분 내지 100분 동안 수행될 수 있다. 또한, 분쇄된 폐 SiC를 상기 트위스트 스크린에 일정한 속도로 투입할 수 있으며, 투입 속도는 1 mm/s 내지 1,000 mm/s 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The twist screen may use a silicon material tapping ball having a diameter of 10 mm to 80 mm, 15 mm to 70 mm, or 20 mm to 60 mm, and is performed for 10 to 100 minutes under the conditions of 1,000 RPM to 3,000 RPM can be In addition, the pulverized waste SiC may be input to the twist screen at a constant speed, and the input speed may be 1 mm/s to 1,000 mm/s, but is not limited thereto.

폐 SiC를 분급하는 단계Classification of waste SiC

일 구현예에 따른 SiC 분말의 제조방법은 폐 SiC를 분급하는 단계를 포함한다. A method of manufacturing SiC powder according to an embodiment includes classifying waste SiC.

일 구현예에 따르면, 상기 폐 SiC를 분급하는 단계는 정량 조절기를 이용하여 수행될 수 있다.According to one embodiment, the classifying the waste SiC may be performed using a quantitative controller.

구체적으로, 상기 단계에서는 분쇄된 폐 SiC를 정량 조절기를 통해 탈철 기기에 분급할 수 있다. 상기 단계에서는 상기 정량 조절기를 통해 폐 SiC를 분급함으로써, 철을 제거하는 후속 공정에서 철 제거가 보다 원활히 이루어질 수 있도록 한다. Specifically, in the above step, the pulverized waste SiC may be classified into a de-iron device through a quantitative controller. In the above step, by classifying the waste SiC through the quantitative controller, iron removal can be performed more smoothly in a subsequent process of removing iron.

일 구현예에 따르면, 상기 정량 조절기의 진동수는 1 내지 100 Hz일 수 있다. According to one embodiment, the frequency of the quantitative controller may be 1 to 100 Hz.

구체적으로, 상기 정량 조절기의 진동수는 분쇄된 폐 SiC의 입도 크기에 따라 조절될 수 있다.Specifically, the frequency of the quantitative controller may be adjusted according to the particle size of the pulverized waste SiC.

일 구현예에 따르면, 상기 정량 조절기의 진동수는 분쇄된 폐 SiC의 입도 크기가 10 nm 이상 내지 100 ㎛ 이하일 때, 1 Hz 이상 내지 20 Hz 이하이고, 바람직하게는 1 Hz 이상 내지 10 Hz 이하이며, 분쇄된 폐 SiC의 입도 크기가 100 ㎛ 초과 내지 50 mm 이하일 때, 20 Hz 초과 내지 60 Hz 이하이고, 바람직하게는 20 Hz 초과 내지 40 Hz 이하이며, 분쇄된 폐 SiC의 입도 크기가 50 mm 초과 내지 100 mm 이하일 때, 60 Hz 초과 내지 100 Hz 이하이고, 바람직하게는 60 Hz 초과 내지 85 Hz 이하일 수 있다. According to one embodiment, the frequency of the quantitative controller is 1 Hz or more to 20 Hz or less, preferably 1 Hz or more to 10 Hz or less, when the particle size of the pulverized waste SiC is 10 nm or more and 100 µm or less, When the particle size size of the pulverized waste SiC is greater than 100 μm to 50 mm or less, it is greater than 20 Hz to 60 Hz or less, preferably greater than 20 Hz to 40 Hz or less, and the particle size of the pulverized waste SiC is greater than 50 mm to less than or equal to 50 mm When it is 100 mm or less, it may be more than 60 Hz to 100 Hz or less, and preferably more than 60 Hz to 85 Hz or less.

일 구현예에 따르면, 상기 폐 SiC를 분급하는 단계를 통해 투입되는 폐 SiC의 양은 1 내지 2,000 g/s, 1 내지 1,500 g/s, 50 내지 2,000 g/s, 50 내지 1,500 g/s, 100 내지 2,000 g/s, 10 내지 100 g/s 또는 1 내지 50 g/s 일 수 있다. According to one embodiment, the amount of waste SiC input through the classifying the waste SiC is 1 to 2,000 g/s, 1 to 1,500 g/s, 50 to 2,000 g/s, 50 to 1,500 g/s, 100 to 2,000 g/s, 10 to 100 g/s or 1 to 50 g/s.

