BRPI1005443B1 - Método para a produção de silício de elevada pureza - Google Patents
Método para a produção de silício de elevada pureza Download PDFInfo
- Publication number
- BRPI1005443B1 BRPI1005443B1 BRPI1005443-0A BRPI1005443A BRPI1005443B1 BR PI1005443 B1 BRPI1005443 B1 BR PI1005443B1 BR PI1005443 A BRPI1005443 A BR PI1005443A BR PI1005443 B1 BRPI1005443 B1 BR PI1005443B1
- Authority
- BR
- Brazil
- Prior art keywords
- silicon
- heat treatment
- aqueous solution
- leaching step
- calcium
- Prior art date
Links
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 42
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 41
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000002386 leaching Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 13
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 12
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 8
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910021346 calcium silicide Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 7
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 3
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 229940043430 calcium compound Drugs 0.000 description 1
- 150000001674 calcium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- C01B33/02—Silicon
- C01B33/037—Purification
-
- 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
- C01B33/02—Silicon
-
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/80—Compositional purity
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
método para a produção de silício de elevada pureza. a presente invenção se refere a um método para a produção de silício de elevada pureza que compreende prover silício em fusão contendo de 1 a 10% em peso de cálcio, vazar o silício em fusão, triturar o silício e submeter o silício triturado a urna primeira etapa de lixiviação em urna solução aquosa de hcl e/ou hcl +fecl3 e a uma segunda etapa de lixiviação em urna solução aquosa de hf e hn03. as partículas de silício lixiviadas são depois disso submetidas a um tratamento térmico a urna temperatura de entre 1250°c e 1420°c por um período de pelo menos 20 minutos e o silício que passou pelo tratamento térmico é submetido a uma terceira etapa de lixiviação em urna solução aquosa de hf e hno3.
Description
[001] A presente invenção se refere a um método para a produção de silício de elevada pureza.
[002] A partir da patente U.S. N°. 4.539.194 é conhecido um método para a produção de silício puro onde um ou mais compostos de cálcio são adicionados ao silício em fusão de tipo metalúrgico em uma quantidade suficiente para prover silício em fusão contendo de cerca de 1,0 a cerca de 10,0 % em peso de cálcio. O silício ligado a cálcio é moldado e o silício solidificado é pré-triturado e depois é submetido a uma etapa de lixiviação usando uma solução aquosa de FeCb, e HC1. Esta primeira etapa de lixiviação causa a desintegração no silício e onde o grão de silício resultante depois da lavagem é submetido a uma segunda etapa de lixiviação com uma solução aquosa de HF e HNO3. Quando 0 silício em fusão ligado com cálcio é solidificado a parte principal do cálcio se solidifica como uma fase cálcio- silicieto ao longo dos limites do grão de silício. Esta fase cálcio-silicieto também contém a maior parte de outros elementos com impurezas contidos no silício de tipo metalúrgico, particularmente ferro, alumínio, titânio, vanádio, cromo e outros. A fase cálcio-silicieto contendo estas impurezas se dissolve durante as etapas de lixiviação e os elementos com impurezas contidos na fase cálcio-silicieto são desse modo removidos das partículas de silício. Resultados muito bons são obtidos através do método da patente U.S. N°. 4.539.194. Foi verificado, entretanto que nem toda a fase cálcio-silicieto aparece nos limites dos grãos do silício solidificado. Alguma da fase cálcio- silicieto é isolada dentro dos grãos de silício e em canais estreitos e não está consequentemente disponível para as soluções ácidas durante as etapas de lixiviação da patente U.S. 4.539.194.
[003] Existe desse modo uma necessidade para um método para refinar adicionalmente o silício purificado pelo método da patente U.S. 4.539.194.
[004] A presente invenção desse modo se refere a um método para a produção de silício de elevada pureza compreendendo prover silício em fusão contendo de 1 a 10 % em peso de cálcio, vazar o silício em fusão, triturar o silício e submeter o silício triturado a uma primeira etapa de lixiviação em uma solução aquosa de HC1 e/ou HC1 + FeCF, e a uma segunda etapa de lixiviação em uma solução aquosa de HF e HNO3, o referido método sendo caracterizado pelo fato de que as partículas de silício lixiviadas são submetidas a um tratamento térmico a uma temperatura de entre 1250°C e 1420°C por um período de pelo menos 20 minutos e submeter o silício que passou pelo tratamento térmico a uma terceira etapa de lixiviação em uma solução aquosa de HF e HNO3.
