NO313568B1 - Framgangsmåte for analysering av Si mht. ikke-metalliske forurensninger - Google Patents

Framgangsmåte for analysering av Si mht. ikke-metalliske forurensninger Download PDF

Info

Publication number
NO313568B1
NO313568B1 NO19940012A NO940012A NO313568B1 NO 313568 B1 NO313568 B1 NO 313568B1 NO 19940012 A NO19940012 A NO 19940012A NO 940012 A NO940012 A NO 940012A NO 313568 B1 NO313568 B1 NO 313568B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
alloy
silicon
metallic impurities
metallic
metal
Prior art date
Application number
NO19940012A
Other languages
English (en)
Other versions
NO940012L (no
NO940012D0 (no
Inventor
Richard Dewayne Daugherty
Roland Lee Halm
Charles Spencer Kuivila
Original Assignee
Dow Corning
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dow Corning filed Critical Dow Corning
Publication of NO940012D0 publication Critical patent/NO940012D0/no
Publication of NO940012L publication Critical patent/NO940012L/no
Publication of NO313568B1 publication Critical patent/NO313568B1/no

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/20Metals
    • G01N33/202Constituents thereof
    • G01N33/2022Non-metallic constituents
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/20Metals

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

Oppfinnelsen angår en framgangsmåte for analysering av silisium med hensyn til ikke-metalliske forurensninger, idet de ikke-metalliske forurensingene velges blant oksider og karbider av kalsium, aluminium og silisium. Framgangsmåten omfatter å (A) framskaffe en legering omfattende silisium og et metall som fremmer separasjon av ikke-metalliske forurensninger tilstede i legeringen, (B) separere de ikke-metalliske forurensningene fra legeringen, og (C) analysere de fraskilte ikke-metalliske forurensninger med hensyn til kjemisk innhold. Oppfinnelsen er særlig egnet til å analysere Si av metallurgisk kvalitet tiltenkt bruk i direkteprosessen for framstilling av organohalosilaner for nærvær av oksider og karbider av kalsium, aluminium og silisium.
Bakgrunn.
Organohalosilaner, særlig dimetyldiklorsilan, er viktige mellomprodukter i silikonindustrien. Organohalosilanene blir typisk hydrolysert og kondensert for å danne poly-organosiloksaner som dermed kan bearbeides til å danne eksempelvis silikonvæsker, elastomere og harpikser. Den framherskende kommersielle prosess for framstilling av disse organohalosilan-mellomproduktene er en som omtales som "direkteprosessen", opprinnelig beskrevet av Rochow i US patentskrift 2.380.995.
På grunn av det store volumet av organohalosilaner som anvendes innen silikonindustrien er det gjort store anstrengelser for å optimalisere omsetningen av silisium til organohalosilaner, særlig diorganodihalosilaner. Innen silikonindustrien er det kjent at ulike produkt-partier av silisium av metallurgisk kvalitet reagerer ulikt i direkteprosessen.
I et forsøk på å kontrollere den parti-avhengige variasjon i reaktivitet for silisium av metallurgisk kvalitet i direkteprosessen har produsenter satt strenge bestemmelser på de akseptable typer og mengde forurensninger tilstede i silisium. J. of Organometallic Chemistry, 376:165-222 (1989) gir en omfattende oversikt over direkteprosessen for framstilling av metylklorsilaner og forurensningers effekt på prosessen.
Opphavsmennene bak den foreliggende oppfinnelsen antar at en vesentlig årsak til den parti-avhengige reaktiviteten for silisium av metallurgisk kvalitet i direkteprosessen er nærværet av ikke-metalliske forurensninger i silisium, slik som oksider og karbider av kalsium, aluminium og silisium. Mens disse oksidene og karbidene er antatt å være ødeleggende for direkteprosessen, er mindre mengder av visse metalliske bestanddeler som inneholder disse metallene ansett for å være nyttige i direkteprosessen.
Standardmetoder for analysering av silisium av metallurgisk kvalitet mht. forurensninger omfatter en elementanalyse av hovedmassen av silisium mht. elementer, slik som kalsium og aluminium. Disse metodene skiller derfor ikke mellom eksempelvis kalsium og aluminium, som kan være tilstede i silisium av metallurgisk kvalitet som metalliske bestanddeler og kalsium og aluminium som kan være tilstede i silisium i en ødeleggende ikke-metallisk form.
Oppfinnelsen.
