SU1333229A3 - Способ получени кремни - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к способу получени  кремни  и позвол ет упростить процесс и повысить выход. Способ включает восстановление кремнезема в плазменной зоне газового потока . Восстановление осуществл ют путем введени  порошкообразного кварца, восстанавливающего агента и плазменного газа в печь, заполненную куско- образными графитовыми брикетами, непрерывно подаваемыми в печь по мере их расходовани . В качестве восстанавливающего агента используют углеводород или газовую сажу. В качестве плазменного газа используют пропущенный через злектрическую дугу плазменного генератора газ, отход щий из зоны реакции и содержащий окись углерода и водород. 1 з.п.ф-лы. СИ

Description

Изобретение относитс  к способу получени  кремни  из порошковогр материала , содержащего двуокись кремни ,

Цель изобретени  - упрощение и удешевление способа и повышени  выхода кремни .

Пример 1. Раздробленньй ква , типа горного хрустал  с содержанием

примесей меньше, чем 100 млн , и . размером частиц 0,1 мм используют в качестве исходного кремниевого продукта . Реакционна  камера представл ет собой графитовые брикеты. В ка- честв;е восстанавливающего агента используетс  пропан (сжиженный продукт .переработки нефти) и в качестве не- сущего газа и плазменного газа - очи- щенньй восстанавливающий газ, предг°

ставл ющий собой СО и Н

Подаваема  электрическа  энерги  составл ет 1000 кВт.ч. Подача исходного материала составл ет 2,5 кг SiO в минуту и восстанавливающего агента 1,5 кг пропана в минуту.

Всего в эксперименте получено примерно 300 кг высокочистого Si, Средний расход электроэнергии составл ет примерно 15 кВт.ч/кг Si.

Эксперимент проведен в небольшом масштабе и тепловые потери поэтому значительные. Тепловые потери могут быть уменьшены дополнительно за счет извлечени  газа, тепловые потери также значительно уменьшаютс  на большой установке .

Пример2. В услови х примера 1 получают высокочистый кремний при использовании в качестве восстанавливающего агента порошковой газовой сажи. Подача составл ет.1,2 кг газовой сажи в минуту. При этом получают 200 кг высокочистого Si, Средний расход энергии 13,5 кВт.ч/кг полученного45 ватьс  оптимальные услови  дл  умень- Si.шени  потерь SiO.

Выход кремни  достигает в приме- Так как реакционна  камера полн.о- и 2 80%.

pax 1

Такое ведение процесса дает возможность концентрировать всю последовательность реакции в значителы-ю эг- раниченной реакционной зоне в направлении , св занном с фурменным отверстием , посредством чего высокотемпературный объем в процессе может удер- Ж1 атьс  очень ограниченным. Это большое преимущество по сравнению с ранее известными процессамИэ в которых восстановительные реакции осуще50

55

стью окружена кусковым восстанавливающим агентом, то эффективно предотвращаетс  повторное окисление SiO. Твердый восстанавливающий агент в кус- кообразном виде непрерывно подаетс  в зону реакции по мере его израсходовани .

Кусковой восстанавливающий агент может представл ть собой кокс, древесный кокс, нефт ной кокс и/или газовую сажу, а плазменный газ, использующийс  в процессе, может состо ть из

3229

ствл ютс  последовательно, распростран  сь на большой печной объем. При формировании процесса таким

J образом, что все реакции происход т в реакционной зоне в коксовом материале пр мо перед плазменным генератором , реакционна  зона может поддерживатьс  при очень йысоком и контро10 лируемом температурном уровне, где преимущественно осуществл етс  реакци 

2

SiOj + 2С Si -f 2СО.

Все реагирующие вещества LSiOj SiO, Sic, Si, С, CO одновременно наход тс  в зоне реакции, в результате чего вещества SiO и SiC, Получающиес  в небольших количествах, немедленно вступают в реакцию следующим образом:

Таким образом, окончательные продукты , покидающие зону реакции, во всех случа х представл ют собой жидкий Si и газообразный СО. Предлагаемый процесс, нечувствителен к электрическим свойствам исходного материала, что облегчает выбор восстанавливаю- щ&го агента.

Вводимый восстанавливающий агент

может представл ть собой углеводород, например такой как природный газ, угольна  пыль, древесно-угольна  пыль, газова  сажа, нефт ной кокс, который может быть очищен, и коксовую мелочь.

Температура, требуема  дл  процесса , может легко регулироватьс  с помощью количества, электрической энергии , подаваемой с единицей плазменого газа,- так что могут поддержиТак как реакционна  камера полн.о-

0

5

стью окружена кусковым восстанавливающим агентом, то эффективно предотвращаетс  повторное окисление SiO. Твердый восстанавливающий агент в кус- кообразном виде непрерывно подаетс  в зону реакции по мере его израсходовани .

Кусковой восстанавливающий агент может представл ть собой кокс, древесный кокс, нефт ной кокс и/или газовую сажу, а плазменный газ, использующийс  в процессе, может состо ть из

3133322

использующегос  в процессе газа, циркулирующего из реакционной зоны.

Твердый восстанавливающий агент может представл ть собой порошок, превращенный в кусковую форму с помощью св зующего, состо щего из С и Н и возможно О, а также сахарозы. На пилотной установке достигаетс  выход не менее 80%, в то врем  как по известному способу он не превышает 50%.

10

Форм.ула изобретени 

ба и повышени  выхода продукта, вос становление осуществл ют путем вве- денр  порошкообразного кварца, восстанавливающего агента и плазменног газа в печь, заполненную кускообраз ными графитовыми брикетами, непреры но подаваемыми в печь по мере их ра ходовани , причем в качестве восста навливающего агента используют угле водород или газовую сажу, а в качестве плазменного газа используют пр пущенный через электрическую дугу плазменного генератора гаэ, отход щ

1. Способ получени  кремни , вклю- 15 из зоны реакции и содержащий окись

чающий восстановление кремнезема в плазменной зоне газового потока, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  и удешевлени  спосо

ба и повышени  выхода продукта, восстановление осуществл ют путем вве- денр  порошкообразного кварца, восстанавливающего агента и плазменного газа в печь, заполненную кускообраз- ными графитовыми брикетами, непрерывно подаваемыми в печь по мере их расходовани , причем в качестве восстанавливающего агента используют углеводород или газовую сажу, а в качестве плазменного газа используют пропущенный через электрическую дугу плазменного генератора гаэ, отход щий

углерода и водород,

2. Способ-по По1,отличаю- щ и и с   тем, что дугу в плазменном генераторе генерируют индуктивно.

Claims (2)

1. Форм.ула изобретения

   1. Способ получения кремния, вклю- 1 чающий восстановление кремнезема в плазменной зоне газового потока, отличающийся тем, что, с · целью упрощения и удешевления спосо ба и повышения выхода продукта, восстановление осуществляют путем введения порошкообразного кварца, восстанавливающего агента и плазменного газа в печь, заполненную кускообразными графитовыми брикетами, непрерывно подаваемыми в печь по мере их расходования, причем в качестве восстанавливающего агента используют углеводород или газовую сажу, а в качестве плазменного газа используют пропущенный через электрическую дугу плазменного генератора газ, отходящий из зоны реакции и содержащий окись углерода и водород.
2. 2. Способ-по п.1, отличаю- щ и й с я тем, что дугу в плазменном генераторе генерируют индуктивно.