KR930005316B1 - 고순도금속 규소의 제조방법 및 장치 - Google Patents

고순도금속 규소의 제조방법 및 장치 Download PDF

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KR930005316B1 KR1019860004212A KR860004212A KR930005316B1 KR 930005316 B1 KR930005316 B1 KR 930005316B1 KR 1019860004212 A KR1019860004212 A KR 1019860004212A KR 860004212 A KR860004212 A KR 860004212A KR 930005316 B1 KR930005316 B1 KR 930005316B1
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내용 없음.

Description

고순도금속 규소의 제조방법 및 장치
제1도는 본 발명에 따른 바람직한 공정을 실시하기 위한 고순도 금속 규소 환원 장치의 제1태양을 도시한 부분 종단면도.
제2도는 본 발명에 따른 장치의 제2태양을 도시한 부분 종단면도.
제3도는 본 발명에 따른 장치의 제3태양을 도시한 부분 종단면도.
제4도는 본 발명에 따른 장치의 제4태양을 도시한 부분 종단면도.
제5도는 1 내지 제4태양을 적용하기 위한 장치의 전체 구조를 도시한 부분 설명도.
제6도는 제5도에 도시한 구조의 변양으로서 장치의 주요 부분을 도시한 설명도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 로 본체 12 : 반응실
14 : 상부 아크 전극 14a : 상부 전극 단부
16 : 하부 아크 전극 16a : 하부 전극 단부
18 : 아크 발생 대역 20 : 상부 전극 내관
22 : 장입물 24 : 반응실 저부
26 : 배출구 28 : 가열코일
30 : 상부 아크 전극 30a : 상부 전극 단부
32 : 노즐 34 : 노즐 내관
36 : 로벽 40,42 : 아크 전극
44 : 아크 발생 대역 46 : 노즐
48 : 로본체의 바닥 50,52 : 아크 전극
50a,52a : 아크 전극 단부 54 : 아크 발생 대역
56 : 노즐 60 : 노즐
62,64 : 아크 전극 66 : 저장조
68 : 캐리어 가스 공급관 70 : 공급 통로
72 : 배기관 74 : 배기 가스 배출구
76 : 사이클론 80 : 유입구
82 : 공급 조절 밸브
본 발명은 일반적으로 태양 전지에 사용되는 것과 같은 고순도 금속 규소의 제조 방법 및 장치에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 분말상 이산화규소로부터 고순도 금속 규소를 효율적으로 그리고 경제적으로 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
종래부터, 금속 규소 또는 규소철은 아크로(arc furnaces)에서 이산화규소와 탄소의 혼합물로부터 제조하여 왔으며, 또한 로의 고온 대역에서 적절한 통기를 보장하고, 아울러 환원 반응의 효율을 개선시키기 위해서, 조립자상 또는 괴상의 이산화규소를 불가결하게 사용하여 왔었다.
한편, 최근에는 고순도의 금속 규소, 특히 순도 99.999% 이상의 금속 규소에 대한 수요가 증가되고 있으며, 이와 같은 고순도 금속 규소는 태양 전지에 이용되는 등의 다양한 응용 분야에서 사용된다. 이산화 규소의 원료로서는 천연 실리카를 일반적으로 수 mm 이하의 입도가 되도록 정련시킨 분말상 또는 입상(粒狀)의 정련 실리카가 흔히 사용된다. 그러므로, 이 정련 실리카를 종래의 장치에서 이산화규소의 원료로 사용하기 위해서는 정련 실리카의 입도를 충분히 증가시키는 별도의 공정 과정이 있어야 한다. 하지만, 이로인하여 생산 비용은 당연히 늘게 되고, 또한 원료 물질은 그 순도가 저하되기도 한다.
이상과 같은 선행 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 고순도 금소 규소를 제조하는 개선된 방법이 일본국 특허 공개(소화) 제57-11223호에 제안된 바 있다. 그러나, 이 개선된 방법 조차도 여전히 충전되는 이산화규소 원료의 일부가 3 내지 12mm의 입도를 갖는 것이 요구되고 있다.
