JPH0511050B2 - - Google Patents
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- JPH0511050B2 JPH0511050B2 JP62264810A JP26481087A JPH0511050B2 JP H0511050 B2 JPH0511050 B2 JP H0511050B2 JP 62264810 A JP62264810 A JP 62264810A JP 26481087 A JP26481087 A JP 26481087A JP H0511050 B2 JPH0511050 B2 JP H0511050B2
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- silicon dioxide
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- 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
- C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
- C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Description
［産業上の利用分野］
本発明は、二酸化ケイ素（石英SiO2）の精製
方法に係り、特に、一般の天然石英鉱石から、半
導体工業用の素材としても利用できる高純度の二
酸化ケイ素を得ることを可能としたものに関す
る。 ［従来の技術］ 二酸化ケイ素は、単結晶シリコン及び金属シリ
コン等の原料として用いられるほかに、二酸化ケ
イ素それ自体としても、ICフオトマスクあるい
は太陽電池等の基板材、水銀灯その外の放電管類
もしくは光フアイバー等の重要な素材の一つとし
て用いられる。 このような用途の中で、例えば、半導体集積回
路（IC）やトランジスター等の封止用のフイラ
ー材として用いられる二酸化ケイ素は、特に高純
度のもの（超高純度）が要求され、この中に含ま
れる不純物の鉄（Fe）が5ppm以下、アルミニユ
ウム（Al）が10ppm以下、ウラン（Ｕ）及びト
リウム（Th）が0.3ppb以下であることがそれぞ
れ必要であるとされている。この場合、不純物ウ
ラン及びトリウムの含有量が特に厳格に制限され
るのは、ICの高集積度化にともなつて、封止用
フイラー材に含まれる不純物ウラン等の崩壊によ
るα線によつてメモリ素子が誤動作をおこすおそ
れが高くなつたことによる。 ところで、二酸化ケイ素の精製方法として、従
来は、天然の鉱床中に存在する高純度の石英を直
接選別する方法、四塩化ケイ素と酸素の火災加水
分解反応によるいわゆるVAD法、浮選による精
製後に鉱酸（塩酸、硫酸もしくは硝酸またはこれ
らの混合液）処理を施す方法、あるいは、天然産
二酸化ケイ素を焙焼して高温状態で水砕し、しか
る後に塩酸を用いて浸出する方法等があつた。 ［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上述の従来の方法によつて、上
記ICのフイラー材等として使用可能な超高純度
二酸化ケイ素を得るためには、いずれも精製原料
としてもともとウラン等の不純物が少ない極めて
限られた地域でのみ産出される高価な水晶を準備
しなければならなかつた。すなわち、前記従来の
精製方法によつて、広い地域で比較的大量に産出
される安価な天然石英原石を原料として精製して
も前記条件を満足できる超高純度二酸化ケイ素を
得ることはできなかつた。 本発明の目的は、一般の天然石英鉱石から、例
えば、前記IC封止用フイラー材等の素材として
利用できる超高純度二酸化ケイ素をも得ることが
できる二酸化ケイ素の精製方法を提供することに
ある。 ［問題点を解決するための手段］ 上述の背景のもとで、本発明者等が従来の精製
方法の各工程に採用されている精製原理を再検討
する中で、各工程における不純物含有率を詳細に
分析していたところ、前記鉱酸による浸出工程の
前工程である粉砕工程で得られた粒状鉱石の不純
物含有率の分析値が測定毎にバラツクという現象
に突き当たつた。この原因を追及した結果、分析