[005] Preferivelmente o tratamento térmico é realizado a uma temperatura acima de 1300°C e mais preferivelmente a uma temperatura acima de 1400°C.
[006] Preferivelmente as partículas de silício são lavadas com água depois da terceira etapa de lixiviação.
[007] O tratamento térmico pode ser realizado ou como um processo de batelada ou continuamente. Um tratamento térmico contínuo pode, por exemplo, ser realizado em um forno de túnel com uma correia de movimento horizontal.
[008] Foi verificado surpreendentemente que durante o tratamento térmico a fase cálcio-silicieto e fase FeSÍ2 permanece contendo fundidos de elementos impuros que migram para a superfície das partículas de silício. Além disso, outras fases silicieto se formam durante o tratamento térmico, tais como, CU3SÍ, NÍSÍ2, CuFeSi, FeNiCuSi e outros também migram para a superfície das partículas de silício. As fases que migraram para a superfície das partículas de silício são em seguida dissolvidas em uma terceira etapa de lixiviação resultando em partículas de silício muito puras após a terceira etapa de lixiviação. Acredita-se que a temperaturas abaixo do ponto de fusão do silício a migração das fases silicieto em fusão para a superfície das partículas de silício pode ser devido ao fato que quando o silício sólido é aquecido para uma temperatura elevada as fases silicieto se fundem e passam por uma expansão de volume enquanto o silício passa por um aumento de volume consequentemente criando uma força nas fases silicieto em fusão espremendo as fases silicieto em fusão para fora dos canais estreitos para a superfície externa das partículas de silício. Quando do resfriamento adicional as fases silicieto em fusão se solidificam sobre a superfície das partículas de silício.
[009] Amostras de partículas de silício tendo sido ligadas por cálcio e lixiviadas de acordo com o método da patente U.S. N°. 4.539.194 passaram por tratamento térmico por cerca de 60 minutos a uma temperatura de 1250°C, 1400°C e 1420°C respectivamente e depois disso lixiviadas em uma solução aquosa de HF + HNO3, e as partículas de silício resultantes foram lavadas com água e secas.
[010] As tabelas 1, 2, e 3 mostram a análise elementar antes do tratamento térmico e depois da lixiviação com HF + HNO3 assim como a redução no percentual de elementos com impurezas obtidos pelo processo. Tabela 1. Partículas de silício que passaram por tratamento térmico a 1250°C e lixiviadas com HF + HNO3
Tabela 2. Partículas de silício que passaram por tratamento térmico a 1400°C e lixiviadas com HF + HNO3 
Tabela 3. Partículas de silício que passaram por tratamento térmico a 1420°C e lixiviadas com HF + HNO3 
[011] Como pode ser visto a partir das Tabelas 1, 2 e 3, uma redução substancial de teor de elementos com impurezas das partículas de silício são obtidos já quando o tratamento térmico é realizado a 1250°C e que a redução de teor de elementos com impurezas aumenta muito substancialmente com o aumento da temperatura do tratamento térmico. Para o tratamento térmico a 1420°C o nível de redução dos elementos com impurezas é 80 % ou mais. Nesta temperatura o silício está quase em um estado de fusão e as fases silicieto em fusão se segregam para a superfície das partículas de silício. Os canais com os grãos internos são reformados à medida que uma nova estrutura policristalina está sendo formada.
Claims (4)
1. Método para a produção de silício de elevada pureza que compreende prover silício em fusão contendo de 1 a 10 % em peso de cálcio, vazar o silício em fusão, triturar o silício e submeter o silício triturado a uma primeira etapa de lixiviação em uma solução aquosa de HCI e/ou HCI + FeCb e a uma segunda etapa de lixiviação em uma solução aquosa de HF e HNO3, caracterizadopelo fato de que as partículas de silício lixiviadas são submetidas a um tratamento térmico a uma temperatura de entre 1250°C e 1420°C por um período de pelo menos 20 minutos e submeter o silício que passou pelo tratamento térmico a uma terceira etapa de lixiviação em uma solução aquosa de HF e HNO3.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o tratamento térmico é realizado a uma temperatura acima de 1300°C e mais preferivelmente a uma temperatura acima de 1400°C.
