[go: up one dir, main page]

RU2379232C2 - Способ очистки кремнеземного порошка, устройство для его очистки и очищенный кремнеземный порошок - Google Patents

Способ очистки кремнеземного порошка, устройство для его очистки и очищенный кремнеземный порошок Download PDF

Info

Publication number
RU2379232C2
RU2379232C2 RU2008104142/15A RU2008104142A RU2379232C2 RU 2379232 C2 RU2379232 C2 RU 2379232C2 RU 2008104142/15 A RU2008104142/15 A RU 2008104142/15A RU 2008104142 A RU2008104142 A RU 2008104142A RU 2379232 C2 RU2379232 C2 RU 2379232C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
silica powder
fluidized bed
cleaning
magnetic field
fluidized
Prior art date
Application number
RU2008104142/15A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2008104142A (ru
Inventor
Минору КАНДА (JP)
Минору КАНДА
Йосиюки ЦУДЗИ (JP)
Йосиюки Цудзи
Original Assignee
Джапэн Сьюпер Кворц Корпорейшн
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 Джапэн Сьюпер Кворц Корпорейшн filed Critical Джапэн Сьюпер Кворц Корпорейшн
Publication of RU2008104142A publication Critical patent/RU2008104142A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2379232C2 publication Critical patent/RU2379232C2/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/18Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1836Heating and cooling the reactor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • B01J8/42Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed subjected to electric current or to radiations this sub-group includes the fluidised bed subjected to electric or magnetic fields
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03CMAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C1/00Magnetic separation
    • B03C1/02Magnetic separation acting directly on the substance being separated
    • B03C1/28Magnetic plugs and dipsticks
    • B03C1/288Magnetic plugs and dipsticks disposed at the outer circumference of a recipient
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03CMAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C1/00Magnetic separation
    • B03C1/02Magnetic separation acting directly on the substance being separated
    • B03C1/30Combinations with other devices, not otherwise provided for
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03CMAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C1/00Magnetic separation
    • B03C1/32Magnetic separation acting on the medium containing the substance being separated, e.g. magneto-gravimetric-, magnetohydrostatic-, or magnetohydrodynamic separation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02Silicon
    • C01B33/037Purification
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C1/00Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels
    • C03C1/02Pretreated ingredients
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008Controlling the process
    • B01J2208/00017Controlling the temperature
    • B01J2208/00389Controlling the temperature using electric heating or cooling elements
    • B01J2208/00407Controlling the temperature using electric heating or cooling elements outside the reactor bed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008Controlling the process
    • B01J2208/00017Controlling the temperature
    • B01J2208/00389Controlling the temperature using electric heating or cooling elements
    • B01J2208/00415Controlling the temperature using electric heating or cooling elements electric resistance heaters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03CMAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C2201/00Details of magnetic or electrostatic separation
    • B03C2201/16Magnetic separation of gases from gases, e.g. oxygen from air
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03CMAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C2201/00Details of magnetic or electrostatic separation
    • B03C2201/18Magnetic separation whereby the particles are suspended in a liquid