고순도 금속 규소를 제조하는 다른 개선된 방법이 일본국 특허 공개(소화) 제58-69713호에 기재되어 있다. 이 방법은, 실리카와 탄소를 고온의 플라즈마 제트 중에서 반응시키고, 얻어진 생성물을 이 플라즈마 제트에 의해 탄소층 표면에 취입시키는 것을 특징으로 하며, 탄소층과의 반응은 그 결과로서 다량의 탄화규소를 생성한다. 생성된 탄화규소는 탄소층 내에 용이하게 축적되어 탄소 입자 사이의 틈을 메움으로써, 더 이상의 반응을 어렵게 한다. 이와 같은 결점 때문에, 일본국 특허 공개(소화) 제58-69713호에 제시된 방법은 고순도 금속 규소에 제조에 있어서 여전히 유용하지 못한다.
그러므로, 본 발명의 목적은 입도를 증가시키기 위한 별도의 예비 공정없이 미립자상의 이산화규소를 사용하여 제조할 수 있는 신규한 고순도 금속 규소의 제조 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.
전술한 목적은 물론이고 기타의 목적들도 함께 달성하기 위하여, 고순도 금속 규소의 제조 방법은 탄소 및 탄화물 중 적어도 1종과 실리카 및 탄화규소 중 적어도 1종의 혼합물을 제조하는 단계, 상기 혼합물을 아크로에 충전시키는 단계, 및 이산화규소 또는 산화규소를 함유하는 물질을 로 본체의 고온 대역으로 직접 주입시키고 이 고온 대역에서 실리카를 환원시켜 이산화규소를 생성하는 단계로 이루어진다.
상기 혼합물이 충전된 로의 고온 대역에 이산화규소 또는 산화규소 물질을 직접 주입시키면, 이산화규소 또는 산화규소와 탄소 또는 탄화규소 간의 반응이 유발되어 이산화규소 또는 산화규소가 용해된다.
상기 방법을 행하기 위한 본 발명의 장치에는 이산화규소 또는 산화규소를 취입시키는 노즐이 포함되며, 이 노즐은 그 선단이 아크로의 아크 발생 대역을 향해 있다.
통상적으로 잘 알려진 바와 같이, 전체적인 반응을 다음식(1)로 나타낼 수 있다.
SiO2+2C→Si+2CO (1)
그러나, 실제로 상기 반응식(1)로 나타낸 반응이 진행되는 동안 다음과 같은 반응들이 동시에 일어나는 것으로 생각된다.
SiO2+C→SiO+CO (2)
SiO+2C→SiC+CO (3)
SiO2+3C→SiC+2CO (4)
SiO+C→Si+CO (5)
SiC+SiO2→Si+SiO+CO (6)
Si+SiO2→2SiO (7)
SiO+SiC→2Si+CO (8)
이산화규소 분말을 원료 물질로서 사용하여 이것을 상기 반응들이 일어나는 로에 충전시키는 경우, 이 물질을 가열 하는 동안에 반응식 (2)로 표시되는 반응이 일어나서 다량의 산화규소가 생성되는데, 그 이유는 분말상 물질이 일반적으로 괴상 물질보다 높은 분해 상수를 갖기 때문이다. 산화규소는 비교적 높은 증기압을 갖기 때문에, 로로부터 배기되어 수율이 저하되는 경향이 있다. 또한, 상기 반응식(4)로 나타낸 바와 같이, 남아있는 이산화규소는 탄소와 반응하여 탄화규소를 생성하는데, 이 탄화규소는 로의 저부에 축적되어 생산 효율을 저하시키는 경향을 나타낸다.
