RU2592629C1 - Способ получения кремния - Google Patents
Способ получения кремния Download PDFInfo
- Publication number
- RU2592629C1 RU2592629C1 RU2015130689/05A RU2015130689A RU2592629C1 RU 2592629 C1 RU2592629 C1 RU 2592629C1 RU 2015130689/05 A RU2015130689/05 A RU 2015130689/05A RU 2015130689 A RU2015130689 A RU 2015130689A RU 2592629 C1 RU2592629 C1 RU 2592629C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- silicon
- irradiation
- decomposition
- processing
- production
- Prior art date
Links
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 8
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims description 5
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 abstract description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 8
- 238000000227 grinding Methods 0.000 abstract description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 abstract description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 abstract description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 abstract 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 7
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 5
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
- 238000004857 zone melting Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургической промышленности, в частности к переработке кремнистых пород при получении полупроводниковых материалов, которые могут быть использованы для изготовления солнечных коллекторов и элементов электронной техники. Способ включает разрушение и переработку кремнистой породы до получения порошкообразного кремнезема, его облучение, очистку и восстановление до кремния, при этом после облучения порошкообразный кремнезем подвергают прокалке при 950-1000°C в защитной или восстановительной среде. Изобретение позволяет увеличить глубину разложения рудных компонентов, воздействуя на кинетику разложения сырьевого материала на ранней стадии получения кремния, снизить концентрацию примесей и энергетические затраты при помоле. 4 табл., 4 пр.
Description
Изобретение относится к металлургической промышленности, в частности к переработке кремнистых пород при получении полупроводниковых материалов, которые могут быть использованы для изготовления солнечных коллекторов и элементов электронной техники.
Известен способ получения кремния, включающий разрушение кремнистых пород на куски, измельчение, обогащение, восстановление кремнезема в электрической печи, химико-металлургическую очистку и получение слитков (Брук В.А., Гаршенин В.В., Курносов А.И. Производство полупроводниковых приборов. Учебник для индивидуального бригадного обучения рабочих на производстве. Изд. 2-е перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1968, с. 49-52).
Недостатком известного способа является то, что при разложении сырьевых компонентов остается повышенное содержание примесей, которые приводят к структурным неоднородностям в слитке и, следовательно, невозможности получения кремния высокой чистоты.
Известен способ получения монокристаллов кремния путем облучения с последующей зонной плавкой в вакууме (SU 793412, МПК С30В 13/06, 30.12.1980).
Недостатком данного способа является то, что облучение кремния проводят тепловыми нейтронами в процессе выращивания монокристаллов, т.е. на позднем этапе формирования структуры твердого тела, что не позволяет получать кремний высокого кристаллографического совершенства.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ получения кремния, включающий разрушение и переработку кремнистой породы до порошкообразного состояния, очистку, облучение гамма квантами или нейтронами и восстановление кремнезема в электрической дуге до получения кремния, химико-металлургическую очистку и измельчение в порошок (RU 2441838, МПК С01В 33/02, C30B 29/06, C30B 30/00, 10.02.2012).
Недостатком прототипа является невозможность обеспечения необходимой глубины разложения и соответственно получения кремния высокой чистоты.
Технический результат сводится к увеличению глубины разложения сырьевых компонентов при помоле, снижению концентрации примесей и энергетических затрат. Это достигается тем, что в способе получения кремния, включающем разрушение и переработку кремнистой породы до порошкообразного состояния, облучение гамма квантами, очистку, согласно изобретению в технологический процесс вводят операцию прокалки с последующим восстановлением до кремния.
Предлагаемый способ позволит увеличить глубину разложения рудных компонентов, воздействуя на кинетику разложения сырьевого материала на ранней стадии получения кремния, снизить концентрацию примесей и энергетические затраты при помоле.
Механизм разрушения твердого тела под действием облучения непосредственно связан с физическими особенностями структуры на атомно-молекулярном уровне. В порошкообразном концентрате облучение способствует созданию дополнительных активных центров, приводящих к ослаблению связи между зернами, а нагрев стимулирует подвижность дефектов, приводящих к разрыву внутримолекулярных связей, образуя зародышевые трещины. По таким микротрещинам разрушение происходит с меньшими затратами энергии при дальнейшем измельчении, обеспечивая выравнивание структуры. Кроме того, измельченное сырье характеризуется высокой открытой пористостью, а выход примесей на поверхность порошковых компонентов облегчает процесс очистки.
Способ получения кремния осуществляют следующим образом.
Кремнистую породу разрушают и перерабатывают до получения порошкообразного кремнезема, подвергают облучению, прокалке. Причем прокалку осуществляют в аргоне или вакууме при 950-1000°С. Затем восстанавливают расплавлением в электропечи до кремния. Полученный после восстановления кремний подвергают химико-металлургической очистке с последующим выращиванием монокристаллов.
Достижение технического результата подтверждается экспериментальными данными, полученными при осуществлении данного способа.
Пример 1. Кремнистую породу разрушают и перерабатывают до получения порошкообразного кремнезема, подвергают облучению, а затем прокалке при 950°С в вакууме, восстанавливают расплавлением в электрической печи и подвергают химико-металлургической очистке с последующим выращиванием монокристаллов (табл. 1).