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

Изобретение может быть использовано при получении исходного материала для кварцевых тиглей и наполнителей для пластиковой упаковки. Способ очистки кремнеземного порошка включает перевод кремнеземного порошка в псевдоожиженное состояние, введение очистительного газа, содержащего газообразные галоген и/или галогеноводород, в контакт с кремнеземным порошком в псевдоожиженном состоянии, помещенным в область магнитного поля, при температуре 1000-1300°С. При этом кремнеземный порошок подвергается воздействию разности потенциалов электрического поля, которое генерируется при перемещении кремнеземного порошка, с получением очищенного кремнеземного порошка. Устройство 10 для очистки кремнеземного порошка включает псевдоожиженный слой для псевдоожижения кремнеземного порошка или реакционную емкость для приема псевдоожиженного кремнеземного порошка 11, средство для введения очистительного газа через донную плиту 14 с вентиляционными отверстиями, средство для нагрева 12 и средство 13 для создания магнитного поля напряженностью 10 гаусс или более. Изобретение позволяет очистить кремнеземный порошок от значительного количества ионных примесей в течение короткого времени, 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу очистки кремнеземного порошка, устройству для его очистки и очищенному кремнеземному порошку.
Уровень техники
Кремнеземный порошок используется в качестве исходного материала для наполнителя для пластиковой упаковки, такой как IC, LSI и т.п. или для порошкового исходного материала для кварцевого тигля, используемого для вытягивания монокристалла кремния для полупроводникового материала. В случае содержания в этих кремневых порошках примесей последние отрицательно влияют на полупроводниковый продукт, вследствие чего существует потребность в очищенном кремнеземном порошке с малым количеством примесей.
Что касается способа очистки кремнеземного порошка, в выложенной японской патентной заявке №06-40713, например, раскрыт способ, включающий: введение в кремнеземный порошок газа, содержащего хлор или соединение хлора, при температуре от 1000 до 1500°С, в результате чего кремнеземный порошок псевдоожижается, и псевдоожиженный кремнеземный порошок дегидратируется. Далее в выложенной японской патентной заявке №08-290911 раскрыт способ, включающий: непрерывную подачу кварцевого порошка во вращающуюся печь; введение смеси газов из хлористого водорода и хлора в печь таким образом, чтобы он контактировал с кварцевым порошком;
и хлорирование содержащегося в кварцевом порошке щелочного металла, в результате чего тот испаряется и удаляется. Кроме того, в японском переводе международной заявки РСТ №2002-544102 раскрыт способ, включающий: псевдоожижение кремнеземного порошка с помощью хлорсодержащего обработочного газа с целью удаления металлических примесей.
С другой стороны, в прошедшем экспертизу японском патенте №07-14822 раскрыт способ электролитической очистки, включающий: воздействие на твердое кварцевое стекло постоянным током высокого напряжения с целью перемещения щелочных металлов и т.п. в сторону катода и очистки кварцевого стекла. В выложенной японской патентной заявке №2004-307222 раскрыт пример, в котором электролитическая очистка применена к кварцевому стеклянному тиглю. Кроме того, в выложенной японской патентной заявке №2003-119018 раскрывается способ очистки кварцевого порошка, включающий: приложение высокого напряжения к кварцевому порошку так, чтобы зарядить адсорбированные на кварцевом порошке примесные частицы и электростатическое разделение кварцевого порошка.
В традиционных способах псевдоожижения кремнеземного порошка с помощью очистительного газа с целью удаления примесей в качестве очистительного газа во многих способах используют газообразный хлор и во многих способах используют также газ с добавкой водорода. Однако, хотя способ с использованием газообразного водорода позволяет проводить очистку за короткое время, возникают проблемы, связанные с трудностью регулирования концентрации газа, поскольку газообразный водород представляет опасность взрывной реакции и обращение с водородом также представляет трудности. Кроме того, для повышения скорости реакции необходимо устанавливать высокую температуру обработки, порядка 1300°С или выше.
С другой стороны, хотя способ применения в качестве очистительного газа газообразного хлора или газообразного хлористого водорода высокоэффективен высокий эффект в отношении удаления примесей, очистка требует значительного времени. Кроме того, с целью проведения очистки в течение приемлемого времени, температуру очистки для достижения ее высокой эффективности необходимо устанавливать равной 1250°С или выше. Таким образом, существует проблема производительности. Наряду с этим традиционный способ электролитической очистки также требует длительного времени обработки.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение решает описанные выше проблемы в традиционном способе очистки кремнеземного порошка и целью настоящего изобретения является предложение способа обработки, имеющего прекрасную степень очистки, которая делает возможным удаление из кремнеземного порошка значительного количества ионных примесей в течение короткого времени, устройства для очистки и очищенного кремнеземного порошка.