3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o tratamento térmico é realizado em um forno de túnel com uma correia de movimento horizontal.
4. Método de acordo com a reivindicação de 1 a 3, caracterizadopelo fato de que as partículas de silício são lavadas com água após a terceira etapa de lixiviação.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20093054 | 2009-09-23 | ||
| NO20093054A NO331026B1 (no) | 2009-09-23 | 2009-09-23 | Fremgangsmate for fremstilling av hoyrent silisium |
| PCT/NO2010/000332 WO2011037473A1 (en) | 2009-09-23 | 2010-09-09 | Method for producing high purity silicon |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BRPI1005443A2 BRPI1005443A2 (pt) | 2016-03-08 |
| BRPI1005443B1 true BRPI1005443B1 (pt) | 2020-08-11 |
Family
ID=43796046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BRPI1005443-0A BRPI1005443B1 (pt) | 2009-09-23 | 2010-09-09 | Método para a produção de silício de elevada pureza |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8920761B2 (pt) |
| EP (1) | EP2480497B1 (pt) |
| CN (1) | CN102369158B (pt) |
| BR (1) | BRPI1005443B1 (pt) |
| CA (1) | CA2744802C (pt) |
| ES (1) | ES2627503T3 (pt) |
| IN (1) | IN2012DN01681A (pt) |
| MY (1) | MY166519A (pt) |
| NO (1) | NO331026B1 (pt) |
| WO (1) | WO2011037473A1 (pt) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102642838B (zh) * | 2012-04-28 | 2014-10-15 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 采用火法冶金与湿法冶金连用技术提纯高纯硅材料的方法 |
| WO2014004392A1 (en) | 2012-06-25 | 2014-01-03 | Silicor Materials Inc. | Method to purify aluminum and use of purified aluminum to purify silicon |
| US9676632B2 (en) | 2012-06-25 | 2017-06-13 | Silicor Materials Inc. | Method for purifying silicon |
| NO339608B1 (no) * | 2013-09-09 | 2017-01-09 | Elkem Solar As | Multikrystallinske silisiumingoter, silisiummasterlegering, fremgangsmåte for å øke utbyttet av multikrystallinske silisiumingoter for solceller |
| CN106629735B (zh) * | 2016-12-09 | 2018-12-04 | 成都斯力康科技股份有限公司 | 一种适用于硅厂的智能控制配料分离系统 |
| CN110508552A (zh) * | 2019-09-27 | 2019-11-29 | 江苏美科硅能源有限公司 | 一种表面附氧化物的原生硅料的处理方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2885364A (en) | 1955-05-31 | 1959-05-05 | Columbia Broadcasting Syst Inc | Method of treating semiconducting materials for electrical devices |
| IT1100218B (it) * | 1978-11-09 | 1985-09-28 | Montedison Spa | Procedimento per la purificazione di silicio |
| CA1147698A (en) * | 1980-10-15 | 1983-06-07 | Universite De Sherbrooke | Purification of metallurgical grade silicon |
| NO152551C (no) * | 1983-02-07 | 1985-10-16 | Elkem As | Fremgangsmaate til fremstilling av rent silisium. |
| US4643833A (en) | 1984-05-04 | 1987-02-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for separating solid reaction products from silicon produced in an arc furnace |
| US4612179A (en) * | 1985-03-13 | 1986-09-16 | Sri International | Process for purification of solid silicon |
| CA1289333C (en) * | 1986-03-07 | 1991-09-24 | Angel Sanjurjo | Process for purification of solid material |
| US5648042A (en) * | 1995-10-10 | 1997-07-15 | Centorr/Vacuum Industries, Inc | High-temperature belt furnace apparatus and method of using same |
| NO313132B1 (no) * | 1999-12-08 | 2002-08-19 | Elkem Materials | Fremgangsmåte for rensing av silisium |
-
2009