본 발명의 방법에 있어서는, 전술한 바와 같이, 탄소 및(또는) 탄화물(예, 핏치), 또는 기타 유기 화합물과 탄화규소 및(또는) 실리카의 혼합물을 로에 충전시킨다. 그 외에, 분말상의 실리카 원료를 에어로졸 형태로 로의 최고온 대역에 직접 주입시킨다. 실리카가 고온 대역내로 주입되면, 상기 반응식(6), (7) 또는 (2)로 나타낸 반응들이 촉진되어 규소와 가스상 산화규소가 생성된다. 이어서, 가스상 산화규소를 상기 반응식(3) 및 (8)에 따라 혼합물중의 탄소 또는 탄화규소와 반응시키면, 그 자체로 상기 반응식(4)에 따라 탄화규소가 생성되어 규소 및(또는) 탄화규소를 형성한다. 이와같이 하여 생성된 탄화규소는 상기 반응식(6) 및 (8)에 따라 로의 아크 발생 대역내로 주입된 실리카 또는 산화규소와 다시 반응한다.
다음에 기재하는 바와 같이, 본 발명에 따른 방법은 고순도 금속 규소의 환원 공정에서 현저하게 높은 수율을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따라 로에 주입되는 실리카 또는 산화규소 원료 물질의 양을 조절함으로써, 로의 저부에서 반응에 필요한 탄화규소의 양을 조절할 수 있다. 이는, 다시 말해서, 실리카 또는 산화규소 원료 물질의 양을 적절히 조절함으로써 로의 저부에 축적되는 탄화규소의 양을 조절할 수 있음을 의미한다. 그리하여, 이로 인해서 고순도 금속 규소의 환원에 사용되는 로의 연속적인 장기 조업이 가능해진다.
공급되는 혼합물이 탄소 또는 탄화물 및 탄화규소인 경우 혼합불은 C/SiC 몰비가 1/2 이상인 것이 바람직하다. 한편, 혼합물이 탄소 또는 탄화물 및 실리카일 경우에 혼합물은 C/SiC 몰비가 3.5 이상인 것이 바람직하다. 상기 혼합물은 규소 손실이 15% 이하로 되는 비율로 혼합되는 것이 좋다. 종래 기술의 규소 손실에 비추어 보면, 본 발명의 방법에 있어서 금속 규소의 수율이 상당히 개선된 것을 알 수 있다. 본 발명에 따라 얻어지는 수율은 대기 중으로 배기되는 가스상 산화규소를 수집하여 재주입시킴으로써 더욱 개선시킬 수 있다.
그 밖에도, 탄소 또는 탄화물과 산화규소의 혼합물 또는 탄소 또는 탄화물과 탄화규소의 혼합물을 공급함으로써, 로 중의 열, 즉, 감지할 수 있는 생성 가스의 열을 반응 물질을 가열하는데 효과적으로 이용하여 반응에 필요한 열량을 감소시킬 수 있다. 이로 인해 아크 발생 대역의 온도를 증가시키거나 또는 유지시키는 일이 용이해짐으로써 규소 환원 공정이 보다 용이해진다. 또한, 이것은 로에서 발생되는 가스의 양을 감소시켜서 배기를 촉진시킨다.
실제로, 원료로서 분말 상태의 실리카 및 (또는) 산화규소가 Ar, H2, N2등의 비산화성 가스인 캐리어가스와 함께 로의 아크 발생대역으로 주입된다.
바람직한 실시예로, 실리카 또는 탄화규소의 주입 노즐은 탄소 또는 탄화규소로 만든다. 예를 들면, 2000℃ 이상의 고온에 노출되는 노즐의 주입 선단은 주입물과 반응하는 경향을 갖게 된다. 그러나, 노즐이 반응에 의해 일정 길이까지 줄어든 후에는, 주입점에서의 온도가 1700° 내지 1800℃ 범위로 떨어지므로 노즐과 주입물과의 반응은 멈추게 된다. 그러므로, 고온 대역에서의 노즐과 기타 반응물간의 반응으로부터 중요한 효과는 일어나지 않게 된다.
