UA8439U - A mechanism for preparing silicum - Google Patents
A mechanism for preparing silicum Download PDFInfo
- Publication number
- UA8439U UA8439U UA20041108900U UA20041108900U UA8439U UA 8439 U UA8439 U UA 8439U UA 20041108900 U UA20041108900 U UA 20041108900U UA 20041108900 U UA20041108900 U UA 20041108900U UA 8439 U UA8439 U UA 8439U
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- silicon
- electrodes
- reactor
- electric arc
- accumulator
- Prior art date
Links
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 26
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 5
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 claims description 3
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 claims description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 claims 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 abstract description 10
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract description 3
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 8
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 7
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- UIYWAQXAJKQUAU-UHFFFAOYSA-N [O].[O].[Si] Chemical compound [O].[O].[Si] UIYWAQXAJKQUAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101150004367 Il4i1 gene Proteins 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
Description
Опис винаходуDescription of the invention
Корисна модель належить до обладнання для виробництва матеріалів напівпровідникової електроніки, а 2 саме до установок для отримання силіцію високого ступеня чистоти (99,999ваг.9о) високотемпературним відновленням двооксигенту силіцію за допомогою електродугової плавки.The useful model belongs to equipment for the production of semiconductor electronics materials, and 2 specifically to installations for obtaining high-purity silicon (99.999g.9o) by high-temperature reduction of silicon dioxygen using electric arc melting.
Установка для отримання силіцію високотемпературним відновленням двооксигенту силіцію (5102) ЮозеїPlant for obtaining silicon by high-temperature reduction of dioxygen silicon (5102) Yuozei
Оіен. МебайПигдісаї МУауз ОЇ Зіййсоп МеїйвіосК Ргосезвіпд. Зійсоп Ргосевзвіпд їТог РПоіомої(аісв, еадйей БуOien. MebayPygdisai MUauz OY Ziysop MeiyviosK Rgosezvipd. Ziysop Rgosevzvipd iTog RPoiomoi (aisv, eadyei Bu
С.Р. Кпнаїїак апа К.М. Камі. ЕІземіег Зсіепсе Рибріїзпегз В.М., 1987 рр.311)| складається з вертикального 70 графітового реактору з нагрівом, в якому встановлена мішалка. В верхній частині реактора є отвір для вводу початкового двооксигенту силіцію і метала-відновлювача, знизу реактору - випускний жолоб для виходу відновленого силіцію.S.R. Kpnaiiyak apa K.M. Kami. Eizemieg Zsiepse Rybriizpegs V.M., 1987 311)| consists of a vertical 70 graphite reactor with heating, in which a stirrer is installed. In the upper part of the reactor there is an opening for the introduction of initial silicon dioxygen and reducing metal, at the bottom of the reactor there is an outlet chute for the release of reduced silicon.
Недоліком цієї установки є те, що основні конструкційні елементи її виконано з карбону, який в процесі роботи установки вносить велику кількість домішок у силіцій і, в результаті, утворені на поверхні розплаву 12 силіцію крихти карбону і карбіду силіцію, необхідно додатково видаляти, незмішувані розплави потребують додаткових конструкційних рішень мішалки для збільшення змочування ЗО о і виходу матеріалу, що відновлюється.The disadvantage of this installation is that its main structural elements are made of carbon, which during the operation of the installation introduces a large amount of impurities into silicon and, as a result, carbon and silicon carbide crumbs formed on the surface of the molten 12 silicon must be additionally removed, immiscible melts require additional design solutions of the mixer to increase the wetting of ZO and the output of the regenerated material.