Den foreliggende oppfinnelsen anviser en framgangsmåte i samsvar med den karakteriserende delen av patentkrav 1. Ytterligere fordelaktige trekk er angitt i de tilhørende uselvstendige krav. Framgangsmåten kan skille de ikke-metalliske former av elementer, slik som kalsium, aluminium og silisium, fra de andre formene i silisium. Oppfinnerne har oppdaget at ved å legere silisium med et metall som fremmer separasjon
av ikke-metalliske forurensninger tilstede i legeringen vil en oppnå en metode der de ikke-metalliske forurensninger kan skilles fra legeringen og analyseres med standardmetoder mht. deres elementinnhold.
I den foreliggende framgangsmåten blir ikke-metalliske forurensninger separert fra
silisium. Et foretrukket silisium til bruk i den foreliggende framgangsmåten er silisium av metallurgisk kvalitet. Med silisium av "metallurgisk kvalitet" menes silisium som omfatter 98 - 100 vekt% silisium. Raffinert silisium av metallurgisk kvalitet er foretrukket. Det er enda mere foretrukket at silisium av metallurgisk kvalitet er raffinert med en oksidasjons-prosess. Det smeltete silisium kan for eksempel raffineres ved å kontakte det med oksygen,
luft eller en oksiderende forbindelse, slik som silisiumdioksid. I en foretrukket raffinerings-prosess kontaktes det smeltete silisium med oksygen eller luft i nærvær av en eller flere slaggkomponenter.
Silisium legeres med et metall som fremmer separasjon av ikke-metalliske
forurensninger tilstede i legeringen. Legeringen kan gjennomføres med standardmetoder for legering av metaller. For eksempel kan det lages en blanding av silisium og legerings-
metallet og blandingen varmes i en induksjonsovn til en temperatur tilstrekkelig til å danne en smelte av silisium og legeringsmetallet. Dersom kopper er legeringsmetallet ligger en foretrukket legeringstemperatur i området 1100-1500°C, helst 1300-1450°C.
Det er foretrukket at legeringen kan gjennomføres i en inert atmosføre, for eksempel under et argonteppe. Dette reduserer potensialet for dannelse av ikke-metalliske forbindelser under legeringsprosessen og tillater en mere nøyaktig bestemmelse av ikke-metalliske forurensninger tilstede i hovedmassen av silisium hvorfra legeringsprøven var tatt. Metallet som fremmer separasjon av ikke-metalliske forurensninger tilstede i legeringen, heretter omtalt som legeringsmetallet, kan være ethvert metall med følgende generelle egenskaper: smeltepunkt ved lav temperatur, blandbarhet med Si i smeltet tilstand, lavt damptrykk ved legeringens smeltetemperatur, gjør spesifikk densitet av smeltet legering forskjellig fra ikke-metalliske forurensninger tilstede i legeringen og danner en legering med lavt smeltepunkt. Betegnelsen "lav temperatur" viser generelt til de legerings-metaller og legeringer som har et smeltepunkt under det for silisium. Legeringsmetallet kan for eksempel velges blant gruppen bestående av aluminium, kopper, jern, indium, magnesium, mangan, tinn, eller en kombinasjon av to eller flere av disse metallene. Kopper er et foretrukket legeringsmetall.
Legeringsmetallet legeres med silisium ved en vektprosent som fremmer separasjon av ikke-metalliske forurensninger fra legeringen. Vektprosenten av legeringsmetallet som anvendes vil være avhengig av det spesielle legeringsmetallet som anvendes og i en mindre grad de spesielle ikke-metalliske forurensninger som skal skilles fra legeringen. En andel i området 10-90 vekt% legeringsmetall har generelt vist seg å være nyttig. En lavere vektandel legeirngsmetall kan anvendes, men kan medføre redusert separasjon av ikke-metalliske forurensninger fra legeringen. Større andeler av legeringsmetall kan også anvendes, men uten noen merkbar forbedring. En vektandel av legeringsmetall i området 20-80 vekt% i legeringen er foretrukket.
De ikke-metalliske forurensninger separeres fra legeringen. De ikke-metalliske forurensninger kan separeres fra legeringen mens den er i smeltet tilstand eller legeringen kan tillates å størkne og de ikke-metalliske forurensninger skilles fra. Når legeringen er i smeltet tilstand kan de ikke-metalliske forurensninger separeres fra legeringen med standardmetoder for separasjon av partikkelformige innleiringer fra smeltete metaller. De ikke-metalliske forurensningene kan separeres fra den smeltete legering ved eksempelvis filtrering, sentrifugering, bruk av ei trakt, skraping ("raking") eller oljeskumming.
