JPH0645449B2 - 四塩化ケイ素の製造法 - Google Patents
四塩化ケイ素の製造法Info
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- JPH0645449B2 JPH0645449B2 JP7470088A JP7470088A JPH0645449B2 JP H0645449 B2 JPH0645449 B2 JP H0645449B2 JP 7470088 A JP7470088 A JP 7470088A JP 7470088 A JP7470088 A JP 7470088A JP H0645449 B2 JPH0645449 B2 JP H0645449B2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/08—Compounds containing halogen
- C01B33/107—Halogenated silanes
- C01B33/1071—Tetrachloride, trichlorosilane or silicochloroform, dichlorosilane, monochlorosilane or mixtures thereof
- C01B33/10715—Tetrachloride, trichlorosilane or silicochloroform, dichlorosilane, monochlorosilane or mixtures thereof prepared by reacting chlorine with silicon or a silicon-containing material
- C01B33/10721—Tetrachloride, trichlorosilane or silicochloroform, dichlorosilane, monochlorosilane or mixtures thereof prepared by reacting chlorine with silicon or a silicon-containing material with the preferential formation of tetrachloride
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、籾殻及び籾殻の燃焼灰を原料とする四塩化珪
素の製造法に関するものである。
素の製造法に関するものである。
四塩化珪素は、種々の有機珪素化合物の合成原料として
使用される他に、また微細シリカ、高純度合成石英、窒
化珪素、炭化珪素などの合成原料として使用される。四
塩化珪素の既存の製造法には、次の３つがある。
使用される他に、また微細シリカ、高純度合成石英、窒
化珪素、炭化珪素などの合成原料として使用される。四
塩化珪素の既存の製造法には、次の３つがある。
(1)金属珪素化合物を塩化水素により塩素化し、トリク
ロルシランを製造する工程で、副生物として四塩化珪素
を生成する方法。(2)フエロシリコン、炭化珪素等と塩
素と反応させる方法。(3)珪石等の珪酸質原料と炭素と
の混合物を塩素と反応させる方法。
ロルシランを製造する工程で、副生物として四塩化珪素
を生成する方法。(2)フエロシリコン、炭化珪素等と塩
素と反応させる方法。(3)珪石等の珪酸質原料と炭素と
の混合物を塩素と反応させる方法。
(1)の方法では、トリクロルシランの製造工程における
副生物として得られるために、四塩化珪素は、トリクロ
ルシランの需要量に左右される。さらに、原料である金
属珪素を製造するためには、多量の電力が必要であり、
原料価格が高いものとなる。(2)の方法では、フエロシ
リコン、炭化珪素製造に多量の電力を必要とするため、
原料価格が高い。(3)の方法では原料価格は低いが、珪
石と炭素の混合物と塩素との反応性が低く、このために
原料をペレツト化したり、高価な反応促進剤を添加した
りする必要があり、コストが高くなる。
副生物として得られるために、四塩化珪素は、トリクロ
ルシランの需要量に左右される。さらに、原料である金
属珪素を製造するためには、多量の電力が必要であり、