Настоящее изобретение относится к способу очистки кремнеземного порошка, устройству для очистки и очищенному кремнеземному порошку, имеющим следующие составляющие элементы.
(1) Способ очистки кремнеземного порошка, включающий: перевод кремнеземного порошка в псевдоожиженное состояние; введение очистительного газа в контакт с кремнеземным порошком в псевдоожиженном состоянии при высокой температуре; и удаление примесных компонентов кремнеземного порошка, где кремнеземный порошок в псевдоожиженном состоянии помещают в магнитное поле и вводят в контакт с очистительным газом, подвергая при этом кремнеземный порошок воздействию разности потенциалов электрического поля, которое генерируется при перемещении кремнеземного порошка.
(2) Способ очистки кремнеземного порошка согласно описанному выше (1), в котором кремнеземный порошок в псевдоожиженном состоянии помещают в магнитное поле 10 гаусс или более и вводят в контакт с очистительным газом при температуре 1000°С или выше.
(3) Способ очистки кремнеземного порошка согласно описанному выше (1) или (2), в котором очистительный газ содержит газообразный галоген или/и газообразный галогеноводород.
(4) Способ очистки кремнеземного порошка согласно любому из описанных выше (1)-(3), в котором температура очистки составляет от 1000°С или выше до 1300°С или ниже.
(5) Устройство для очистки кремнеземного порошка, включающее: псевдоожиженный слой для псевдоожижения кремнеземного порошка или реакционную емкость для приема псевдоожиженного кремнеземного порошка; средство для введения очистительного газа в псевдоожиженный слой или реакционную емкость; средство для нагрева в псевдоожиженном слое или реакционной емкости от 1000 до 1300°С; и средство для создания в псевдоожиженном слое или в реакционной емкости магнитного поля 10 гаусс или более.
(6) Устройство для очистки кремнеземного порошка согласно описанному выше (5), в котором псевдоожиженный слой обладает функцией реакционной емкости, нижняя часть вертикального цилиндрического псевдоожиженного слоя отделена донной плитой, имеющей множество отверстий для воздуха, кремнеземный порошок подают на верхнюю сторону донной плиты, на нижней стороне донной плиты имеется входное отверстие для очистительного газа, а на верхней стороне псевдоожиженного слоя имеется отверстие для выхода газа;
где на внешней периферии псевдоожиженного слоя имеется нагреватель, а на наружной стороне нагревателя установлено средство для образования магнитного поля;
где кремнеземный порошок в псевдоожиженном слое переводится в псевдоожиженное состояние с помощью очистительного газа, подаваемого через нижнюю часть псевдоожиженного слоя;
где внутренняя часть псевдоожиженного слоя нагревается от 1000°С или выше до 1300°С или ниже; и где магнитное поле 10 гаусс или более создается с помощью средства для создания магнитного поля.
(7) Очищенный кремнеземный порошок, в котором примесные компоненты удалены с помощью очистительного способа согласно любому из описанных выше (1)-(4).
Согласно способу очистки настоящего изобретения, кремнеземный порошок в псевдоожиженном состоянии помещают в магнитное поле 10 гаусс или более при температуре 1000°С или выше для того, чтобы создать разность потенциалов в электрическом поле, генерируемом в результате перемещения кремнеземного порошка, и вводят его в контакт с очистительным газом. При этом электрическое поле индуцирует появление в кремнеземном порошке ионных примесных компонентов, диффундирующих на поверхность порошка и легко реагирующих с очистительным газом. Благодаря этому в течение короткого времени может быть достигнута высокая степень очистки. Примесные компоненты реагируют с очистительным газом и удаляются за пределы системы в виде газообразных соединений.
Краткое описание чертежей
На чертеже представлен схематический вид, иллюстрирующий очистительное устройство настоящего изобретения.
Лучший вариант осуществления изобретения
Далее изобретение описывается на конкретных примерах.
Способ очистки настоящего изобретения характеризуется следующим: перевод кремнеземного порошка в псевдоожиженное состояние; введение очистительного газа в контакт с кремнеземным порошком в псевдоожиженном состоянии при высокой температуре; и удаление примесных компонентов кремнеземного порошка, где кремнеземный порошок в псевдоожиженном состоянии помещают в магнитное поле и вводят в контакт с очистительным газом, подвергая при этом кремнеземный порошок воздействию разности потенциалов электрического поля, которое генерируется в результате перемещения кремнеземного порошка.
Предпочтительно, способ очистки настоящего изобретения характеризуется следующим: перевод кремнеземного порошка в псевдоожиженное состояние; введение очистительного газа в контакт с кремнеземным порошком в псевдоожиженном состоянии при высокой температуре; и удаление примесных компонентов кремнеземного порошка, где кремнеземный порошок в псевдоожиженном состоянии помещают в магнитное поле 10 гаусс или более и вводят в контакт с очистительным газом при температуре 1000°С или выше.