装置や分析手順、あるいはサンプリング方法等の
一般的分析方法自体には全く問題なく、唯一、分
析値がバラツク試料同士はその粒度分布が異なつ
ているのみであつた。そこで、原料鉱石を粉砕
し、それを粒度毎に区分けし、各々の不純物含有
率を調べたところ、明らかに粒度によつて含有率
が異なつていることが判明した。すなわち、粉砕
した原料鉱石粒のうち、粗い粒径のものよりも細
かい粒径のものに含まれる不純物の率が常に高い
という結果が得られた。 本発明者等は、この事実に着目し、種々実験を
重ねた結果、この原理を利用して不純物の含有率
の高い一定以下の粒度の鉱石粒を取り除くこと
で、一定水準以上の純度を有する鉱石粒が得られ
ることがわかり、さらに、このようにして得られ
た純度の高い鉱石粒に従来の精製工程で用いられ
ていた一定の精製処理を施すことにより、前記
IC封止用フイラー材としても適用可能な超高純
度の二酸化ケイ素をも得ることができることを解
明できた。 本発明は、以上のような経過によつてなされた
もので、 原料鉱石塊粒を粉砕して浸出処理を施すことに
より高純度の二酸化ケイ素を得る二酸化ケイ素の
精製方法であつて、 前記原料鉱石塊粒を粉砕する原料粉砕工程と、 この原料粉砕工程の後に行われる工程であつ
て、前工程で得られた鉱石粒のうち第１基準粒度
未満の粒度の鉱石粒を取り除いて第１基準粒度以
上の粒度の鉱石粒のみを選別して取り出してこれ
を粉砕する処理を、１又は２以上繰り返して行う
第１選別・粉砕工程と、 この第１選別・粉砕工程を経て得られた鉱石粒
から前記第１基準粒度以下で第２基準粒度以上の
鉱石粒のみを選別する第２選別工程と、 この第２選別工程を経て得られた鉱石粒を浸出
元鉱として浸出処理を行う浸出工程とを有する構
成とし、 また、この場合、好ましくは、前記第１基準粒
度が28メツシユであり、第２基準粒度が150メツ
シユであることを特徴とした構成とし、 さらに、好ましくは、前記第２選別工程と浸出
工程の間に第１選別・粉砕工程で得られた鉱石粒
の磁着物を取り除く磁選工程を行うことを特徴と
した構成とし、 さらに、より好ましくは、前記浸出工程は、フ
ツ化水素酸を含む浸出液を用いて行うものである
ことを特徴とした構成としたものである。 ［作用］ 上述の構成において、粉砕工程を経て得られる
鉱石粒は、粒度が細かいものほど不純物濃度が著
しく大きいという傾向がみられる。そこで、原料
粉砕工程の後に、前工程で得られた鉱石粒のうち
第１基準粒度未満の粒度の鉱石粒を取り除いて第
１基準粒度以上の粒度の鉱石粒のみを選別して取
り出してこれを粉砕する処理を、１又は２以上繰
り返して行う第１選別・粉砕工程を行うことによ
り、純度の高い鉱石粒のみを取り出すことができ
る。したがつて、この第１選別・粉砕工程を必要
なだけ繰返すことによつて、一般の天然石英鉱石
から従来の精製過程では得ることのできなかつた
極めて高品位の鉱石粒を得ることができる。 こうして得られた高品位の鉱石粒に、該鉱石粒
から第１基準粒度以下で第２基準粒度以上の鉱石
粒のみを選別する第２選別工程を施して、浸出工
程に適した粒度の鉱石粒を選別し、しかる後、従
来から知られている一連の浸出精製方法を適用す
ることによつて、ICフイラー材としても適用可
能な超高純度の二酸化ケイ素を高い歩留まり率を
もつて得ることができる。 なお、この場合、通常の天然石英鉱石を原料鉱
石として用いた場合には、上記第１基準粒度を28
メツシユに設定し、また、第２基準粒度を150メ
ツシユに設定することによつて超高純度の二酸化
ケイ素材を比較的単純な工程により容易に得られ
ることが確認された。 さらに、前記第２選別工程と浸出工程の間に第
１選別・粉砕工程で得られた鉱石粒の磁着物を取
り除く磁選工程を行い、さらには、前記浸出工程
をフツ化水素酸を含む浸出液を用いて行うことが
上記方法をより効果的にすることがわかつた。 このような結果が得られる理由の学問的解明
は、今後の研究を待たなければならないが、発明
者等の仮説によれば、天然産SiO2原石は、採石
した場所の相違等による大きな意味での不純物含
有率の相違は別として、精製段階における原料鉱
石粒のレベルでマクロ的にみると大略一様な不純
物含有率を有しているものと推察される。それゆ
え、従来のように、単に、SiO2原石を粉砕して