В якості прототипу обрано установку, в якій апаратом для прямого високотемпературного відновлення двооксигенту силіцію є трьохелектродна дугова електропіч |Аціїспй Н.А., Сгартаїег 9У.., Зспийа ЕМУ., ОграспAs a prototype, an installation was chosen, in which the device for direct high-temperature reduction of silicon dioxide is a three-electrode electric arc furnace
НеР., Миайірацег А. Кесепі Адуапсев іп Сагроїегтіс Ргодисіоп г Зоіаг-Сгаде Зіїсоп Овіпа Нідн-РигйуNeR., Myaiiratseg A. Kesepi Aduapsev ip Sagroiegtis Rgodisiop g Zoiag-Sgade Ziisop Ovipa Nidn-Rygyu
Запіпу Маїегіаів. Ргос. 279 |, Риоіомоїгаіс Зсі. апа Епод. Сопі, Веїїпо, Ацдиві 19861 з внутрішнім діаметром 1,2 метра і ємністю, розрахованою на її заповнення 1,2т двооксигенту силіцію і карбону. Розміщення графітових електродів і електронної апаратури для управління роботою печі аналогічні тим, що звичайно застосовуються у великих промислових печах. Піч складається з вертикального графітового тигля, трьох вертикальних графітових 29 електродів, розташованих в середині тигля, зверху реактора знаходиться отвір подачі початкових БО 5 і ЩО карбону, знизу - випускний графітовий жолоб-накопичувач для збору відновленого силіцію, трубок подачі інертного газа і відведення відпрацьованих газоподібних продуктів реакції, струмовідводів з водяним охолодженням, гідравлічного приводу і керамічного каркасу для термоізоляції.Zapipu Maiegiaiv. Rgos. 279 |, Rioiomoigais Zsi. apa Epod. Sopi, Veiipo, Atsdivi 19861 with an internal diameter of 1.2 meters and a capacity designed to fill it with 1.2 tons of silicon dioxide and carbon. The placement of graphite electrodes and electronic equipment for controlling the operation of the furnace are similar to those usually used in large industrial furnaces. The furnace consists of a vertical graphite crucible, three vertical graphite 29 electrodes located in the middle of the crucible, on top of the reactor there is a feed hole for the initial BO 5 and SHCO carbon, on the bottom - an outlet graphite chute-accumulator for collecting reduced silicon, inert gas supply tubes and removal of spent gases reaction products, water-cooled current collectors, hydraulic drive and ceramic frame for thermal insulation.
Однак існують недоліки цього апарату: Ф 3о - високий рівень домішок у відновленому матеріалі є результатом використання карбону; Ге) - забруднення в процесі виробництва від футеровки печі, електродів, обладнання для шуровки і випуску плавки, допоміжних матеріалів; т - для даної електропечі потрібні значні витрати електроенергії, до 200кВт/год на 1кг готового продукту; (оо) - керамічна термоізоляція, яка використана в цій конструкції електропечі небажана, тому що домішки з керамічних матеріалів, такі як фосфор, забруднюють отриманий силіцій шляхом реакції з газовою фазою або за допомогою прямого контакту з рідким силіцієм; « - под печі з футеровкою з графіту нагрівається до температури 1800 - 20002С, при якій відбувається дифузія домішок в отриманий матеріал. -However, there are disadvantages of this device: Ф 3о - a high level of impurities in the recovered material is the result of the use of carbon; Ge) - pollution in the production process from the lining of the furnace, electrodes, equipment for grinding and melting, auxiliary materials; t - this electric furnace requires significant electricity consumption, up to 200 kW/h per 1 kg of finished product; (oo) - ceramic thermal insulation, which is used in this design of the electric furnace, is undesirable, because impurities from ceramic materials, such as phosphorus, contaminate the resulting silicon by reaction with the gas phase or by direct contact with liquid silicon; "- under a furnace with a graphite lining, it is heated to a temperature of 1800 - 20002С, at which the diffusion of impurities into the obtained material occurs. -
Таким чином, основними недоліками апарату прототипу є внесення домішок у відновлений силіцій із то конструкційних матеріалів, а також забруднення в процесі виробництва від футеровки печі, електродів, с обладнання для шуровки і випуску плавки, допоміжних матеріалів, що веде за собою додаткові технологічні :з» стадії очищення отриманого матеріалу, і, як наслідок, зростання собівартості силіцію.Thus, the main disadvantages of the prototype device are the introduction of impurities into the recovered silicon from the structural materials, as well as pollution during the production process from the lining of the furnace, electrodes, from the equipment for lapping and melting, auxiliary materials, which entails additional technological: the stage of purification of the obtained material, and, as a result, the increase in the cost price of silicon.
В основу даної корисної моделі лягла задача створити таку установку для отримання силіцію, конструктивні особливості якої забезпечили б технологічну можливість отримання силіцію високого ступеня чистоти при со що зменшенні затрат.The basis of this useful model was the task of creating such a plant for obtaining silicon, the design features of which would ensure the technological possibility of obtaining silicon of a high degree of purity while reducing costs.