Framgangsmåten for separasjon av de ikke-metalliske innleiinger fra den størknete legering er ikke kritisk i den foreliggende oppfinnelsen og kan være enhver metode som bevirker separasjon av ikke-metalliske innleiringer fra legeringen uten noen vesentlig forurensning av de gjenvunnete ikke-metalliske innleiringer. Det kan anvendes fluss for å tillempe separasjon av de ikke-metalliske innleiringer fra legeringen. De ikke-metalliske innleiringer kan separares fra den størknete legering ved for eksempel å plassere legeringen i et væskemedium, slik som vann, og foreta fysisk røring av den resulterende blandingen ved f.eks. ultralydbehandling. Når separering av de ikke-metalliske innleiringer fra den størknete legering foretas ved neddykking i vann, er det foretrukket å tilsette en vannløselig fluss til metoden under legeringstrinnet. Den vannløselige fluss kan for eksempel være bariumklorid ved legeringstemperaturer. Dersom det anvendes bariumklorid som fluss, er det foretrukket at bariumklorid er tilstede i en konsentrasjon innen et område fra 2 til 50
vekt% av legeringen.
De fraskilte ikke-metalliske forurensninger analyseres mht. kjemisk innhold. De ikke-metalliske forurensninger kan analyseres med standardutstyr for utføring av fysikalsk analyse og elementanalyse av partikler. Fysikalske metoder omfatter eksempelvis optisk mikroskopi, SEM og bildeanalyse. Elementanalyse omfatter for eksempel plasmaemisjon, røntgenstråle-fluorescens og atomabsorpsjon.
Eksempel 1.
Prøver av silisium fra forskjellige partier ble evaluert for å bestemme nivået av ikke-
metalliske forurensninger ved bruk av kopper som et legeringsmetall for å fremme separasjon av ikke-metalliske forurensninger tilstede i legeringen. Bariumklorid ble brukt som et vannløselig fluss for å fremme separasjon av de ikke-metalliske forurensninger fra kopper-silisium-legeringen.
Hver prøve av silisium ble testet ved å lage en blanding omfattende 100 g silisium, 400 g kopper og 20 g BaCl2 i en 250 ml aluminadigel. Silisiumprøve nr. 1 var silisium av elektronisk kvalitet framstilt ved kjemisk dampavsetning. Silisiumprøve nr. 2 til 5 var silisium av metallurgisk kvalitet framskaffet fra kommersielle silisiumprodusenter.
Blandingen ble varmet til 1300°C i en induksjonsovn i argonatmosfære. Den resulterende smeiten ble holdt ved 1300°C i 10 minutter, ovnen ble slått av og smeiten fikk størkne og danne en kopper-silisium-legeringsbarre med innhold av bariumkloirdfluss. Barren av Cu-Si-legering ble overført til et 400 ml begerglass og det ble tilsatt tilstrekkelig med vann til å neddykke barren fullstendig. Begerglasset og innholdet ble plassert i et ultralydbad i 30
minutter for å løse opp bariumkloridfluss og separere uløselige forurensninger fra barren.
De uløselige forurensningene ble gjenvunnet ved sentrifugering og dekantering av barium-kloridløsningen. De uløselige forurensningene ble vasket med destillert vann, gjenvunnet ved sentrifugering og lufttørket i en ovn ved 110°C. Plasmaemisjonsanalyse ble utført på de uløselige forurensningene for å bestemme aluminium-innholdet. Røntgendiffraksjons-
analyse ble utført på de uløselige forurensningene for å bestemme silisiumkarbidinnholdet. Resultatene er gjengitt i tabell 1 som vektprosent av den opprinnelige silisiumprøve på
100 g.
I tillegg ble det evaluert en prøve av hver testet mht. ikke-metalliske forurensninger i en kommersiell direkteprosess for framstilling av metylklorsilaner. Disse resultatene er gitt i tabell 1 (Me2SiCl2 utbytte (%)) for å illustrere forholdet mellom nivåene av ikke-metalliske forurensninger i silisium og ytelsen av silisium i direkteprosesen. Resultatene for utbyttet i direkteprosessen ble beregnet som: Utbytte% = Me2SiCl2 selektivitet (w%) multiplisert med massefraksjonen av reagert silisium.
Eksempel 2.
En prøve av Si av metallurgisk kvalitet ble evaluert for å bestemme nivået av ikke-metalliske forurensninger ved bruk av kopper som legeringsmetall for å fremme separasjon av ikke-metalliske forurensninger tilstede i legeringen. Dette Si av metallurgisk kvalitet som ble testet var fra samme parti som Si nr. 5 i eksempel 1. Prosessen ble utført på samme måte som beskrevet i eksempel 1 med unntak av at det ikke ble anvendt noe fluss for å lette separasjon av de ikke-metalliske forurensninger fra legeringen. For å gjenvinne de ikke-metalliske forurensninger ble i dette eksemplet legeringsbarren behandlet med en fortynnet vandig blanding av HF og HN03. Syreløsningen ble fordampet til tørrhet for å gjenvinne faststoff fjernet fra barren. De gjenvunnete faste stoffene ble analysert med metodene beskrevet i eksempel 1, og resultatene er gjengitt i tabell 2.