구체적으로, 상기 정량 조절기에 투입되는 폐 SiC의 양은 분쇄된 폐 SiC의 입도 크기에 따라 조절될 수 있다.Specifically, the amount of waste SiC input to the quantitative controller may be adjusted according to the particle size of the pulverized waste SiC.

일 구현예에 따르면, 상기 투입되는 폐 SiC의 양은 분쇄된 폐 SiC의 입도 크기가 10 nm 이상 내지 100 ㎛ 이하일 때, 1 g/s 이상 내지 50 g/s 이하이고, 바람직하게는 1 g/s 이상 내지 10 g/s 이하이며, 분쇄된 폐 SiC의 입도 크기가 100 ㎛ 초과 내지 50 mm 이하일 때, 50 g/s 초과 내지 1,000 g/s 이하이고, 바람직하게는 50 g/s 초과 내지 800 g/s 이하이며, 분쇄된 폐 SiC의 입도 크기가 50 mm 초과 내지 100 mm 이하일 때, 1,000 g/s 초과 내지 2,000 g/s 이하이고, 바람직하게는 1,000 g/s 초과 내지 1,500 g/s 이하일 수 있다. According to one embodiment, the amount of the input waste SiC is 1 g/s or more to 50 g/s or less, preferably 1 g/s when the particle size of the pulverized waste SiC is 10 nm or more to 100 µm or less, and 1 g/s or more to 50 g/s or less or more and 10 g/s or less, and when the particle size size of the pulverized waste SiC is more than 100 μm to 50 mm or less, more than 50 g/s to 1,000 g/s, preferably more than 50 g/s to 800 g /s or less, when the particle size size of the pulverized waste SiC is more than 50 mm to 100 mm or less, more than 1,000 g / s to 2,000 g / s, preferably more than 1,000 g / s to 1,500 g / s or less have.

철(Fe) 성분을 제거하는 단계removing the iron (Fe) component

일 구현예에 따른 SiC 분말의 제조방법은 상기 분급된 폐 SiC에서 철(Fe) 성분을 제거하는 단계를 포함한다. The method of manufacturing SiC powder according to an embodiment includes removing an iron (Fe) component from the classified waste SiC.

구체적으로, 상기 철 성분 제거 단계는 상기 분쇄 단계에서 폐 SiC에 흡착될 수 있는 철 성분을 제거하는 단계이며, 보다 구체적으로는 상기 제2 분쇄 단계에서 폐 SiC에 흡착될 수 있는 철 이온을 제거하는 단계이다.Specifically, the iron component removing step is a step of removing iron components that may be adsorbed to the waste SiC in the grinding step, and more specifically, removing iron ions that may be adsorbed to the waste SiC in the second grinding step. is a step

상기 단계는 회전 금속 검출기(Rotary Metal Detector)와 같은 탈철 기기를 사용하여 수행될 수 있다. 이때, 앞서 설명한 바와 같이 회전 금속 검출기에 정량 조절기가 구비되어 분쇄된 폐 SiC의 입도 크기에 따라 진동수를 조절함으로써, 철 이온을 효과적으로 제거할 수 있다.The step may be performed using a de-iron device such as a rotary metal detector. In this case, as described above, the rotating metal detector is provided with a quantitative controller to adjust the frequency according to the particle size of the pulverized waste SiC, thereby effectively removing iron ions.

이때, 회전 금속 검출기의 회전수가 100 RPM 이상 내지 800 RPM 이하일 때, 전자석의 전력은 0.5 kW 이상 내지 3 kW 이하이고, 800 RPM 초과 내지 1,700 RPM 이하일 때 전자석의 전력은 3 kW 초과 내지 5.3 kW 이하일 수 있다. At this time, when the rotation speed of the rotating metal detector is 100 RPM or more to 800 RPM or less, the power of the electromagnet is 0.5 kW or more to 3 kW or less, and when the rotation speed is more than 800 RPM to 1,700 RPM or less, the power of the electromagnet is 3 kW to 5.3 kW or less have.