原料価格が高いものとなる。(2)の方法では、フエロシ
リコン、炭化珪素製造に多量の電力を必要とするため、
原料価格が高い。(3)の方法では原料価格は低いが、珪
石と炭素の混合物と塩素との反応性が低く、このために
原料をペレツト化したり、高価な反応促進剤を添加した
りする必要があり、コストが高くなる。
以上のように、従来の各々の技術には、難点があり、満
足すべきものではなかつた。
足すべきものではなかつた。
これらの難点を解決する方法として、珪素集積バイオマ
スの炭化物を４００〜１１００℃で塩素と反応させるこ
とが、特開昭５８−５５３３０号公報に提案されてい
る。この方法は、比較的低い温度で四塩化珪素を製造で
きるが、反応速度が十分満足のいく速度ではなく、かつ
長時間の連続運転では反応残渣が蓄積する等の問題があ
り、十分満足のいく方法ではない。
スの炭化物を４００〜１１００℃で塩素と反応させるこ
とが、特開昭５８−５５３３０号公報に提案されてい
る。この方法は、比較的低い温度で四塩化珪素を製造で
きるが、反応速度が十分満足のいく速度ではなく、かつ
長時間の連続運転では反応残渣が蓄積する等の問題があ
り、十分満足のいく方法ではない。
本発明者らは、四塩化珪素を製造するための従来技術の
うち、原料価格が安い、珪石等の珪酸質原料と炭素との
混合物を塩素と反応させる方法において、さらに詳しく
は、珪酸質原料として珪素集積バイオマスをもちいる方
法において、従来法の課題を解消し、反応速度が大きく
かつ長時間の連続運転が可能な工業的に有利なプロセス
を開発することを目的として種々研究を行なつた。
うち、原料価格が安い、珪石等の珪酸質原料と炭素との
混合物を塩素と反応させる方法において、さらに詳しく
は、珪酸質原料として珪素集積バイオマスをもちいる方
法において、従来法の課題を解消し、反応速度が大きく
かつ長時間の連続運転が可能な工業的に有利なプロセス
を開発することを目的として種々研究を行なつた。
即ち、本発明は籾殻１００重量部及び籾殻燃焼灰２０〜
６０重量部を混合し、嵩比重0.8〜1.5の固形物とし、こ
れを５００〜１２００℃の高温下、炭化処処理したもの
を１１００〜１５００℃の高温下で塩素と反応させるこ
とを特徴とする四塩化珪素の製造法である。
６０重量部を混合し、嵩比重0.8〜1.5の固形物とし、こ
れを５００〜１２００℃の高温下、炭化処処理したもの
を１１００〜１５００℃の高温下で塩素と反応させるこ
とを特徴とする四塩化珪素の製造法である。
従来の様に、珪酸質原料中の二酸化珪素と、コークス、
木炭などの炭素質物質を混合し、塩素ガスで塩素化し、
四塩化珪素を製造する場合、工業的に十分な反応速度を
もたせるために、珪酸質原料と炭素質物質を粉砕し、混
合し、炭化珪素等の高価な反応促進剤を添加したりする
必要があつた。
木炭などの炭素質物質を混合し、塩素ガスで塩素化し、
四塩化珪素を製造する場合、工業的に十分な反応速度を
もたせるために、珪酸質原料と炭素質物質を粉砕し、混
合し、炭化珪素等の高価な反応促進剤を添加したりする
必要があつた。
また、珪素集積バイオマスの炭化物を塩素と反応させる
方法においては、長時間の連続運転では反応残渣が蓄積
する等の問題があり、反応残渣を反応器から積極的に抜
き出す必要があった。
方法においては、長時間の連続運転では反応残渣が蓄積
する等の問題があり、反応残渣を反応器から積極的に抜
き出す必要があった。
本発明で用いる籾殻燃焼灰は、籾殻を例えば火格子燃焼
炉、浮遊旋回燃焼炉、流動床燃焼炉等により燃焼した後
の灰である。この籾殻燃焼灰の二酸化珪素含有量はその
燃焼条件等により異なるが、一般的に８５重量パーセン
ト以上である。
炉、浮遊旋回燃焼炉、流動床燃焼炉等により燃焼した後
の灰である。この籾殻燃焼灰の二酸化珪素含有量はその
燃焼条件等により異なるが、一般的に８５重量パーセン
ト以上である。
籾殻と籾殻燃焼灰の混合物は例えばスクリユープレス等
により製造される。この固形物の嵩比重は0.8〜1.5が好
ましい。0.8未満では固形物の強度が十分ではなく、こ
の後の炭化処理時及び反応時に崩れやすく好ましくな
い。1.5を越える固形物を製造するためには大きなエネ
ルギーを要しエネルギー的に不利となる。
