Способ получения кремния

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУ БЛИН Ю (П) С 01 В 33/02 30 ПИ Н Т АТЕМ г АБ (БЕ)Олоф Эдстрем 39417,способ упросСпо- ремнеГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) СКФ Стил Инджинирин(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРЕМНИЯ(57) Изобретение относится кполучения кремния и позволятить процесс и повысить выхсоб включает восстановление зема в плазменной зоне газового потока. Восстановление осуществляют путем введения порошкообраэного кварца,восстанавливающего агента и плазменного газа в печь, заполненную кускообразными графитовыми брикетами, непрерывно подаваемыми в печь по мереих расходования. В качестве восстанавливающего агента используют углеводород или газовую сажу. В качестве плазменного газа используют пропущенный через электрическую дугу плазменного генератора газ, отходящий иззоны реакции и содержащий окись углерода и водород, 1 з.п.ф-лы.Изобретение относится к способуполучения кремния из порошкового материала, содержащего двуокись кремния.,)Цель изобретения - упрощение иудешевление способа и повышения выхода кремния,П р и м е р 1. Раздробленный кварцтипа горного хрусталя с содержанием 10примесей меньше, чем 100 млн , и .размером частиц 0,1 мм используют вкачестве исходного кремниевого продукта"Реакционная камера" представляет собой графитовые брикеты. В качестве восстанавливающего агента используется пропан (сжиженный продукт.переработки нефти) и в качестве не сущего газа и плазменного газа - очищенный восстанавливающий газ, представляющий собьй Со и НгПодаваемая электрическая энергиясоставляет 1000 кВт.ч, Подача исходного материала составляет 2,5 кг ЯОв минуту и восстанавливающего агента 1,5 кг пропана в минуту,Всего в эксперименте полученопримерно 300 кг высокочистого Бх.Средний расход электроэнергии составляет примерно 15 кВт.ч/кг Бх. 30Эксперимент проведен в небольшоммасштабе и тепловые потери поэтомузначительные. Тепловые потери могутбыть уменьшены дополнительно за счетизвлечения газа, тепловые потери:также значительно уменьшаются набольшой установке.П р и м е р 2, В условиях примера1 получают высокочистый кремний прииспользовании в качестве восстанавливающего агента порошковоЙ газовойсажи, Подача составляет 1,2 кг газовой сажи в минуту. При этом получают200 кг высокочистого Я. Средний расход энергии 13,5 кВт.ч/кг полученного 4 ЯЯа,Выход кремния достигает в примерах 1 и 2 803,Такое ведение процесса дает возможность концентрировать всюпоследовательность реакции в значительно еграниченной реакционной зоне в направлении, связанном с Фурменным отверстием, посредством чего высокотемпературный объем в процессе может удерживаться очень ограниченным. Это большое преимущество по сравнению сранее известными процессами, в которых восстановительные реакции осуществляются последовательно, распространяясь на большой печной объем.При формировании процесса таким образом, что все реакции происходят в реакционной зоне в коксовом материале прямо перед плазменным генератором, реакционная зона может поддерживаться при очень высоком и контролируемом температурном уровне, где преимущественно осуществляется реакцияБхо + 2 С в -" Бх + 2 СО.Все реагирующие вещества ЬЯдо БО, БС, Б, С, СО одновременно находятся в зоне реакции, в результате чего вещества БО и БхС, получающиеся в небольших количествах, немедленно вступают в реакцию следующим образом:ЯО + С - ф. Я + СОЯхо + ЯС - 2 Ях + СО2 ЯС + О, 3 Б + гСОТаким образом, окончательные продукты, йокидающие зону реакции, вовсех случаях представляют собой жидкий Я и газообразный СО. Предлагаемый процесс нечувствителен к электрическим свойствам исходного материала,что облегчает выбор восстанавливающего агента,Вводимый восстанавливающий агентможет представлять собой углеводород,например такой как природный газ,угольная пыль, древесно-угольная пыль,газовая сажа, нефтяной кокс, которыйможет быть очищен, и коксовую мелочь.Температура, требуемая для процес-.са, может легко регулироваться с помощью количества электрической энергии, подаваемой с единицей плазменного газа так что могут поддерживаться оптимальные условия для уменьшения потерь БО,Так как реакционная камера полностью окружена кусковым восстанавливающим агентом, то эффективно предотвращается повторное окисление Яхо,Твердый восстанавливающий агент в кускообразном виде непрерывно подаетсяв зону реакции помере его израсходования.Кусковой восстанавливающий агентможет представлять собой кокс, древесный кокс, нефтяной кокс и/или газовую сажу, а плазменный газ, использующийся в процессе, может состоять из1333229 Составитель Т.ЧиликинаТехред Л.Сердюкова Редактор Г,Гербер Корректор Н.Король Заказ 3853/58 Тираж 455 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035; Москва, Ж, .Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4 использующегося в процессе газа, циркулирующего из реакционной зоны,Твердый восстанавливающий агент может представлять собой порошок,5 превращенный в кусковую форму с помощью связующего, состоящего из С и Н и возможно О, а также сахарозы. На пилотной установке достигается выход не менее 807., в то время как по известному способу он не превышает 502.Формула изобретения 1. Способ получения кремния, включающий восстановление кремнезема в плазменной зоне газового потока, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с . целью упрощения и удешевления способа 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 каче" стве плазменного газа используют пропущенный через злектрическую дугу плазменного генератора газ, отходящий из зоны реакции и содержащий окись углерода и водород.2. Способ по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что дугу в плазменном генераторе генерируют индуктивно.