浸出可能な粒度にし、これを全部浸出するだけで
は浸出による分離効果しか得られず、この浸出に
よる分離効果だけでは前記超高純度の二酸化ケイ
素を得ることは不可能であつたものと考えられ
る。 しかしながら、前記SiO2原石をミクロ的にみ
ると、不純物の多くは同一の微少領域に集中して
存在し、この微少領域が種々の密度で分布してい
るものと考えられる。そして、この場合、この微
少領域を含む部分は不純物の少ない他の領域に比
較して衝撃その他の物理的力に対して脆い性質を
有し、この微少領域の分布密度が高くなるにした
がつて益々その傾向が強まるものと考えられる。
このため、SiO2原石を粉砕すると、この脆い部
分から先に粉砕されることになり、粉砕が進むに
つれて不純物含有率の高い部分程細かい鉱石粒に
粉砕されるものと推察される。 したがつて、浸出に適した粒度範囲にある鉱石
粒からこの不純物含有率の高い細かい粒度の鉱石
粒を取り除くことで純度の高い高品位の鉱石粒が
得られるものと考えられる。 ［実施例］ 以下、本発明の実施例にかかる二酸化ケイ素の
精製方法について説明する。 （実施例 １） まず、Ａ鉱山産SiO2鉱石の塊鉱（最大粒径300
mm）を原料とし、これをドツジクラツシヤーで粉
砕し、得られた鉱石粒を振動フルイで篩別し、＋
28メツシユ（28メツシユ以上）、28〜60メツシユ、
60〜150メツシユ、−150メツシユ（150メツシユ以
下）の粒度毎に別けて、各々の不純物含有率を分
析したところ別表１に示す通りであつた。すなわ
ち、別表１から明らかなように、粒度が細かい程
不純物含有率が高くなつている。 そこで、次に、前記工程で得られた鉱石粒のう
ち、＋28メツシユの鉱石粒のみを取り出して、今
度はロールクラツシヤで粉砕して振動フイルで粒
度わけし、不純物を分析したところ、別表２に示
す通りであつた。 さらに、前記工程で得られた鉱石粒のうち、＋
28メツシユの鉱石粒のみを取り出して再度ロール
クラツシヤで粉砕した後前記と同様に振動フルイ
で粒度わけして不純物含有率を分析した結果は別
表３に示す通りであつた。 この別表３から明らかなように、−150メツシユ
の粒度のものの不純物含有率が極めて高く、それ
以外の粒度のものがこれに比較して著しく不純物
含有率が低いことがわかる。 そこで、次に、前記工程で得られた鉱石粒のう
ち、20〜150メツシユのもののみを取り出し、こ
れに磁着物を取り除く磁選を施した。この場合、
磁選材の磁力は100ガウス以上とした。 その結果、不純物含有率が、鉄（Fe）20ppm、
アルミニウム（Al）60ppm、カルシウム（Ca）
27ppm、ナトリウム（Na）11ppm、カリウム
（Ｋ）3ppm、ウラン（Ｕ）＋トリウム（Th）
11ppbの品位の鉱石粒が得られた。 次に、こうして得られた鉱石粒を浸出元鉱とし
て、これに水を加えて鉱液を作り、以下のような
種々の条件の浸出処理を施した。 すなわち、前記鉱液に酸濃度１規定（以下、Ｎ
と略記する）の硫酸を鉱液１トンに対し５キログ
ラム（以下、５Kg／ｔと記す）、または、8Nの硫
酸を320Kg／ｔ添加し、これらにそれぞれ、フツ
化水素酸（濃度；フツ化水素46％）を０〜100
Kg／ｔの間でいくつかの値を選んで添加してそれ
ぞれ常温で約５時間の浸出を行なつた。 このような浸出処理を施した鉱液を、それぞれ
蒸留水で洗浄過し、これら別後の湿潤物質を
それぞれ160℃で約16時間乾燥して別表４で示さ
れるような超高純度の二酸化ケイ素を得ることが
できた。 （実施例 ２） 前記実施例１における磁選工程を経て得られた
浸出元鉱に同様に水を加えて鉱液を作り、これに
酸濃度2Nの塩酸を70Kg／ｔ添加したものをいく
つか作り、これらにフツ化水素酸（濃度；フツ化
水素46％）を０〜80Kg／ｔの間におけるいくつか
の値を選んでそれぞれ添加し、次に、常温と59℃
とでそれぞれ約５時間浸出処理を施した後、各々
に前記実施例１の場合と同様の乾燥処理を行なつ
て別表５に示されるような結果を得ることができ
た。 （実施例 ３） この実施例では、前記実施例１の結果を参考に
して、50Kg／日の精製プラントを実施した。 この場合の浸出条件は以下の通りである。 添加硫酸 濃度……8N 添加量……320Kg／ｔ 添加フツ化水素酸 添加量……60Kg／ｔ 浸出温度…… 常温 浸出時間…… ５時間 乾燥条件 温度……160℃ 時間……16時間 これにより、別表６に示されるような結果が得