により製造される。この固形物の嵩比重は0.8〜1.5が好
ましい。0.8未満では固形物の強度が十分ではなく、こ
の後の炭化処理時及び反応時に崩れやすく好ましくな
い。1.5を越える固形物を製造するためには大きなエネ
ルギーを要しエネルギー的に不利となる。
籾殻と籾殻燃焼灰の混合割合は、籾殻１００重量部に対
し籾殻燃焼灰２０〜６０重量部が好ましい。さらに好ま
しくは３０〜５０重量部である。籾殻１００重量部に対
し籾殻燃焼灰２０重量部未満では、炭化処理後塩素と反
応させた場合、未反応残渣として炭素が多量に生成し連
続的に四塩化珪素を製造する場合に支障をきたす。逆
に、籾殻燃焼灰が６０重量部を越えると、未反応残渣と
して二酸化珪素が多量に生成し、連続的に四塩化珪素を
製造する場合に支障を招く。
し籾殻燃焼灰２０〜６０重量部が好ましい。さらに好ま
しくは３０〜５０重量部である。籾殻１００重量部に対
し籾殻燃焼灰２０重量部未満では、炭化処理後塩素と反
応させた場合、未反応残渣として炭素が多量に生成し連
続的に四塩化珪素を製造する場合に支障をきたす。逆
に、籾殻燃焼灰が６０重量部を越えると、未反応残渣と
して二酸化珪素が多量に生成し、連続的に四塩化珪素を
製造する場合に支障を招く。
籾殻と籾殻燃焼灰の混合物の炭化処理は通常の炭焼釜や
雰囲気炉にて行なえる。炭化処理温度は５００〜１２０
０℃が好ましい。５００℃未満の温度では籾殻の炭化が
十分ではなく、次の反応で好ましくない水分や炭化水素
が残留する。１２００℃を越える温度での炭化は大きな
エネルギーを要するばかりでなく、含有に酸化珪素の結
晶化が進み好ましくない。
雰囲気炉にて行なえる。炭化処理温度は５００〜１２０
０℃が好ましい。５００℃未満の温度では籾殻の炭化が
十分ではなく、次の反応で好ましくない水分や炭化水素
が残留する。１２００℃を越える温度での炭化は大きな
エネルギーを要するばかりでなく、含有に酸化珪素の結
晶化が進み好ましくない。
該籾殻と籾殻燃焼灰の混合物の炭化処理物と塩素との反
応温度は、１１００〜１５００℃である。１１００℃未
満の反応温度では反応速度が十分には速くなく燃焼灰が
十分には反応せず、未反応残渣が生成し連続的に四塩化
珪素を製造する場合支障をきたす。１５００℃をこえる
温度ではそれに伴う塩素化反応速度の増大効果がそれほ
ど大きくなく、熱的に不経済である。
応温度は、１１００〜１５００℃である。１１００℃未
満の反応温度では反応速度が十分には速くなく燃焼灰が
十分には反応せず、未反応残渣が生成し連続的に四塩化
珪素を製造する場合支障をきたす。１５００℃をこえる
温度ではそれに伴う塩素化反応速度の増大効果がそれほ
ど大きくなく、熱的に不経済である。
反応の型式は固定床（移動床）及び流動床何れの方式で
も適用できるが、固定床（移動床）が好ましい。固定床
（移動床）で反応を行なう場合、該炭化物の形状は平均
粒径１〜５０mmの塊状または粒状のものが好ましい。平
均粒径１〜５０mmの塊状または粒状の炭化物は、籾殻及
び籾殻燃焼灰の混合物の固形物を破砕したものを炭化処
理して製造するか、該混合物の固形物をそのまま炭化処
理したものを破砕して製造することができる。はさいに
はジヨークラツシヤー、ロールクラツシヤー、カツター
ミル等の一般的な粗粉砕機及び中砕機により行なえる。
も適用できるが、固定床（移動床）が好ましい。固定床
（移動床）で反応を行なう場合、該炭化物の形状は平均
粒径１〜５０mmの塊状または粒状のものが好ましい。平
均粒径１〜５０mmの塊状または粒状の炭化物は、籾殻及
び籾殻燃焼灰の混合物の固形物を破砕したものを炭化処
理して製造するか、該混合物の固形物をそのまま炭化処
理したものを破砕して製造することができる。はさいに
はジヨークラツシヤー、ロールクラツシヤー、カツター
ミル等の一般的な粗粉砕機及び中砕機により行なえる。
次に本発明を実施例によりさらに詳しく説明する。
実施例１ 籾殻を毎時１００重量部と籾殻燃焼灰（二酸化珪素含有
量９５重量パーセント）を毎時４０重量部、単軸スクリ
ユー押し出し機（品名スミライトマシン発売元住金物産
株式会社）にパドルミキサーにて混合しながら供給し、
嵩比重1.3の固形物とした。つづいて得られた固形物を