충전 혼합물은 입상 형태의 것이 적합하다. 그러므로, 혼합물을 이루는 탄소 또는 탄화물 및 실리카가 고도로 정제되어 미세한 분말 상태로 되었을 때, 이들 물질을 당, 페놀계 플라스틱 및 전분 등과 같은 결합제를 사용해서 예비 처리하여 충분한 입도를 갖는 괴상물로 만드는 것이 바람직하며, 입도가 증대됨으로써, 충분한 배기가 이루어질 수 있게 된다.
또한, 외부 가열 수단을 사용함으로써 로 내의 고온 반응 대역을 확장시킬 수 있다. 이것은 고순도 금속규소의 수율을 더욱 개선시키고, 또한 조업의 전반적인 효율을 향상시킨다. 바람직한 태양에 있어서, 외부 가열 수단으로서 고주파 유도 가열 장치에 의한 가열을 행할 수 있다. 이 외부 수단은 로의 주변벽에 작용하거나, 또는 충전물 즉, 탄소 및(또는) 탄화물과 실리카 및(또는) 탄화규소의 혼합물에 직접 작용하여 충전물을 1800℃ 이상, 바람직하기로는 2000℃ 이상의 고온으로 가열할 수 있다.
로의 배기 가스와 함께 배기되는 가스상 산화규소는 배기 가스가 냉각됨에 따라 응축이 일어나므로 필터 백(filter bag)과 같은 적합한 수단을 이용하여 수집할 수 있다. 그러나, 응축된 산화규소의 입도가 비교적 작기 때문에 필터가 자주 막힐 수 있다. 이 문제를 해결하기 위해서, 배기 가스를 로내에 주입되는 실리카 원료의 스트림에 주입시켜 실리카의 표면에서 산화규소를 응축시키거나 다른 방법으로는 실리카를 배기 가스관내로 연속적으로 도입시켜서 산화규소의 응축을 유발시킨다. 이때 실리카 입자는 산화규소의 응축의 핵으로서 작용한다. 실리카상에 응축된 산화규소는 사이클론 분리기(cyclone separator)를 사용하여 용이하게 수집해서 로내에 재주입시킬 수 있다. 이 방법은 종래의 방법에 비해서 산화규소를 효율적으로 수집하거나 또는 회수함에 있어서 훨씬 편리하다. 이 경우에, 배기 가스가 배출되는 로의 정부를 1700℃ 이상의 고온으로 유지시켜서 가스상 산화규소가 그 표면에 응축되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명을 도면을 참조로 하여 더욱 구체적으로 설명한다.
도면 중 특히 제1도는 본 발명에 따른 바람직한 제조 방법을 실시하여 고순도 금속규소를 제조하는 장치의 제1태양을 이루는 아크로의 주요 부분을 설명한 것이다. 로 본체(10)은 일반적으로 흑연질 내화재로 만들어지며, 그 내부에는 반응실(12)가 한정되어 있다. 상부 아크 전극(14) 및 하부 아크 전극(16)은 반응실(12)내에 삽입된다. 상부 아크 전극(14) 및 하부 아크 전극(16)은 예정된 간격(18)을 두고 상호 대향하는 아크 발생 단부(14a) 및 (16a)를 각각 가지며, 아크 발생 단부(14a) 및 (16a)사이의 간극(18)은 아크 발생 대역을 형성한다.
상부 전극(14)는 원통형 중공체의 형태로 되어 있으므로, 그 안은 통로(20)을 형성하며, 이 통로를 통하여 캐리어 가스 중에 에어로졸 형태로 현탁시킨 이산화규소 또는 산화규소가 유동하게 된다. 캐리어 가스는 Ar, H2, N2등의 비산화성 기체이다. 통로(20)은 아크 발생 대역(18)에서 개구되어 캐리어 가스 및 실리카분말, 이산화규소 및(또는) 산화규소의 혼합물을 배출시킨다.