Пример 2. Кремнистую породу разрушают и перерабатывают до получения порошкообразного кремнезема, подвергают облучению гамма-квантами, а затем прокалке при 950°С в вакууме, восстанавливают расплавлением в электрической печи и подвергают химико-металлургической очистке с последующим выращиванием монокристаллов, (табл. 2).
Пример 3. Кремнистую породу разрушают и перерабатывают до получения порошкообразного кремнезема, подвергают облучению гамма-квантами, а затем прокалке при 1000°С в аргоне, восстанавливают расплавлением в электрической печи и подвергают химико-металлургической очистке с последующим выращиванием монокристаллов (табл. 3).
Пример 4. Кремнистую породу разрушают и перерабатывают до получения порошкообразного кремнезема, подвергают облучению гамма-квантами, а затем прокалке при 1000°С в аргоне, восстанавливают расплавлением в электрической печи и подвергают химико-металлургической очистке с последующим выращиванием монокристаллов.
Прокалка облученного сырья в защитной среде для снятия внутренних напряжений и последующего провоцирования зарождения и раскрепощения примесных включений приводит к существенному изменению зернистости, а последующая обработка в 20% HCl обеспечивает дополнительную очистку от примесей (табл. 4).
Использование предлагаемого способа по сравнению с прототипом позволит снизить энергетические затраты при помоле, увеличить глубину разложения рудных компонентов и уменьшить концентрацию примесей.
Claims (1)
- Способ получения кремния, включающий разрушение и переработку кремнистой породы до получения порошкообразного кремнезема, его облучение, очистку и восстановление до кремния, отличающийся тем, что после облучения порошкообразный кремнезем подвергают прокалке при температурах 950-1000°C в защитной или восстановительной среде.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015130689/05A RU2592629C1 (ru) | 2015-07-23 | 2015-07-23 | Способ получения кремния |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015130689/05A RU2592629C1 (ru) | 2015-07-23 | 2015-07-23 | Способ получения кремния |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2592629C1 true RU2592629C1 (ru) | 2016-07-27 |
Family
ID=56556971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015130689/05A RU2592629C1 (ru) | 2015-07-23 | 2015-07-23 | Способ получения кремния |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2592629C1 (ru) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2055812C1 (ru) * | 1988-12-08 | 1996-03-10 | Элкем А/С | Кремниевый порошок и способ его непрерывного получения |
| RU2441838C1 (ru) * | 2010-10-15 | 2012-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-инновационное предприятие СКГМИ (ГТУ) "Стройкомплект-Инновации" | Способ получения кремния |
| RU128874U1 (ru) * | 2012-12-13 | 2013-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Технологический комплекс для получения монокристаллического кремния |
-
2015
- 2015-07-23 RU RU2015130689/05A patent/RU2592629C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2055812C1 (ru) * | 1988-12-08 | 1996-03-10 | Элкем А/С | Кремниевый порошок и способ его непрерывного получения |
| RU2441838C1 (ru) * | 2010-10-15 | 2012-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-инновационное предприятие СКГМИ (ГТУ) "Стройкомплект-Инновации" | Способ получения кремния |
| RU128874U1 (ru) * | 2012-12-13 | 2013-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Технологический комплекс для получения монокристаллического кремния |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2009126922A3 (en) | Methods and apparatus for recovery of silicon and silicon carbide from spent wafer-sawing slurry | |
| CN109809716B (zh) | 低品位菱镁矿煅烧脱钙除硅制备高纯轻烧氧化镁的方法 | |
| CN102958834A (zh) | 碳化硅粉末和制造碳化硅粉末的方法 | |
| SG11201900068PA (en) | Single crystal silicon plate-shaped body and production method therefor | |
| CN103332694A (zh) | 石英坩埚用原料砂的制备方法 | |
| CN103643295A (zh) | 一种气相法生长氮化铝晶体用原料的制备方法 | |
| JP2018016498A (ja) | 炭化珪素単結晶インゴットの製造方法 | |
| RU2592629C1 (ru) | Способ получения кремния | |
| US1679857A (en) | Recovery of precious minerals | |
| CN116393245A (zh) | 一种石英砂的提纯方法 | |
| RU2441838C1 (ru) | Способ получения кремния | |
| NO331026B1 (no) | Fremgangsmate for fremstilling av hoyrent silisium | |
| JP6037823B2 (ja) | 高純度の炭化ケイ素の製造方法 | |
| CN103979539B (zh) | 利用多晶硅、单晶硅切割废料制备氮化硅/碳化硅的方法 | |
| JP2021511279A5 (ru) | ||
| CN103028481B (zh) | 一种浮选石英中固体包裹体杂质的预处理方法 | |
| CN103949655B (zh) | 一种用化学计量比的原料和溶胶凝胶法制备硅酸铋粉体的方法 | |
| RU2385299C1 (ru) | Способ очистки кварцевого сырья | |
| CN106365161B (zh) | 金刚石提纯方法及其应用 | |
| JP6506910B2 (ja) | 人工水晶の製造方法 | |
| Bu et al. | Study on inhibiting crystallization of fused quartz ceramic materials | |
| ZHANG | Desiliconisation of alkaline leaching solution of roasted stone coal with carbonation method | |
| RU2588627C1 (ru) | Способ рафинирования металлургического кремния | |
| SU631209A1 (ru) | Способ измельчени минералов | |
| Zhu et al. | Effects of magnesium-doping on silicon leaching for solar grade feedstock production |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180724 |