８００℃の雰囲気炉中で３０分間炭化処理した。得られ
た炭化物をジヨークラツシヤーにて粉砕し３mm角のふる
い上かつ１０mm角のふるい下のものを得た。該塊状炭化
物の組成分析をしたところ二酸化珪素６８．６パーセン
ト、炭素３０．１パーセントであつた。該塊状炭化物を
７５ｇ、容積３００mlの黒鉛製反応器に充填し、下部よ
り塩素を毎分１６０ml供給しながら、１３００℃で反応
させた。反応生成ガスを１５分置きにガスクロマトグラ
フにて分析、未反応塩素が１容積パーセント以上検出さ
れた時点で塩素導入を止め反応を終了した。反応生成ガ
スは−３０℃のコンデンサーに導き、生成した四塩化珪
素を捕集した。
量９５重量パーセント）を毎時４０重量部、単軸スクリ
ユー押し出し機（品名スミライトマシン発売元住金物産
株式会社）にパドルミキサーにて混合しながら供給し、
嵩比重1.3の固形物とした。つづいて得られた固形物を
８００℃の雰囲気炉中で３０分間炭化処理した。得られ
た炭化物をジヨークラツシヤーにて粉砕し３mm角のふる
い上かつ１０mm角のふるい下のものを得た。該塊状炭化
物の組成分析をしたところ二酸化珪素６８．６パーセン
ト、炭素３０．１パーセントであつた。該塊状炭化物を
７５ｇ、容積３００mlの黒鉛製反応器に充填し、下部よ
り塩素を毎分１６０ml供給しながら、１３００℃で反応
させた。反応生成ガスを１５分置きにガスクロマトグラ
フにて分析、未反応塩素が１容積パーセント以上検出さ
れた時点で塩素導入を止め反応を終了した。反応生成ガ
スは−３０℃のコンデンサーに導き、生成した四塩化珪
素を捕集した。
塩素導入時間は１９５分であり、コンデンサーにて捕集
した四塩化珪素は１０９．７ｇであつた。また反応終了
後の反応器内に残つた残渣は１６．４ｇであつた。
した四塩化珪素は１０９．７ｇであつた。また反応終了
後の反応器内に残つた残渣は１６．４ｇであつた。
実施例２，３ 反応温度を１１５０℃および１４５０℃に変えて実施例
１と同様に塩素化反応を行なつた。結果を下表に示す。
１と同様に塩素化反応を行なつた。結果を下表に示す。
比較例１ 籾殻を窒素雰囲気下、８００℃にて２時間炭化した。得
られた籾殻炭化物の炭素含有量は５６重量パーセント、
嵩比重０．０６であつた。容積３００mlの黒鉛製反応器
に得られた籾殻炭化物１６ｇを充填し、反応温度１０５
０℃にて実施例１と同様に塩素化反応を行なつた。
られた籾殻炭化物の炭素含有量は５６重量パーセント、
嵩比重０．０６であつた。容積３００mlの黒鉛製反応器
に得られた籾殻炭化物１６ｇを充填し、反応温度１０５
０℃にて実施例１と同様に塩素化反応を行なつた。
塩素導入開始２０分後の反応ガスの分析時に未反応塩素
は１容量パーセントを越えており、反応を終了した。
は１容量パーセントを越えており、反応を終了した。
比較例２ 比較例１で得られた籾殻炭化物を粉砕し、嵩比重０．２
５の籾殻炭化物粉を得た。得られた籾殻炭化物粉を７５
ｇ容積３００mlの黒鉛製反応器に充填し、反応温度１０
５０℃にて実施例１と同様に塩素化反応を行なつた。
５の籾殻炭化物粉を得た。得られた籾殻炭化物粉を７５
ｇ容積３００mlの黒鉛製反応器に充填し、反応温度１０
５０℃にて実施例１と同様に塩素化反応を行なつた。
塩素導入時間は１０５分であり、コンデンサーにて捕集
した四塩化珪素は５７．５ｇであつた。また反応終了後
の反応器内に残つた残渣は４５．２ｇであつた。
した四塩化珪素は５７．５ｇであつた。また反応終了後
の反応器内に残つた残渣は４５．２ｇであつた。
比較例３ 平均粒径３０μｍの鯖波珪石１００重量部と平均粒径５
０μｍのコークス４０重量部の混合物を７５ｇ、容積３
００mlの黒鉛製反応器に充填し、反応温度１３００℃に
て実施例１と同様に塩素化反応を行なつた。
０μｍのコークス４０重量部の混合物を７５ｇ、容積３
００mlの黒鉛製反応器に充填し、反応温度１３００℃に
て実施例１と同様に塩素化反応を行なつた。
塩素導入開始２０分後の反応ガスの分析時に未反応塩素
は１容量パーセントを越えており、反応を終了した。
は１容量パーセントを越えており、反応を終了した。
従来法である珪酸質原料に炭素質物質を混合し塩素化す
る方法では、高価な反応促進剤の添加が必要であつた。