В способе очистки настоящего изобретения кремнеземный порошок в псевдоожиженном состоянии помещают в магнитное поле. Кремнеземный порошок в псевдоожиженном состоянии, помещенный в магнитное поле, генерирует электрическое поле на основании закона Флеминга за счет перемещения порошка и при этом на кремнеземный порошок действует разность электрических потенциалов. В результате этого электрическое поле индуцирует в кремнеземном порошке ионные примесные компоненты, которые диффундируют на поверхность порошка. Благодаря этому примесные компоненты легко реагируют с очистительным газом и высокая степень очистки может быть достигнута в течение короткого времени.
Для того чтобы кремнеземный порошок легко перемещался в магнитном поле, его поддерживают в псевдоожиженном состоянии. При этом псевдоожиженное состояние настоящего изобретения включает в себя не только состояние, необходимое для осуществления конвекции, но также и состояние, включающее в себя состояние текучести, в котором кремнеземный порошок может свободно перемещаться.
Подходящим является магнитное поле 10 гаусс или более. Если магнитное поле меньше 10 гаусс, эффект ускорения диффузии примесных компонентов невысок и эффективность очистки возрастает незначительно. Более предпочтительно использовать магнитное поле от 10 гаусс или более до 150 гаусс или менее. В этих пределах может быть достигнут хороший эффект очистки.
Далее, температура реакции при контактировании псевдоожиженного кремнеземного порошка с очистительным газом составляет преимущественно от 1000°С или выше до 1300°С или ниже. Если температура реакции ниже 1000°С, содержащиеся в кремнеземном порошке примесные компоненты не перемещаются по ионному механизму, по причине чего скорость диффузии примесных компонентов к поверхности порошка заметно не повышается. Если же температура реакции выше 1300°С, становятся высокими производственные расходы, связанные с проведением процесса при высокой температуре. В способе очистки настоящего изобретения превосходная степень очистки может быть получена при температуре вблизи 1200°С.
Чтобы содержащиеся в кремнеземном порошке примесные компоненты диффундировали и перемещались на поверхность порошка, необходимо произвести псевдоожижение кремнеземного порошка и поместить его в магнитное поле. С целью псевдоожижения кремнеземного порошка и помещения его в магнитное поле кремнеземный порошок вводят, например, в псевдоожиженный слой, содержащий средство для создания магнитного поля, и через псевдоожиженный слой продувают воздух или инертный газ с целью псевдоожижения кремнеземного порошка и, таким образом, в псевдоожиженном слое возникает магнитное поле. Далее, если используют емкость в форме циклона, имеющую средство для создания магнитного поля, кремнеземный порошок вдувают в эту емкость вместе с воздухом или инертным газом с целью псевдоожижения порошка и при этом может быть применено магнитное поле. Помимо этого, для псевдоожижения кремнеземного порошка может быть использован очистительный газ.
Что касается очистительного газа, этот газ позволяет газифицировать примесные компоненты в результате реакции, протекающей на поверхности порошка. Более конкретно, могут быть, например, использованы газообразный галоген, такой как газообразный хлор и т.п., и газообразный галогеноводород, такой как хлористый водород и т.п. Очистительный газ либо вводят в кремнеземный порошок, псевдоожиженный в магнитном поле, либо же кремнеземный порошок псевдоожижают в магнитном поле с помощью очистительного газа. Благодаря этому ускоряется диффузия содержащихся в кремнеземном порошке примесных компонентов, приводящая к перемещению примесных компонентов на поверхность порошка. В результате этого примесные компоненты контактируют и реагируют с очистительным газом на поверхности порошка, превращаясь в газообразные хлориды и подобные им продукты и удаляются.
Согласно способу очистки настоящего изобретения, в течение короткого времени может быть получен очищенный кремнеземный порошок, содержащий исключительно мало примесных компонентов. Из всех примесных компонентов щелочной примесный компонент является тем примесным компонентом, для которого проявляется наиболее высокая степень очистки, поскольку он очень часто перемещается в ионной форме при высокой температуре. В частности, в высшей степени эффективно удаление Li, который обладает высокой степенью ионизации.
При осуществлении способа очистки настоящего изобретения может быть, например, использовано устройство для очистки, включающее: псевдоожиженный слой для псевдоожижения кремнеземного порошка или реакционную емкость для приема псевдоожиженного кремнеземного порошка; средство для ввода очистительного газа в псевдоожиженный слой или реакционную емкость; средство для нагрева псевдоожиженного слоя или реакционной емкости до температуры от 1000 до 1300°С; и средство для создания в псевдоожиженном слое или реакционной емкости магнитного поля 10 гаусс или более.
Псевдоожиженный слой в устройстве настоящего изобретения может обладать функцией реакционной емкости. Например, при использовании вертикального цилиндрического псевдоожиженного слоя нижняя часть его отделена донной плитой, имеющей множество отверстий для воздуха, кремнеземный порошок подается на верхнюю сторону донной плиты, на нижней стороне донной плиты имеется входное отверстие для очистительного газа, а на верхней стороне псевдоожиженного слоя имеется отверстие для выхода газа. С другой стороны, на внешней периферии псевдоожиженного слоя имеется нагреватель, а на наружной стороне нагревателя установлено средство для образования магнитного поля. Кремнеземный порошок в псевдоожиженном слое переводят в псевдоожиженное состояние с помощью очистительного газа, внутреннюю часть псевдоожиженного слоя нагревают от 1000°С или выше до 1300°С или ниже и создают магнитное поле 10 гаусс или более с помощью средства для создания магнитного поля. Далее, примесь в кремнеземном порошке реагирует с очистительным газом, в результате чего она испаряется. Образующиеся в результате реакции газы выводятся из псевдоожиженного слоя с непрореагировавшим очистительным газом.