られた。 （実施例 ４） 前記実施例３の精製プラントにおいて、浸出処
理における添加硫酸を180Kg／ｔ、フツ化水素酸
を40Kg／ｔにそれぞおれ変えたほかは同一の条件
で実施したところ別表７に示される結果が得られ
た。 以上の結果から、明らかなように、いずれの実
施例においてもIC封止用のフイラー材としても
使用可能な超高純度の二酸化ケイ素が実験室的に
は勿論のこと工業プラントにおいても極めて高い
回収率でもつて得られることがわかる。 次に、本発明者等は、従来の浸出による精製方
法による精製も試みているので、その結果の一部
を比較例として以下に掲げる。 （比較例 １） Ａ鉱山産SiO2原石（最大粒径300mm）を原料と
して、これをドツジクラツシヤーで粉砕し、次
に、これを振動フルイで篩別し、−28メツシユの
ものを浸出元鉱とした。 次いで、この浸出元鉱に水を加えていくつかの
鉱液を作り、これらに98％濃硫酸を320Kg／ｔ及
び36％塩酸を100Kg／ｔ添加して該鉱液をそれぞ
れ8Nの硫酸濃度及び3Nの塩酸濃度にし、常温も
しくは59℃で約５時間浸出処理を施した。 こうして得られた鉱液に160℃で約５時間の乾
燥処理を施して別表８に示されるような結果を得
た。 （比較例 ２） 前記比較例１において、浸出処理の際に浸出効
果を増大させるためにフツ化水素酸を24Kg／ｔ添
加したほかは、比較例１と同一の条件で処理した
ところ、別表９で示される結果が得られた。 （比較例 ３） この例は、前記比較例１に、磁選工程を追加し
たものであり、別表10で示される結果が得られ
た。 （比較例 ４） この例は、前記比較例２に、磁選工程を追加し
たものであつて、別表11に示される結果が得られ
ている。 以上のように、前記比較例１にあつては、不純
物含有率が、鉄18〜30ppm、アルミニウム89〜
101ppm、カルシウム42〜44ppm、カリウム34〜
39ppm、ウラン＋トリウム１〜2ppbであつて、
極めて不十分であるとともに、フツ化水素酸を添
加し、あるいは、磁選工程を追加した比較例２〜
４にあつても、比較例１に比べると品位の向上が
みられるものの、前記IC封止用フイラー材とし
て必要とされる純度には遠く及ばない結果しか得
られていない。 なお、前記各実施例におては、鉄分が比較的多
いＡ鉱山産の石英原石を用いていることと、粉砕
にドツジクラツシヤーを用いており、これからの
混入鉄分もあるため、浸出工程の前に磁着物を除
去する磁選工程を行なつている例を掲げたが、鉄
分の比較的少ない原石を用いかつドツジクラシツ
ヤーを用いず鉄分の混入しない他の粉砕装置を用
いた場合は、必ずしも磁選工程をいれなくてもよ
く、また、不純物含有率がＡ鉱山産のものより少
ない原石を用いた場合には前記フツ化水素酸を添
加しなくても本発明の効果が得られることが本発
明者等の他の実験で確認されている。また、鉱石
粒の選別を振動フルイで行なつているが、これ
も、例えば水洗デスライム等の他の選別手段を採
用しても良いことは勿論である。 ［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明にかかる二酸化ケ
イ素の精製方法は、比較的広い地域で産出される
天然の石英原石を粉砕して浸出処理を施す際に、
原料粉砕工程の後に、前工程で得られた鉱石粒の
うち第１基準粒度未満の粒度の鉱石粒を取り除い
て第１基準粒度以上の粒度の鉱石粒のみを選別し
て取り出してこれを粉砕する処理を１又は２以上
繰り返して行う第１選別・粉砕工程を行つて極め
て高品位の鉱石粒を得、次いで、こうして得られ
た高品位の鉱石粒に、該鉱石粒から第１基準粒度
以下で第２基準粒度以上の鉱石粒のみを選別する
第２選別工程を施して、浸出工程に適した粒度の
鉱石粒を選別し、しかる後、一連の浸出精製方法
を適用することによつて、ICフイラー材として
も適用可能な超高純度の二酸化ケイ素を高い歩留
まり率をもつて得ることを可能にしたものであ
る。
方法に係り、特に、一般の天然石英鉱石から、半
導体工業用の素材としても利用できる高純度の二
酸化ケイ素を得ることを可能としたものに関す