Claims (8)

1. Framgangsmåte for analysering av silisium med hensyn til ikke-metalliske forurensninger, hvorved de ikke-metalliske forurensningene velges blant oksider og karbider av kalsium, aluminium og silisium, karakterisert ved å a) framskaffe en legering omfattende Si og et metall som fremmer separasjon av ikke-metalliske forurensninger tilstede i legeringen, b) separere de ikke-metalliske forurensningene fra legeringen, og c) analysere de fraskilte ikke-metalliske forurensninger med hensyn til kjemisk innhold for å bestemme ikke-metalliske forurensninger tilstede i Si.
2. Framgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at de ikke-metalliske forurensninger separeres mens legeringen er i flytende form.
3. Framgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at de ikke-metalliske forurensningene separeres etter at legeringen har størknet.
4. Framgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at legeringen tilsettes et flussmiddel mens legeringen er i smeltet tilstand.
5. Framgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at flussmidlet er bariumklorid, og settes til legeringen til en konsentrasjon fra 10 til 90 vekt% av legeringen.
6. Framgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at legeringen framskaffes ved en temperatur i området 1300-1450°C.
7. Framgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at metallet som fremmer separasjon av ikke-metalliske forurensninger tilstede i legeringen velges blant en gruppe metaller bestående av Al, Cu, Fe, In, Mg, Mn, Sn og en kombinasjon av to eller flere av metallene.
8. Framgangsmåte ifølge et av kravene 1-7, karakterisert ved at silisiumet er silisium av metallurgisk kvalitet.
NO19940012A 1993-01-11 1994-01-04 Framgangsmåte for analysering av Si mht. ikke-metalliske forurensninger NO313568B1 (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US304193A 1993-01-11 1993-01-11

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO940012D0 NO940012D0 (no) 1994-01-04
NO940012L NO940012L (no) 1994-07-12
NO313568B1 true NO313568B1 (no) 2002-10-21

Family

ID=21703827

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO19940012A NO313568B1 (no) 1993-01-11 1994-01-04 Framgangsmåte for analysering av Si mht. ikke-metalliske forurensninger

Country Status (8)

Country Link
US (1) US5427952A (no)
EP (1) EP0606977B1 (no)
JP (1) JP3294419B2 (no)
AU (1) AU672840B2 (no)
CA (1) CA2112875C (no)
DE (1) DE69414613T2 (no)
NO (1) NO313568B1 (no)
ZA (1) ZA94126B (no)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO180188C (no) * 1994-03-30 1997-03-05 Elkem Materials Fremgangsmåte for opparbeiding av residuer fra direkte syntese av organoklorsilaner og/eller klorsilaner
CA2190123C (en) * 1995-03-14 2002-07-02 Kazushige Umezawa Evaluation apparatus for cleanliness of metal and method therefor
US6432718B1 (en) * 1995-03-14 2002-08-13 Nippon Steel Corporation Evaluation apparatus for cleanliness of metal and method thereof
USD377847S (en) 1995-12-27 1997-02-04 Remington Products Company Ladies wet/dry shaver
US5973177A (en) * 1998-07-29 1999-10-26 Dow Corning Corporation Method for selecting silicon metalloid having improved performance in the direct process for making organohalosilanes
BRPI0509650B1 (pt) 2004-04-08 2016-05-10 Dow Corning método de seleção de metaloide de silício de qualidade química que possui melhor rendimento no processo direto para fabricação de organo- halosilanos e método de seleção de silício de qualidade química durante o processo de produção de silício.
JP6040254B2 (ja) 2011-11-17 2016-12-07 ダウ コーニング コーポレーションDow Corning Corporation ジオルガノジハロシランの調製方法
CN104151343B (zh) * 2014-07-21 2016-09-07 鲁西化工集团股份有限公司硅化工分公司 一种提高甲基氯硅烷合成中硅粉利用率的添加剂