Наряду с этим, перед вводом очистительного газа возможно использование другого газового потока, а именно воздуха, предварительно вводимого с кремнеземным порошком через входное отверстие для очистительного газа с целью псевдоожижения кремнеземного порошка, после чего в псевдоожиженный слой вместо воздуха вводится очистительный газ, либо же очистительный газ вводится в псевдоожиженный слой вместе с воздухом.
Что касается реакционных условий, очистительный газ может контактировать с кремнеземным порошком, например, в концентрации от 1 до 15% при 1000-1300°С в течение времени от 60 до 90 мин.
Далее вместо описанного выше устройства может использоваться емкость в форме циклона. В этой емкости устанавливают температуру от 1000 до 1300°С и в области, включающей в себя внутреннюю часть этой емкости, создают магнитное поле 10 гаусс или более. Кремнеземный порошок вводится в емкость вместе с воздухом, в результате чего происходит псевдоожижение кремнеземного порошка. После этого в емкость вдувают очистительный газ так, чтобы он реагировал с примесными компонентами кремнеземного порошка. Образующиеся в результате реакции газы выводятся из реакционной емкости вместе с непрореагировавшим очистительным газом.
Пример устройства для осуществления способа очистки настоящего изобретения проиллюстрирован на фиг.1. Как иллюстрируется на фиг.1 очистительное устройство 10 включает в себя вертикальный цилиндрический псевдоожиженный слой 11 и нагреватель 12, охватывающий псевдоожиженный слой 11. На обеих сторонах псевдоожиженного слоя 11, включая нагреватель 12, имеется пара магнитов 13. Псевдоожиженный слой 11 формируется кварцевой трубой и включает в себя входное отверстие для очистительного газа в нижней части трубы и выходное отверстие в ее верхней части. Кроме того, псевдоожиженный слой 11 включает в себя донную плиту 14, а в донной плите 14 выполнено множество вентиляционных отверстий.
Когда со стороны нижней части псевдоожиженного слоя 11 вводится очистительный газ, этот газ проходит в направлении верхней части псевдоожиженного слоя 11 через вентиляционные отверстия донной плиты,14, в результате чего происходит псевдоожижение кремнеземного порошка 15, хранящегося на верхней стороне донной плиты, 14, и затем выводится через выводное отверстие в верхней части псевдоожиженного слоя. С другой стороны, внутренняя часть псевдоожиженного слоя нагревается до примерно 1200°С нагревателем 12 и в псевдоожиженном слое с помощью магнитов 13 создается магнитное поле 10 гаусс или более.
Возвращаясь к кремнеземному порошку, который хранился перед его переводом в псевдоожиженное состояние с помощью очистительного газа, кремнеземный порошок перемещается в магнитном поле 10 гаусс или более, в результате чего генерируется электрическое поле и на кремнеземный порошок воздействует разность потенциалов. Благодаря этому ионные примесные компоненты в кремнеземном порошке, например ион лития и т.п., направляются электрическим полем на поверхность порошка, вступают в контакт и реагируют с очистительным газом при высокой температуре порядка 1200°С, образуя хлорид, который превращается в газ. Газифицированный хлорид удаляется из кремнеземного порошка.
Пример
Кремнеземный порошок был подвергнут очистительной обработке, включающей следующие стадии: помещение 20 кг кремнеземного порошка со средним диаметром частиц 220 мкм в кварцевую реакционную емкость с внутренним диаметром 250 мм; создание псевдоожиженного слоя с использованием воздуха в качестве газа-носителя; создание магнитного поля в псевдоожиженной области; и ввод очистительного газа в емкость при высокой температуре (пример). Параллельно с этим кремнеземный порошок был подвергнут очистительной обработке при вводе очистительного газа без создания в псевдоожиженной области магнитного поля (пример сравнения). Сравнительные результаты этих обработок показаны в таблице. Согласно примеру настоящего изобретения, при времени обработки 1 час содержание каждого щелочного металла составляло 0,15 ppm или меньше и в отдельных случаях 0,05 ppm или меньше. В частности, в основном удалялся Li. С другой стороны, содержания щелочных металлов в примере сравнения составляли 0,3 ppm или больше и, в частности, трудно удалялся Li.
Figure 00000001
Промышленная применимость
Способ обработки настоящего изобретения позволяет достичь высокой степени очистки при температуре от 1000 до 1300°С, которая ниже средней температуры обработки в традиционных газоочистительных способах. Таким образом, имеется преимущество в том, что энергетические расходы являются низкими. Кроме того, если в качестве очистительного газа используется газообразный хлор, отсутствует опасность взрыва, благодаря чему работа может проводиться в безопасных условиях.