한편, 반응로 내의 장입물로서, 탄 소 및(또는) 탄화물과 실리카 및(또는) 탄화규소와 혼합물(22)를 아크 발생실(12)내에 장입시킨다. 장입 혼합물(22)는 적어도 아크 발생 대역을 포함하는 로의 저부를 채워서 실리카, 이산화규소 및(또는) 산화규소가 장입 혼합물(22)중의 탄소 및(또는) 탄화물과 반응하도록 해야한다. 반응에 의해 생성된 금속 규소는 반응실(12)의 저부(24)에 수집되어 로 본체(10)의 바닥에 있는 배출구(26)을 통해 유출된다.
가열 코일(28)을 로 본체(10) 둘레에 감고, 이 가열 코일(28)로 고주파 유도 가열을 행한다. 바람직한 태양에 있어서, 가열 코일(28)은 아크 발생 대역 위에 위치하는 장입 혼합물(22)가 1800℃ 이상, 바람직하기로는 2000℃ 이상으로 가열되도록 배열한다.
실제로, 직류 전력을 상부 전극(14) 및 하부 전극(16)중 하나에 공급하여 아크 발생 대역(18)에 걸쳐서 아크 발생을 유도한다. 장입 혼합물(22)로서는 탄소와 탄화규소의 혼합물을 직경 8 내지 15mm의 펠렛 형태로 성형하여 사용한다. 이 펠렛은 내부에 탄화규소 층을 갖고, 외부에 탄소 층을 갖는다. 캐리어로 작용하는 H2가스 중에 현탁시킨 이산화규소를 아크 발생 대역(18)에 주입시킨다.
이와 같은 조건하에서, 고순도 금속 규소가 고주파 유도 가열에 의한 장입물의 외부 가열이 있을 때와 없을 때에 각기 제조되었다. 장치의 일반적 조업 조건은 다음과 같다.
C/SiC 혼합물 1 : 1(몰비)
이산화규소의 취입 속도 5Kg/H
H2의 유속 3N㎥/h
전력 100KW/h
본 발명의 환원 공정을 제1도의 로에서 행하였다. 종래의 환원 공정에서는 탄소 펠렛 및 이산화규소 펠렛을 몰비 2 : 1로 사용했다.
환원 실험의 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
[표 1]
Figure kpo00001
제2도 내지 제4도는 본 발명에 의한 고순도 금속 규소 환원장치의 제2 내지 제4태양을 나타낸 것이다. 여기에서는 제1도의 장치에서와 동일한 구조 및 동일한 기능을 갖는 부품들을 제2도 내지 제4도에서도 역시 동일한 부호로 나타내었으며, 또한 중복을 피하기 위하여 공통되는 부품의 상세한 설명은 생략하기로 한다.
제2도에서, 아크 발생 단부(30a)를 갖는 상부 전극(30)은 하부 아크 전극(16)의 아크 발생 단부(16a)와 대향한다. 상부 아크전극(30)은 고체막대 형태로 되어 있고, 로 본체(10)의 정부를 통해 반응실에 삽입된다. 실리카, 이산화규소 또는 산화규소 원료를 주입시키기 위해서, 캐리어 가스 중에 현탁시킨 실리카 분말, 이산화규소 또는 산화규소용 통로(34)를 갖는 흑연제 공급 노즐(32)을 로 본체(10)의 수직 벽(36)을 통해 본질적으로 수평으로 신장시켜서 그 내부 선단이 상부 아크 전극(30) 및 하부 아크 전극(16)의 대향면 사이에 있는 아크 발생 대역(18)에 닿도록 한다.
이러한 장치에 있어서, 상부 솔리드(solid) 전극(30)은 제1도의 제1태양의 장치에서의 원통형 중공체 전극보다 더 강할 것이다. 그러므로, 반응실 내의 고온에도 불구하고, 상부 전극(30)은 장기간 사용에 보다 내구성을 갖게 될 것이다.