- 2009-09-23 NO NO20093054A patent/NO331026B1/no unknown
-
2010
- 2010-09-09 US US13/133,914 patent/US8920761B2/en active Active
- 2010-09-09 CN CN201080011131.XA patent/CN102369158B/zh active Active
- 2010-09-09 ES ES10819087.7T patent/ES2627503T3/es active Active
- 2010-09-09 CA CA2744802A patent/CA2744802C/en active Active
- 2010-09-09 IN IN1681DEN2012 patent/IN2012DN01681A/en unknown
- 2010-09-09 BR BRPI1005443-0A patent/BRPI1005443B1/pt active IP Right Grant
- 2010-09-09 WO PCT/NO2010/000332 patent/WO2011037473A1/en not_active Ceased
- 2010-09-09 EP EP10819087.7A patent/EP2480497B1/en active Active
- 2010-09-09 MY MYPI2012000613A patent/MY166519A/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102369158B (zh) | 2014-05-14 |
| NO20093054A1 (no) | 2011-03-24 |
| NO331026B1 (no) | 2011-09-12 |
| EP2480497A4 (en) | 2016-06-15 |
| CN102369158A (zh) | 2012-03-07 |
| CA2744802C (en) | 2017-01-03 |
| EP2480497A1 (en) | 2012-08-01 |
| BRPI1005443A2 (pt) | 2016-03-08 |
| WO2011037473A1 (en) | 2011-03-31 |
| CA2744802A1 (en) | 2011-03-31 |
| IN2012DN01681A (pt) | 2015-06-05 |
| US20110250118A1 (en) | 2011-10-13 |
| ES2627503T3 (es) | 2017-07-28 |
| US8920761B2 (en) | 2014-12-30 |
| EP2480497B1 (en) | 2017-03-15 |
| MY166519A (en) | 2018-07-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| BRPI1005443B1 (pt) | Método para a produção de silício de elevada pureza | |
| CN103667838B (zh) | Mg-Sn-Mn系变形镁合金及其制备方法 | |
| CN108910949B (zh) | 高纯氟钽酸钾的制备方法 | |
| Dong et al. | Mechanisms of eutectic lamellar destabilization upon rapid solidification of an undercooled Ag-39.9 at.% Cu eutectic alloy | |
| KR102427365B1 (ko) | 4-하이드록시아세토페논의 정제 방법 | |
| JP2013521214A (ja) | アルミニウム含有シリコンの精製方法 | |
| CN102456442B (zh) | 导电率为57%iacs的中强度铝合金线的制造方法 | |
| KR101218043B1 (ko) | 원심분리를 이용한 합금 내 순물질 분리 방법 및 합금 정련 방법과 이를 이용하여 제조된 순물질 | |
| CN105018785A (zh) | 一种自行车车架用的低脆性钛合金及其制备方法 | |
| US1957837A (en) | Method of purifying lead, tin, and lead-tin alloys | |
| US1146491A (en) | Process of making barium chlorid. | |
| US1845145A (en) | Process of making an alloy | |
| US7670A (en) | Bichakd s | |
| JPH072705A (ja) | フルオレンの精製方法 | |
| Cameron | Benzaldoxime | |
| JP2688855B2 (ja) | ベンジルアセトオキシムの精製方法 | |
| JP4566302B2 (ja) | ベンゾチオフェンの製造方法 | |
| CN105018787A (zh) | 一种可折叠自行车车架用的钛合金及其制备方法 | |
| US2492175A (en) | Process for producing iron-free mixtures of selenium and sulfur | |
| JPS6270329A (ja) | グリセリンの精製法 | |
| JPS60132965A (ja) | 高融点型チアミンジスルフイドの製造法 | |
| JPH06305717A (ja) | 不活性ガスによる硫化ソーダ有形物の脱水方法 | |
| CN116694403A (zh) | 蜡的回收再生方法 | |
| Li et al. | Effect of cooling rate and iron content on the solidification structures of copper-iron alloys | |
| JPS6041974B2 (ja) | 溶融乾燥法により媒体中に分散する粒子を取得する方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B06F | Objections, documents and/or translations needed after an examination request according art. 34 industrial property law | ||
| B25D | Requested change of name of applicant approved |
Owner name: REC SOLAR NORWAY AS (NO) |
|
| B25G | Requested change of headquarter approved |
Owner name: REC SOLAR NORWAY AS (NO) |
|
| B09A | Decision: intention to grant | ||
| B16A | Patent or certificate of addition of invention granted |
Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 09/09/2010, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS. |