Claims (5)

1. Способ очистки кремнеземного порошка, включающий:
перевод кремнеземного порошка в псевдоожиженное состояние;
введение очистительного газа в контакт с кремнеземным порошком в псевдоожиженном состоянии при температуре очистки с целью удаления примесных компонентов кремнеземного порошка, в котором кремнеземный порошок в псевдоожиженном состоянии помещают в магнитное поле, в котором температура очистки составляет от 1000 до 1300°С, в котором очистительный газ содержит газообразный галоген или/и газообразный галогеноводород и в котором кремнеземный порошок вводят в контакт с очистительным газом, в процессе чего кремнеземный порошок подвергается воздействию разности потенциалов электрического поля, которое генерируется при перемещении кремнеземного порошка.
2. Способ очистки кремнеземного порошка по п.1, в котором кремнеземный порошок в псевдоожиженном состоянии помещают в магнитное поле 10 гаусс или более и вводят в контакт с очистительным газом при температуре 1000°С или выше.
3. Устройство для очистки кремнеземного порошка, включающее псевдоожиженный слой для псевдоожижения кремнеземного порошка или реакционную емкость для приема псевдоожиженного кремнеземного порошка, средство для введения очистительного газа в псевдоожиженный слой или реакционную емкость, средство для нагрева псевдоожиженного слоя или реакционной емкости от 1000 до 1300°С и средство для создания в псевдоожиженном слое или в реакционной емкости магнитного поля 10 гаусс или более.
4. Устройство для очистки по п.3, в котором псевдоожиженный слой обладает функцией реакционной емкости, нижняя часть вертикального цилиндрического псевдоожиженного слоя отделена донной плитой, имеющей множество отверстий для воздуха, кремнеземный порошок подается на верхнюю сторону донной плиты, на нижней стороне донной плиты имеется входное отверстие для очистительного газа, а на верхней стороне псевдоожиженного слоя имеется отверстие для выхода газа; в котором на внешней периферии псевдоожиженного слоя имеется нагреватель, а на наружной стороне нагревателя установлено средство для образования магнитного поля; в котором кремнеземный порошок в псевдоожиженном слое переводят в псевдоожиженное состояние с помощью очистительного газа; в котором внутреннюю часть псевдоожиженного слоя нагревают от 1000 до 1300°С; и в котором создают магнитное поле 10 гаусс или более с помощью средства для создания магнитного поля.
5. Очищенный кремнеземный порошок, в котором примесные компоненты удалены с помощью способа очистки согласно любому из пп.1 и 2.
RU2008104142/15A 2005-10-28 2006-10-25 Способ очистки кремнеземного порошка, устройство для его очистки и очищенный кремнеземный порошок RU2379232C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005313795 2005-10-28
JP2005-313795 2005-10-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008104142A RU2008104142A (ru) 2009-08-10
RU2379232C2 true RU2379232C2 (ru) 2010-01-20