제3도에서, 한 쌍의 아크 전극(40) 및 (42)가 동축으로 수평배열되어 있다. 아크 전극(40) 및 (44)는 그의 내부 선단이, 아크 발생 대역으로 작용하는 일정한 간극(44)를 사이에 두고 상호 대향된다. 원료 공급 노즐(46)은 로 본체(10)의 바닥(48)을 통해 정부로 연장되어 있다.
본 발명의 제2태양에서와 같이, 별개의 원료 공급 노즐을 사용해서 전극 수명을 연장시킬 수 있다.
제4도에서, 한쌍의 전극(50) 및 (52)가 반응실(12)내로 신장되어 있다. 전극(50) 및 (52)는 로 본체(10)의 수직측에 대해 경사지게 놓여 있고, 내부 선단(50a) 및 (52a)는 상호 간접적으로 대향되어 아크 발생 대역(54)를 형성한다. 공급 노즐(56)은 아크 발생 대역 쪽으로 향해 있어서, 실리카, 이산화 규소 또는 산화규소를 아크 발생 대역(54)에 주입시킨다.
제5도는 본 발명에 의한 고순도 금속 규소 환원 장치의 제5태양을 나타낸 것이다. 이 장치에서는, 공급 노즐(60)이 로본체(10)의 바닥(10a)를 통해 반응실(12)쪽으로 돌출되어 있다. 2개의 아크 전극(62)와 (64)는 동축으로 수평 배열되어 있으며, 이들의 대향하는 내부 단부 사이에서 아크 발생 대역(18)을 형성한다. 이 구조는 본질적으로 상기 제3도를 참고해서 기술한 바와 같다.
제5도에서 나타낸 바와 같이, 공급 노즐(60)은 실리카 분말, 이산화규소 및(또는) 산화규소로 충전된 저장조(66)에 연결되어 있다. 또한, 저장조(66)은 H2와 같이 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급관(68)에 연결되어 있다. 그러므로, 실리카, 이산화규소 또는 산화규소는 캐리어 가스에 의해서 공급 통로(70)을 통해 이송되어 공급 노즐(60)을 통해 아크 발생 대역(18)로 주입된다. 또한, 저장조(66)은, 반응실에서 생성되는 가스상 산화규소 함유 배기 가스를 유입하는 배기관(72)을 통해 로 본체(10)내의 반응실(12)의 정부로 연결된다.
가스상 산화규소는 저장조(66) 내에서 냉각되어 실리카, 이산화규소 또는 산화규소 입자 표면에 응축된다. 그러므로, 가스상 산화규소를 실리카, 이산화규소 또는 산화규소와 함께 아크 발생대역으로 재순환시킬 수 있다. 산화규소 성분을 제한 배기 가스는 배기 가스 배출구(74)를 통해 저장조(66)에서 배출된다.
이 장치를 사용하면, 가스상 산화규소를 실리카, 이산화규소 및(또는) 산화규소와 함께 반응실(12)를 통해 재순환시킴으로써 효율적으로 배기시킬 수 있으므로, 고순도 금속 규소의 환원 수율을 더 개선시킬 수 있다.
제6도는 본 발명 장치의 제5태양의 변양을 나타낸 것이다. 이 변양 장치에서는, 공급 노즐(60)(제6도에는 나타내지 않았음)이 공급 통로(70)을 통해 싸이클론(76)에 연결된다. 또한, 싸이클론(76)은 배기관(72)를 통해서 반응실의 정부로 연결된다. 배기관(72)는 캐리어 가스 중에 현탁시킨 에어로졸 형태의 실리카, 이산화규소 및(또는) 산화규소의 유입구(80)을 가지며, 이 유입구에서 캐리어 가스가 싸이클론으로 들어오는 배기 가스와 혼합된다.