また、珪素集積バイオマスの炭化物を４００〜１１００
℃で塩素化する方法においては、長時間の連続運転では
反応残渣が蓄積する等の問題があつたが、本発明の方法
によれば高価な反応促進剤の添加の必要がなく、また反
応残渣の蓄積もほとんどなく、容易に四塩化珪素を製造
出来る。
る方法では、高価な反応促進剤の添加が必要であつた。
また、珪素集積バイオマスの炭化物を４００〜１１００
℃で塩素化する方法においては、長時間の連続運転では
反応残渣が蓄積する等の問題があつたが、本発明の方法
によれば高価な反応促進剤の添加の必要がなく、また反
応残渣の蓄積もほとんどなく、容易に四塩化珪素を製造
出来る。
Claims (1)
- 【請求項１】籾殻１００重量部及び籾殻燃焼灰２０〜６
０重量部を混合し、嵩比重0.8〜1.5の固形物とし、これ
を５００〜１２００℃の高温下、炭化処理したものを１
１００〜１５００℃の高温下で塩素と反応させることを
特徴とする四塩化ケイ素の製造法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7470088A JPH0645449B2 (ja) | 1988-03-30 | 1988-03-30 | 四塩化ケイ素の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7470088A JPH0645449B2 (ja) | 1988-03-30 | 1988-03-30 | 四塩化ケイ素の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01249620A JPH01249620A (ja) | 1989-10-04 |
| JPH0645449B2 true JPH0645449B2 (ja) | 1994-06-15 |
Family
ID=13554764
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7470088A Expired - Lifetime JPH0645449B2 (ja) | 1988-03-30 | 1988-03-30 | 四塩化ケイ素の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0645449B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5383406B2 (ja) * | 2009-09-25 | 2014-01-08 | Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 | 太陽電池用シリコンの製造方法 |
| JP5383405B2 (ja) * | 2009-09-25 | 2014-01-08 | Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 | 四塩化珪素の製造方法 |
| EP2481707A1 (en) * | 2009-09-25 | 2012-08-01 | JX Nippon Oil & Energy Corporation | Method for manufacturing silicon tetrachloride and method for manufacturing silicon for use in a solar cell |
| JP5527250B2 (ja) * | 2011-02-23 | 2014-06-18 | 東亞合成株式会社 | 四塩化ケイ素の製造方法 |
| JP5522125B2 (ja) * | 2011-06-30 | 2014-06-18 | 東亞合成株式会社 | 四塩化ケイ素の製造方法 |
-
1988
- 1988-03-30 JP JP7470088A patent/JPH0645449B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01249620A (ja) | 1989-10-04 |
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