Це досягається тим, що в установці для отримання силіцію, яка складається із апарату електродугового т. відновлення силіцію, що включає електроди, випускний жолоб-накопичувач для збору відновленого силіцію, сю трубок подачі інертного газу і відведення газоподібних продуктів реакції, який відрізняється тим, що апарат електродугового відновлення виконано у вигляді горизонтального кварцового реактору, який з'єднано з іЧе) 50 високочастотним генератором дуги перемінного струму, вздовж вісі реактора розміщені два струмопровідних електроди складу Ме : 5102, закріплені в тефлонові тримачі, причому один із електродів з'єднано з механізмом регулювання подачі електрода за допомогою автоматичного приводу зі змінною швидкістю, при цьому жолоб-накопичувач виконано з кварцу. с На відміну від прототипу, в якому футерівка печі, електроди, обладнання для шуровки і випуску плавки, допоміжні матеріали виконано із графіту, згідно запропонованому технічному рішенню всі основні конструктивні елементи апарата вироблені з кварцу високого ступеня чистоти, а електроди мають склад Ме:5іО», що підвищує ступінь чистоти відновленого силіцію за рахунок зменшення домішок, які вносить карбон. Виключення безпосереднього контакту силіцію з конструктивними елементами печі під час відновлення не приводить до його забруднення, а відсутність керамічної ізоляції апарату не сприяє дифузії різних домішок в рідкий силіцій. бо Використання рухомого електроду дозволяє контролювати процес отримання силіцію по мірі виробки робочої частини електродів, а відновлення починається безпосередньо з моменту включення апарату при відносно невеликому споживанні електроенергії.This is achieved by the fact that in the plant for obtaining silicon, which consists of an electric arc device for the reduction of silicon, which includes electrodes, an outlet chute-accumulator for collecting the recovered silicon, a set of inert gas supply tubes and the removal of gaseous reaction products, which is distinguished by the fact that the electric arc recovery apparatus is made in the form of a horizontal quartz reactor, which is connected to an iChe) 50 high-frequency alternating current arc generator, two conductive electrodes of the composition Me: 5102 are placed along the axis of the reactor, fixed in Teflon holders, and one of the electrodes is connected to the mechanism adjustment of the electrode supply using an automatic drive with variable speed, while the trough-accumulator is made of quartz. Unlike the prototype, in which the lining of the furnace, electrodes, equipment for grinding and melting, auxiliary materials are made of graphite, according to the proposed technical solution, all the main structural elements of the device are made of quartz of a high degree of purity, and the electrodes have a composition of Me:5iO» , which increases the degree of purity of reduced silicon due to the reduction of impurities introduced by carbon. Exclusion of direct contact of silicon with structural elements of the furnace during restoration does not lead to its contamination, and the absence of ceramic insulation of the device does not contribute to the diffusion of various impurities into liquid silicon. Because the use of a moving electrode allows you to control the process of obtaining silicon as the working part of the electrodes is produced, and recovery begins immediately from the moment the device is turned on with a relatively small consumption of electricity.
Суть запропонованої моделі пояснюється Фіг.1, де зображено загальний вид електродугової установки таThe essence of the proposed model is explained in Fig. 1, which shows the general view of the electric arc installation and
Фіг.2, де ілюстровано поперечний перетин кварцового реактора. 65 Установка складається зі стаціонарного електрода складу Ме:5іО 5-1; рухомого електрода такого ж складу -Fig. 2, which illustrates the cross-section of a quartz reactor. 65 The installation consists of a stationary electrode of the composition Me:5iO 5-1; moving electrode of the same composition -
2; кварцового реактору - 3; кварцового жолобу-накопичувача - 4; механізму, який регулює подачу електрода - 5; трубки подачі аргону - 6; трубки відведення відпрацьованих газоподібних продуктів реакції - 7; автоматичного приводу - 8; високочастотного генератора дуги перемінного струму - 9; пристрою очищення аргону - 10.2; quartz reactor - 3; quartz gutter-accumulator - 4; the mechanism that regulates the supply of the electrode - 5; argon supply tubes - 6; tubes for the removal of spent gaseous reaction products - 7; automatic drive - 8; high-frequency alternating current arc generator - 9; argon cleaning device - 10.
Установка працює наступним чином.The installation works as follows.