또한, 싸이클론(76)에는 가스상 산화규소를 제한 배기 가스가 배출되는 배기 가스 배출구(74)가 장치되어 있다. 또한, 사이클론(76)에는 아크 발생 대역(18)로 취입되는 실리카, 이산화규소 및(또는) 산화규소의 양을 조절하는 공급 조절 밸브(82)를 장치함으로써, 생성되는 탄화규소의 양을 조절하여 탄화규소 모두를 반응에 관여시킬 수 있으며, 그리하여 탄화규소가 로 저부에 축적되지 않도록 할 수 있다.
로 내의 반응에 의해 생성된 가스상 산화규소를 배기시키고, 이것을 실리카, 이산화규소 및(또는) 산화규소 원료와 함께 아크 발생 대역으로 재순환시킴으로써 수율을 약 99%까지 더 개선시킬 수 있다.
그러므로, 본 발명은 지금까지 추구한 모든 목적 및 이점을 충족시켜 준다.

Claims (35)

  1. 탄소 및 금속 탄화물로 이루어진 군으로부터 선택된 제1물질과 규소의 산화물 중에서 선택된 제2물질간의 화학적 반응을 유발시키기에 충분히 높은 온도까지 가열된 대역을 가지며, 상기 제1물질과 제2물질의 혼합물이 펠렛 형태로 충전되는 반응실을 그 내부에 한정하는 로 본체, 및 상기 제2물질의 스트림을 상기 반응실의 가열된 대역으로 직접 주입시켜서 상기 제2물질을 금소 규소로 환원시키기 위한 수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 고순도 금속 규소의 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 혼합물의 제1물질로서는 탄소 및 금속 탄화물 중 적어도 1종을 사용하고, 제2물질로서는 탄화규소 및 실리카 중 적어도 1종을 사용하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제2물질의 스트림이 산화규소 및 이산화규소 중 적어도 1종의 입자를 함유하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 가열 대역으로 작용하는 공지 칫수의 아크 발생 간극을 사이에 두고 상호 대향하는 단부를 갖는 한쌍의 아크 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 로의 외부로부터 상기 반응실의 내부를 가열함으로써 상기 가열 대역에서 반응이 촉진되도록 하는 외부 가열 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 외부 가열 수단이 고주파 유도 가열을 행하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1물질과 제2물질간의 반응중에 생성된 가스상 산화규소를 수집하여 이것을 상기 가열 대역내로 재주입시키는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 가스상 산화규소를 수집 및 재주입시키는 수단이 가열 대역으로의 재주입전에 상기 가스상 산화규소의 응축을 유발시키도록 적합화된 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 가스상 산화규소의 수집 및 재주입 수단이 상기 제2물질 주입 수단의 제2물질 공급 통로내에 배치되어, 상기 가스상 산화규소가 가열 대역으로 주입되기 전에 제2물질의 스트림 중의 입자상에 응축되도록 하는 것을 특징으로 하는장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 혼합물 중 제1물질로서는 탄소 및 금속 탄화물 중 적어도 1종을 사용하고, 제2물질로서는 탄화규소 및 실리카 중 적어도 1종을 사용하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제2물질의 스트림이 산화규소 및 이산화규소 중 적어도 1종의 입자를 함유하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 탄소 및 금속 탄화물 중에서 선택된 제1물질과 규소의 산화물 중에서 선택된 제2물질의 혼합물이 펠렛 형태로 충전되는 반응실을 내부에 한정하는 로 본체, 상기 반응실 내부에서 공지 칫수의 간극을 사이에 고 상호 대향하여 있는 단부를 갖는 한쌍의 아크 전극, 및 상기 제2물질의 스트림을 상기 반응실 중의 아크 발생 간극내로 직접 주입시켜서 상기 제2물질이 금속 규소로 환원되도록 하는 수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 고순도 금속 규소의 제조 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 혼합물 중의 제1물질로서는 탄소 및 금속 탄화물 중 적어도 1종을 사용하고, 제2물질로서는 탄화규소 및 실리카 중 적어도 1종을 사용하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제2물질의 스트림이 산화규소 및 이산화규소 중 적어도 1종의 입자를 함유하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제12항에 있어서, 상기 로 본체의 외부로부터 상기 반응실의 내부를 가열하여 상기 아크 발생 간극에서 반응이 촉진되도록 하는 외부 가열 