Family

ID=37967912

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008104142/15A RU2379232C2 (ru) 2005-10-28 2006-10-25 Способ очистки кремнеземного порошка, устройство для его очистки и очищенный кремнеземный порошок

Country Status (7)

Country Link
US (3) US7935326B2 (ru)
EP (1) EP1942078B1 (ru)
KR (1) KR101145339B1 (ru)
CN (1) CN101296864B (ru)
RU (1) RU2379232C2 (ru)
TW (1) TWI370801B (ru)
WO (1) WO2007049811A1 (ru)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104340981A (zh) * 2013-08-09 2015-02-11 新沂市中大石英科技有限公司 一种高纯石英砂制备方法
CN104353548B (zh) * 2013-10-21 2016-12-07 东莞市长安东阳光铝业研发有限公司 一种高纯石英砂磁选除铁工艺
CN104383865B (zh) * 2014-11-20 2016-09-21 江苏科技大学 一种磁流化床装置及使用该装置的控制方法和试验方法
CN106622645B (zh) * 2017-01-17 2018-02-06 西华大学 一种低能耗磁式带电粒子回收装置
CN107243408A (zh) * 2017-07-25 2017-10-13 安徽正丰再生资源有限公司 一种二氧化硅高效提纯装置
CN107297273A (zh) * 2017-07-25 2017-10-27 安徽正丰再生资源有限公司 一种二氧化硅生产用提纯装置
CN107934973A (zh) * 2017-11-24 2018-04-20 上海麟敏信息科技有限公司 一种由农业废弃物制备植物性硅的方法及装置
RU2691344C1 (ru) * 2018-09-10 2019-06-11 Вадим Георгиевич Кузьмин Способ очистки зерен кварца и зерно кварца, полученное согласно способу
US11097340B2 (en) * 2018-11-19 2021-08-24 Hamilton Sundstrand Corporation Powder cleaning systems and methods
EP3763682A1 (en) 2019-07-12 2021-01-13 Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG Purification of quartz powders by removal of microparticles of refractory materials
KR20230150344A (ko) * 2021-03-31 2023-10-30 덴카 주식회사 실리카 분말 및 그 제조 방법
CN115501849B (zh) * 2022-10-08 2025-02-07 冷水江三A新材料科技有限公司 一种沉淀二氧化硅生产纯化装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4956059A (en) * 1988-10-29 1990-09-11 Heraeus Quarzschmelze Gmbh Process for the purification of granular silicon dioxide
RU2017690C1 (ru) * 1991-05-14 1994-08-15 Кораго Алексей Александрович Способ обогащения жильного кварца
JP2001261352A (ja) * 2000-03-17 2001-09-26 Mitsubishi Materials Corp 石英粉末の精製方法と装置
JP2001328807A (ja) * 2000-03-17 2001-11-27 Mitsubishi Materials Corp 石英粉末の精製方法と装置およびその石英ガラス製品
RU2198138C2 (ru) * 1999-05-07 2003-02-10 Хераеус Кварцглас Гмбх Унд Ко. Кг СПОСОБ ОЧИСТКИ ЧАСТИЦ SiO2, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА И ЗЕРНО, ПОЛУЧЕННОЕ СОГЛАСНО СПОСОБУ
JP2003119018A (ja) * 2001-10-11 2003-04-23 Japan Siper Quarts Corp 石英粉の精製方法および精製石英ルツボ
RU2220117C1 (ru) * 2002-07-17 2003-12-27 Московский государственный горный университет Способ очистки кварца