상기 단계에 의해 철 성분이 제거된 폐 SiC는 철을 1 ppm 이하, 보다 구체적으로는 0.5 ppm 이하, 0.3 ppm 이하 또는 0.1 ppm 이하로 포함할 수 있다. The waste SiC from which the iron component has been removed by the above step may contain iron in an amount of 1 ppm or less, more specifically, 0.5 ppm or less, 0.3 ppm or less, or 0.1 ppm or less.

세정하는 단계step of cleaning

일 구현예에 따른 SiC 분말의 제조방법은 상기 철 성분이 제거된 폐 SiC를 세정하는 단계를 포함한다. The method of manufacturing SiC powder according to an embodiment includes washing the waste SiC from which the iron component is removed.

일 구현예에 따르면, 상기 세정 단계는 (a) 1차 세척 단계, (b) 침출 단계, (c) 1차 침적 단계, (d) 2차 세척 단계 및 (e) 2차 침적 단계를 포함할 수 있다. According to one embodiment, the cleaning step may comprise (a) a first washing step, (b) a leaching step, (c) a first immersion step, (d) a second washing step and (e) a second immersion step. can

일 구현예에 따르면, 상기 세정 단계는 플루오르화수소를 포함하는 세정액을 사용할 수 있다. According to one embodiment, in the cleaning step, a cleaning solution containing hydrogen fluoride may be used.

상기 1차 세척 단계(a)는 초순수 또는 순수를 사용하여 1분 내지 300분 동안 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 단계 (a)는 1분 내지 250분, 1분 내지 200분, 3분 내지 150분, 10분 내지 100분, 15분 내지 80분, 20분 내지 60분, 20분 내지 40분 동안 수행될 수 있다. The first washing step (a) may be performed for 1 minute to 300 minutes using ultrapure water or pure water. For example, the step (a) is 1 minute to 250 minutes, 1 minute to 200 minutes, 3 minutes to 150 minutes, 10 minutes to 100 minutes, 15 minutes to 80 minutes, 20 minutes to 60 minutes, 20 minutes to 40 minutes can be performed for minutes.

상기 침출 단계(b)는 플루오르화수소를 포함하는 세정액을 사용하여 폐 SiC를 침출하는 단계로, 교반법(agitation)을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 단계 (b)는 1분 내지 300분, 1분 내지 250분, 1분 내지 200분, 3분 내지 150분, 10분 내지 100분, 15분 내지 80분, 20분 내지 60분, 20분 내지 40분 동안 수행될 수 있다. The leaching step (b) is a step of leaching waste SiC using a cleaning solution containing hydrogen fluoride, and agitation may be used. For example, the step (b) is 1 minute to 300 minutes, 1 minute to 250 minutes, 1 minute to 200 minutes, 3 minutes to 150 minutes, 10 minutes to 100 minutes, 15 minutes to 80 minutes, 20 minutes to 60 minutes minutes, 20 to 40 minutes.

상기 1차 침적 단계(c)는 플루오르화수소를 포함하는 세정액을 사용하여 폐 SiC를 침적하는 단계이다. 예를 들어, 상기 단계 (c)는 1분 내지 300분, 1분 내지 250분, 1분 내지 200분, 3분 내지 150분, 10분 내지 100분, 15분 내지 80분, 20분 내지 60분, 20분 내지 40분 동안 수행될 수 있다. The first deposition step (c) is a step of depositing waste SiC using a cleaning solution containing hydrogen fluoride. For example, step (c) is 1 minute to 300 minutes, 1 minute to 250 minutes, 1 minute to 200 minutes, 3 minutes to 150 minutes, 10 minutes to 100 minutes, 15 minutes to 80 minutes, 20 minutes to 60 minutes minutes, 20 to 40 minutes.

상기 2차 세척 단계(d)는 증류수를 사용하여 1분 내지 300분, 1분 내지 250분, 1분 내지 200분, 3분 내지 150분, 10분 내지 100분, 15분 내지 80분, 20분 내지 60분, 20분 내지 40분 동안 수행될 수 있다. The second washing step (d) is 1 minute to 300 minutes, 1 minute to 250 minutes, 1 minute to 200 minutes, 3 minutes to 150 minutes, 10 minutes to 100 minutes, 15 minutes to 80 minutes, 20 minutes using distilled water. minutes to 60 minutes, 20 minutes to 40 minutes.