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2380995A (en) * 1941-09-26 1945-08-07 Gen Electric Preparation of organosilicon halides
US2380996A (en) * 1941-09-26 1945-08-07 Gen Electric Preparation of organosilicon halides
US3372993A (en) * 1963-09-11 1968-03-12 Interlake Steel Corp Scrap sampling method
US4298423A (en) * 1976-12-16 1981-11-03 Semix Incorporated Method of purifying silicon
DE2706175C3 (de) * 1977-02-14 1980-05-29 Wacker-Chemie Gmbh, 8000 Muenchen Verfahren zum Verschmelzen und Reinigen von Silicium
US4246249A (en) * 1979-05-24 1981-01-20 Aluminum Company Of America Silicon purification process
US4256717A (en) * 1979-05-24 1981-03-17 Aluminum Company Of America Silicon purification method
US4312846A (en) * 1979-05-24 1982-01-26 Aluminum Company Of America Method of silicon purification
US4388286A (en) * 1982-01-27 1983-06-14 Atlantic Richfield Company Silicon purification
US4822585A (en) * 1982-05-05 1989-04-18 Aluminum Company Of America Silicon purification method using copper or copper-aluminum solvent metal
US4752327A (en) * 1987-05-08 1988-06-21 Elkem Metals Company Dephosphorization process for manganese alloys
JPH05195100A (ja) * 1992-01-24 1993-08-03 Sumitomo Metal Ind Ltd 金属中の介在物浮上分離方法

Also Published As

Publication number Publication date
US5427952A (en) 1995-06-27
AU672840B2 (en) 1996-10-17
EP0606977B1 (en) 1998-11-18
EP0606977A3 (en) 1995-07-19
NO940012L (no) 1994-07-12
JPH06281641A (ja) 1994-10-07
NO940012D0 (no) 1994-01-04
CA2112875C (en) 2003-09-09
DE69414613T2 (de) 1999-07-22
ZA94126B (en) 1994-09-19
AU5312094A (en) 1994-07-14
EP0606977A2 (en) 1994-07-20
CA2112875A1 (en) 1994-07-12
JP3294419B2 (ja) 2002-06-24
DE69414613D1 (de) 1998-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3958979A (en) Metallurgical process for purifying aluminum-silicon alloy
Jung et al. Quantitative evaluation for effective removal of phosphorus for SoG-Si
NO313568B1 (no) Framgangsmåte for analysering av Si mht. ikke-metalliske forurensninger
JP2004510883A (ja) アルミニウム−ケイ素系の合金の生成
CN106044805B (zh) 氯化铍的制备方法
CN107794390A (zh) 再生Al‑Si系铝合金除铁方法
RU2748846C1 (ru) Способ получения металлического скандия высокой чистоты
US4022614A (en) Method of refining aluminum-silicon alloys
US2109144A (en) Process of treating metal
JP3292060B2 (ja) 金属スカンジウムの脱酸素方法
Daugherty et al. Analytical method for nonmetallic contaminates in silicon
JP3709466B2 (ja) 銅鉄スクラップからの銅と鉄の分離回収方法
RU2698237C1 (ru) Способ переработки серебристой пены вакуумной дистилляцией
Wasai et al. Mechanism of formation of amorphous silica inclusion in silicon deoxidized copper
US2779672A (en) Method of treating molten magnesium
US1578044A (en) Method of purifying molten metals
SU355243A1 (no)
Jessen et al. D.; Friedrich, B. Removal of Copper, Nickel, and Iron from Lead–Tin Composite by Segregation of Intermetallic Silicon Phases. Metals 2021, 11, 81
US5282882A (en) Process for refining crude magnesium
RU2068011C1 (ru) Способ переработки силуминовых шлаков
RU2167214C1 (ru) Способ выплавки сплавов на основе меди
JP3463343B2 (ja) アルミニウムの製造方法
Stelter et al. Investigations of Possibilities for Cleaning of Aluminium Bronze for the Recycling of Cast Alloys
JP2021146309A (ja) 高炉スラグからのカルシウムおよびケイ素の分離方法
Xue et al. Zero inclusion steel and its oxide inclusions characteristics