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2765075A (en) * 1955-03-16 1956-10-02 Centrijig Corp Method for mineral separation
US4115927A (en) * 1975-09-03 1978-09-26 Exxon Research & Engineering Co. Process for operating a magnetically stabilized fluidized bed
FR2446669A1 (fr) * 1979-01-17 1980-08-14 Bienvenu Gerard Procede et dispositif de mise en oeuvre de transferts de matiere de reactions physiques et/ou chimiques ou de transferts thermiques dans un milieu fluide
US4780113A (en) * 1987-10-16 1988-10-25 Exxon Chemical Patents Inc. Isomobility focusing in a magnetically stabilized fluidized bed
CN1021902C (zh) * 1990-01-12 1993-08-25 昆明工学院 硅藻土絮凝磁重分离提纯方法
JP3304131B2 (ja) 1992-07-21 2002-07-22 ジャパンスーパークォーツ株式会社 石英粉の脱水方法
JP2565285B2 (ja) 1993-06-15 1996-12-18 日本電気株式会社 半導体装置の製造装置
JP2888275B2 (ja) 1995-04-14 1999-05-10 ヘラウス・クワルツグラス・ゲーエムベーハー 石英粉の連続精製方法
JP4339003B2 (ja) 2003-04-02 2009-10-07 ジャパンスーパークォーツ株式会社 石英ガラスルツボの製造方法
JP2005231983A (ja) * 2004-02-23 2005-09-02 Sumitomo Electric Ind Ltd ガラス体の高純度化方法及び装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4956059A (en) * 1988-10-29 1990-09-11 Heraeus Quarzschmelze Gmbh Process for the purification of granular silicon dioxide
RU2017690C1 (ru) * 1991-05-14 1994-08-15 Кораго Алексей Александрович Способ обогащения жильного кварца
RU2198138C2 (ru) * 1999-05-07 2003-02-10 Хераеус Кварцглас Гмбх Унд Ко. Кг СПОСОБ ОЧИСТКИ ЧАСТИЦ SiO2, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА И ЗЕРНО, ПОЛУЧЕННОЕ СОГЛАСНО СПОСОБУ
JP2001261352A (ja) * 2000-03-17 2001-09-26 Mitsubishi Materials Corp 石英粉末の精製方法と装置
JP2001328807A (ja) * 2000-03-17 2001-11-27 Mitsubishi Materials Corp 石英粉末の精製方法と装置およびその石英ガラス製品
JP2003119018A (ja) * 2001-10-11 2003-04-23 Japan Siper Quarts Corp 石英粉の精製方法および精製石英ルツボ
RU2220117C1 (ru) * 2002-07-17 2003-12-27 Московский государственный горный университет Способ очистки кварца

Also Published As

Publication number Publication date
KR20080059372A (ko) 2008-06-27
TW200728200A (en) 2007-08-01
CN101296864B (zh) 2011-05-25
WO2007049811A1 (ja) 2007-05-03
EP1942078A1 (en) 2008-07-09
RU2008104142A (ru) 2009-08-10
CN101296864A (zh) 2008-10-29
US20110165054A1 (en) 2011-07-07
TWI370801B (en) 2012-08-21
EP1942078A4 (en) 2011-01-19
US20110165028A1 (en) 2011-07-07
US8506890B2 (en) 2013-08-13
US20090257939A1 (en) 2009-10-15
EP1942078B1 (en) 2014-12-03
KR101145339B1 (ko) 2012-05-14
US7935326B2 (en) 2011-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8506890B2 (en) Method for purification of silica particles, purifier, and purified silica particles
TW203631B (ru)
US20190210882A1 (en) System and Method for Producing High Purity Particulate Graphite
JP3140787B2 (ja) チタン含有物質の塩素化工程からの排気流のプラズマ酸化
RU2125019C1 (ru) Способ обработки диссоциированного циркона
US20100150789A1 (en) Systems for producing silicon tetrafluoride from fluorosilicates in a fluidized bed reactor
US3721066A (en) Process for recovery of acid gases
WO2011001919A1 (ja) シリコンの製造方法、シリコンおよび太陽電池用パネル
RU2261761C1 (ru) Способ удаления примесей из кремнийсодержащих остатков
CN1192191A (zh) 处理含金属材料的火法冶金工艺
GB2302684A (en) Passivating silicon fines and salvaging chlorosilane values therefrom
CN101137575B (zh) 高纯硅的制备方法
JP4866206B2 (ja) シリカ粒子の精製方法と精製装置および精製シリカ粒子
CN1343261A (zh) 加工材料及其相关的改进
JP4557441B2 (ja) 石英粉末の精製方法と装置およびその石英ガラス製品
RU2022914C1 (ru) Способ получения фтористого водорода
GB986660A (en) Improvement in the vapour phase oxidation of titanium tetrahalide to produce rutile pigment
JP3958789B2 (ja) テトラフルオロエチレンの製造法
JPH075288B2 (ja) 分割されたけい素をプラズマの下で精製する方法
US1111881A (en) Method for making alkali-silico-aluminate richer in alkali than feldspar.
JP2006037133A (ja) 高純度ハフニウム材の製造方法及びこの方法により得られた高純度ハフニウム材、並びにスパッタリングターゲット
RU2314254C1 (ru) Способ получения высокодисперсного порошка диоксида кремния
CN101056822A (zh) 内含碱金属的富勒烯类的分离剂、从富勒烯类中除去碱金属及其化合物的方法、内含碱金属的富勒烯类的精制方法和制造方法及其系统
EP0169506A2 (en) Purification of aluminum chloride
GB786800A (en) Improvements in methods and apparatus for the manufacture of anhydrous uranium fluoride and the like

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20131026