상기 2차 침적 단계(e)는 플루오르화수소를 포함하는 세정액을 이용하여 폐 SiC를 침적하는 단계이다. 예를 들어, 상기 단계 (e)는 1분 내지 300분, 1분 내지 250분, 1분 내지 200분, 3분 내지 150분, 10분 내지 100분, 15분 내지 80분, 20분 내지 60분, 20분 내지 40분 동안 수행될 수 있다. The secondary deposition step (e) is a step of depositing waste SiC using a cleaning solution containing hydrogen fluoride. For example, step (e) is 1 minute to 300 minutes, 1 minute to 250 minutes, 1 minute to 200 minutes, 3 minutes to 150 minutes, 10 minutes to 100 minutes, 15 minutes to 80 minutes, 20 minutes to 60 minutes minutes, 20 to 40 minutes.

상기 단계 (a) 내지 (e)는 2 시간 내지 5 시간 또는 3 시간 동안 수행될 수 있다. 상기 세정 단계는 상기 단계 (a) 내지 (e)를 3회 이상 또는 3회 내지 5회 수행할 수 있다. Steps (a) to (e) may be performed for 2 hours to 5 hours or 3 hours. In the washing step, steps (a) to (e) may be performed 3 or more times or 3 to 5 times.

상기 세정 단계를 수행함으로써, SiC 분말의 순도를 극대화하는데 유리한 효과가 있다. By performing the cleaning step, there is an advantageous effect in maximizing the purity of the SiC powder.

기타 성분의 함량을 측정하는 단계Measuring the content of other ingredients

일 구현예에 따른 SiC 분말의 제조방법은 상기 폐 SiC를 세정하는 단계 이후에 철 성분의 함량을 측정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.The method of manufacturing SiC powder according to an embodiment may further include measuring the content of the iron component after the washing of the waste SiC.

일 구현예에 따르면, 상기 세정 단계를 마친 SiC 분말의 순도는 95% 내지 99.9999%, 95% 내지 99.99999%, 96% 내지 99.9999%, 96% 내지 99.99999%, 97% 내지 99.9999%, 97% 내지 99.99999%, 98% 내지 99.9999%, 98% 내지 99.99999%, 99% 내지 99.9999% 또는 99% 내지 99.99999%의 순도를 가질 수 있다. According to one embodiment, the purity of the SiC powder after the cleaning step is 95% to 99.9999%, 95% to 99.99999%, 96% to 99.9999%, 96% to 99.99999%, 97% to 99.9999%, 97% to 99.99999 %, 98% to 99.9999%, 98% to 99.99999%, 99% to 99.9999% or 99% to 99.99999% purity.

일 구현예에 따르면, 상기 세정 단계를 마친 SiC 분말은 Li, Na, Mg, Al, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn 및 Mo로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 불순물을 1 ppm 이하, 0.8 ppm 이하, 0.7 ppm 이하, 0.1 내지 0.7 ppm 또는 0.1 내지 0.6 ppm로 포함할 수 있다. According to one embodiment, the SiC powder after the cleaning step is selected from the group consisting of Li, Na, Mg, Al, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn and Mo One or more impurities used may be included in an amount of 1 ppm or less, 0.8 ppm or less, 0.7 ppm or less, 0.1 to 0.7 ppm, or 0.1 to 0.6 ppm.

일 구현예에 따르면, 상기 세정 단계를 마친 SiC 분말의 평균 입경은 10 ㎛ 내지 100 mm일 수 있다. 예를 들어, 10 ㎛ 내지 5,000 ㎛, 50 ㎛ 내지 1,000 ㎛, 100 ㎛ 내지 2,000 ㎛ 또는 1,000 ㎛ 내지 10,000 ㎛일 수 있다. According to one embodiment, the average particle diameter of the SiC powder after the cleaning step may be 10 μm to 100 mm. For example, it may be 10 μm to 5,000 μm, 50 μm to 1,000 μm, 100 μm to 2,000 μm, or 1,000 μm to 10,000 μm.