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 외부 가열 수단이 고주파 유도 가열을 행하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제12항에 있어서, 상기 제1물질과 제2물질간의 반응 중에 생성된 가스상 산화규소를 수집하여 이것을 상기 가열 대역 내로 재주입시키는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 가스상 산화규소를 수집 및 재주입시키는 수단이 가열 대역으로 재주입시키기 전에 가스상 산화규소의 응축을 유발시키도록 적합화된 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 가스상 산화규소의 수집 및 재주입 수단이 상기 제2물질 주입 수단의 제2물질 공급 통로내에 배치되어, 상기 가스상 산화규소가 가열 대역내로의 주입전에 제2물질의 스트림 중의 입자상에 응축되도록 하는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 혼합물 중의 제1물질로서는 탄소 및 금속 탄화물 중 적어도 1종을 사용하고, 제2물질로서는 탄화규소 및 실리카 중 적어도 1종을 사용하는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제2물질의 스트림이 산화규소 및 이산화규소 중 적어도 1종의 입자를 함유하는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 제2물질 주입 수단이 상기 반응실내에 삽입되어 상기 아크 발생 간극으로 향하는 내부 단부를 갖는 주입 노즐로 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 주입 노즐이 상기 로 본체의 측벽을 통해 수평으로 신장되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 제23항에 있어서, 상기 아크 전극 쌍이 수직으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  25. 제23항에 있어서, 상기 아크 전극 쌍이 수평면 및 서로에 대해 경사지게 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  26. 제23항에 있어서, 상기 주입 노즐이 상기 로 본체의 바닥을 통해 수직으로 신장되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  27. 제26항에 있어서, 상기 아크 전극 쌍이 수평으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  28. 탄소 및 금속 탄화물로 이루어진 군으로부터 선택된 제1물질과 규소의 산화물중에서 선택된 제2물질로 된 펠렛형 혼합물의 존재하에 분말상의 제1물질을 반응 유도열로 처리하는 것을 특징으로 하는, 고순도 금속 규소의 제조 방법.
  29. 제28항에 있어서, 상기 혼합물 중의 제1물질로서는 탄소 및 금속 탄화물 중 적어도 1종을 사용하고, 제2물질로서는 탄화규소 및 실리카 중 적어도 1종을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 제2물질의 스트림이 산화규소 및 이산화규소 중 적어도 1종의 입자를 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제30항에 있어서, 반응에 의해 생성된 가스상 산화규소를 수집하고, 수집한 산화규소를 응축시킨 후, 응축된 산화규소를 상기 반응열로 재처리하는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 탄소 및 금속 탄화물로 이루어진 군으로부터 선택된 제1물질과 규소의 산화물 중에서 선택된 제2물질의 혼합물을 펠렛 형태로 성형하여 반응실에 충전시키는 단계, 상기 반응실의 적어도 일부에 걸쳐서 전기아크를 발생시키는 단계, 및 상기 제2물질의 스트림을 상기 전기 아크내로 주입시켜 상기 제1물질과 제2물질간의 반응을 유발시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 고순도 금속 규소의 제조 방법.
  33. 제32항에 있어서, 상기 혼합물 중의 제1물질로서는 탄소 및 금속 탄화물 중 적어도 1종을 사용하고, 제2물질로서는 탄화규소 및 실리카 중 적어도 1종을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제33항에 있어서, 상기 제2물질의 스트림이 산화규소 및 이산화규소 중 적어도 1종의 입자를 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 제34항에 있어서, 반응에 의해 생성된 가스상 산화규소를 수집하고, 수집한 가스상 산화규소를 응축시킨 후, 응축된 산화규소를 상기 제2물질의 스트림과 함께 상기 전기 아크내로 재주입시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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