Електроди 1 і 2 складу Ме:5іО» закріплюємо в тефлонові тримачі та встановлюємо в реактор, потім, увімкнувши високочастотний генератор дуги перемінного струму 9, повільно обертаємо ручку 5 і зводимо електроди 71 і 2 до виникнення дуги, після чого установку переводимо на автоматичний привід 8 для встановлення стійкої роботи дуги по мірі плавлення електродів. Температура дуги 10000 С та робочої зони 7/0 відповідно 20009, сила струму 4-6А. Через трубку б здійснюємо подачу аргону в реактор та відведення відпрацьованих побічних газоподібних продуктів реакції - Через трубку 7. По мірі виробки робочої частини електродів генератор дуги відключаємо. Силіцій у вигляді краплин стікає в жолоб-накопичувач 4.Electrodes 1 and 2 of the composition Me:5iO" are fixed in Teflon holders and installed in the reactor, then, after turning on the high-frequency alternating current arc generator 9, slowly turn the handle 5 and reduce the electrodes 71 and 2 until the arc occurs, after which the installation is transferred to the automatic drive 8 to establish stable operation of the arc as the electrodes melt. The temperature of the arc is 10000 C and the working zone 7/0 is 20009, respectively, the current is 4-6A. Through tube b, we feed argon into the reactor and remove spent side gaseous reaction products - Through tube 7. As the working part of the electrodes is produced, we turn off the arc generator. Silicon in the form of drops flows into the accumulator trough 4.
Таким чином, запропонована установка для отримання силіцію дозволить забезпечити отримання силіцію за ціною 10-159/кг за рахунок зменшення забруднення в процесі виробництва, а також зниження енерговитрат та 75 зменшення габаритів установки, що обумовлює її промислове застосування. 2 у ххThus, the proposed plant for obtaining silicon will allow obtaining silicon at a price of 10-159/kg by reducing pollution in the production process, as well as reducing energy consumption and reducing the size of the plant, which determines its industrial application. 2 in the xx
ЄIS
ЗОМ А нт ох ави и,ZOM A nt oh avy i,
ЩО пада пиши Кто Дн НЯ й псих й т ФSCHO pada write Kto Dn NYA and psycho and t F
І чи т не -. т І етAnd whether not -. t I st
Фіг1 (о)Fig1 (o)
А ! 7 и і (зе)Ah! 7 i i (ze)
Г7 з 2 З ах --ш, Брсо со 3 т " !G7 with 2 Z ah --sh, Brso so 3 t " !
Джил, «Jill, "
Фіг? цFig? c
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA20041108900U UA8439U (en) | 2004-11-01 | 2004-11-01 | A mechanism for preparing silicum |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA20041108900U UA8439U (en) | 2004-11-01 | 2004-11-01 | A mechanism for preparing silicum |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA8439U true UA8439U (en) | 2005-08-15 |
Family
ID=35464804
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UA20041108900U UA8439U (en) | 2004-11-01 | 2004-11-01 | A mechanism for preparing silicum |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA8439U (en) |
-
2004
- 2004-11-01 UA UA20041108900U patent/UA8439U/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3917479A (en) | Furnaces | |
| CN101724903B (en) | Melter assembly and method for charging a crystal forming apparatus with molten source material | |
| JP2635186B2 (en) | Method and apparatus for melting material | |
| KR101457368B1 (en) | Induction Tapping Equipment and Method for Melt | |
| KR102137455B1 (en) | Method for purification of silicon | |
| JP2007297239A (en) | Method and apparatus for dissolving glass raw material and glass production apparatus | |
| CN103395787B (en) | Apparatus and preparation method for high purity silicon from silicon ore | |
| CN102351188B (en) | Method for preparing acicular high-purity silicon aggregates and equipment thereof | |
| TWI516650B (en) | Melting apparatus | |
| US20120090984A1 (en) | Method and apparatus for purifying a silicon feedstock | |
| US4242175A (en) | Silicon refining process | |
| CN103122482A (en) | Method for preparing high-purity polysilicon and device thereof | |
| JPWO2008149985A1 (en) | Solidification method of metallic silicon | |
| CN101775650B (en) | Preparation method of solar polycrystalline silicon cast ingot and device thereof | |
| RU2089633C1 (en) | Device for melting and casting of metals and alloys | |
| US4029494A (en) | Process for smelting and recovery of a material containing noble metals | |
| UA8439U (en) | A mechanism for preparing silicum | |
| US4938866A (en) | Conveyor residue removal apparatus | |
| JP4986471B2 (en) | Silicon slag refining method | |
| JP5415285B2 (en) | Silicon purification equipment | |
| CN108149039A (en) | A kind of aircraft-grade vanadium-aluminum alloy process units and the method using its production aircraft-grade vanadium-aluminum alloy | |
| JP4671872B2 (en) | Silicon refining method | |
| CN107089665B (en) | Crystalline silicon purification integrated system | |
| JP3723100B2 (en) | Furnace window structure | |
| RU2612867C2 (en) | Method of melting highly reactive metals and alloys based thereon and device therefor |