일 구현예에 따르면, 상기 세정 단계를 마친 SiC 분말의 평균 입경의 표준 편차가 1 ㎛ 내지 30 ㎛ 일 수 있다. 예를 들어, 1 ㎛ 내지 25 ㎛, 3 ㎛ 내지 20 ㎛ 또는 5 ㎛ 내지 20 ㎛ 일 수 있다.According to one embodiment, the standard deviation of the average particle diameter of the SiC powder after the cleaning step may be 1 μm to 30 μm. For example, it may be 1 μm to 25 μm, 3 μm to 20 μm, or 5 μm to 20 μm.

Claims

crushing the spent SiC;
classifying the pulverized waste SiC;
removing an iron (Fe) component from the classified waste SiC; and
Including; cleaning the waste SiC from which the iron component has been removed,
The amount of waste SiC input through the step of classifying the waste SiC is
When the particle size of the pulverized waste SiC is 10 nm or more to 100 μm or less, 1 g/s or more to 50 g/s or less,
When the particle size size of the pulverized waste SiC is greater than 100 μm and less than or equal to 50 mm, it is greater than 50 g/s and less than or equal to 1,000 g/s,
When the particle size size of the pulverized waste SiC is greater than 50 mm and less than or equal to 100 mm, the method for producing a high-purity SiC powder is greater than 1,000 g/s and less than or equal to 2,000 g/s.

The method of claim 1,
The method for producing a high-purity SiC powder, wherein the pulverizing the waste SiC comprises a first pulverizing step and a second pulverizing step.

3. The method of claim 2,
The method for producing a high-purity SiC powder, wherein the first crushing step is performed using a jaw crusher (Jaw Crucher), and the second crushing step is performed using a ball mill.

3. The method of claim 2,
The method for producing a high-purity SiC powder, wherein the pulverized waste SiC has a particle size of 10 μm to 100 mm after the first pulverizing step and has a particle size of 10 nm to 100 mm after the second pulverizing step.

The method of claim 1,
After the pulverizing the waste SiC, further comprising the step of screening the pulverized waste SiC, a method for producing a high-purity SiC powder.

6. The method of claim 5,
The step of screening the waste SiC is performed using a twist screen (Twist Screen), a method for producing a high purity SiC powder.

The method of claim 1,
Classifying the waste SiC is performed using a quantitative controller, a method for producing a high-purity SiC powder.

8. The method of claim 7,
A method for producing a high-purity SiC powder, wherein the frequency of the quantitative controller is 1 to 100 Hz.

9. The method of claim 8,
The frequency of the quantitative controller is,
When the particle size of the pulverized waste SiC is 10 nm or more to 100 μm or less, 1 Hz or more to 20 Hz or less,
When the particle size size of the pulverized waste SiC is more than 100 μm to 50 mm or less, it is more than 20 Hz to 60 Hz or less,
When the particle size size of the pulverized waste SiC is greater than 50 mm and less than or equal to 100 mm, the method for producing a high-purity SiC powder is greater than or equal to 60 Hz and less than or equal to 100 Hz.

delete

The method of claim 1,
The method for producing a high-purity SiC powder, wherein the step of removing the iron component is performed using a rotary metal detector (Rotary Metal Detector).

The method of claim 1,
After the step of removing the iron component, the content of the iron component is 1 ppm or less, a method for producing a high-purity SiC powder.

The method of claim 1,
Cutting the waste SiC before the step of pulverizing the waste SiC, and further comprising the step of removing graphite, a method for producing a high-purity SiC powder.

The method of claim 1,
The method for producing a high-purity SiC powder, wherein the step of cleaning the waste SiC is performed using a cleaning solution containing hydrogen fluoride.

The method of claim 1,
Method for producing a high-purity SiC powder further comprising the step of measuring the content of the iron component after the step of cleaning the waste SiC.

The method of claim 1,
The purity of the SiC powder is 95% to 99.99999%, a method for producing a high-purity SiC powder.

The method of claim 1,
The SiC powder contains one or more impurities selected from the group consisting of Li, Na, Mg, Al, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn and Mo to 1 ppm or less. A method for producing a high-purity SiC powder comprising