る。 ［従来の技術］ 二酸化ケイ素は、単結晶シリコン及び金属シリ
コン等の原料として用いられるほかに、二酸化ケ
イ素それ自体としても、ICフオトマスクあるい
は太陽電池等の基板材、水銀灯その外の放電管類
もしくは光フアイバー等の重要な素材の一つとし
て用いられる。 このような用途の中で、例えば、半導体集積回
路（IC）やトランジスター等の封止用のフイラ
ー材として用いられる二酸化ケイ素は、特に高純
度のもの（超高純度）が要求され、この中に含ま
れる不純物の鉄（Fe）が5ppm以下、アルミニユ
ウム（Al）が10ppm以下、ウラン（Ｕ）及びト
リウム（Th）が0.3ppb以下であることがそれぞ
れ必要であるとされている。この場合、不純物ウ
ラン及びトリウムの含有量が特に厳格に制限され
るのは、ICの高集積度化にともなつて、封止用
フイラー材に含まれる不純物ウラン等の崩壊によ
るα線によつてメモリ素子が誤動作をおこすおそ
れが高くなつたことによる。 ところで、二酸化ケイ素の精製方法として、従
来は、天然の鉱床中に存在する高純度の石英を直
接選別する方法、四塩化ケイ素と酸素の火災加水
分解反応によるいわゆるVAD法、浮選による精
製後に鉱酸（塩酸、硫酸もしくは硝酸またはこれ
らの混合液）処理を施す方法、あるいは、天然産
二酸化ケイ素を焙焼して高温状態で水砕し、しか
る後に塩酸を用いて浸出する方法等があつた。 ［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上述の従来の方法によつて、上
記ICのフイラー材等として使用可能な超高純度
二酸化ケイ素を得るためには、いずれも精製原料
としてもともとウラン等の不純物が少ない極めて
限られた地域でのみ産出される高価な水晶を準備
しなければならなかつた。すなわち、前記従来の
精製方法によつて、広い地域で比較的大量に産出
される安価な天然石英原石を原料として精製して
も前記条件を満足できる超高純度二酸化ケイ素を
得ることはできなかつた。 本発明の目的は、一般の天然石英鉱石から、例
えば、前記IC封止用フイラー材等の素材として
利用できる超高純度二酸化ケイ素をも得ることが
できる二酸化ケイ素の精製方法を提供することに
ある。 ［問題点を解決するための手段］ 上述の背景のもとで、本発明者等が従来の精製
方法の各工程に採用されている精製原理を再検討
する中で、各工程における不純物含有率を詳細に
分析していたところ、前記鉱酸による浸出工程の
前工程である粉砕工程で得られた粒状鉱石の不純
物含有率の分析値が測定毎にバラツクという現象
に突き当たつた。この原因を追及した結果、分析
装置や分析手順、あるいはサンプリング方法等の
一般的分析方法自体には全く問題なく、唯一、分
析値がバラツク試料同士はその粒度分布が異なつ
ているのみであつた。そこで、原料鉱石を粉砕
し、それを粒度毎に区分けし、各々の不純物含有
率を調べたところ、明らかに粒度によつて含有率
が異なつていることが判明した。すなわち、粉砕
した原料鉱石粒のうち、粗い粒径のものよりも細
かい粒径のものに含まれる不純物の率が常に高い
という結果が得られた。 本発明者等は、この事実に着目し、種々実験を
重ねた結果、この原理を利用して不純物の含有率
の高い一定以下の粒度の鉱石粒を取り除くこと
で、一定水準以上の純度を有する鉱石粒が得られ
ることがわかり、さらに、このようにして得られ
た純度の高い鉱石粒に従来の精製工程で用いられ
ていた一定の精製処理を施すことにより、前記
IC封止用フイラー材としても適用可能な超高純
度の二酸化ケイ素をも得ることができることを解
明できた。 本発明は、以上のような経過によつてなされた
もので、 原料鉱石塊粒を粉砕して浸出処理を施すことに
より高純度の二酸化ケイ素を得る二酸化ケイ素の
精製方法であつて、 前記原料鉱石塊粒を粉砕する原料粉砕工程と、 この原料粉砕工程の後に行われる工程であつ
て、前工程で得られた鉱石粒のうち第１基準粒度
未満の粒度の鉱石粒を取り除いて第１基準粒度以
上の粒度の鉱石粒のみを選別して取り出してこれ
を粉砕する処理を、１又は２以上繰り返して行う
第１選別・粉砕工程と、 この第１選別・粉砕工程を経て得られた鉱石粒
から前記第１基準粒度以下で第２基準粒度以上の
鉱石粒のみを選別する第２選別工程と、 この第２選別工程を経て得られた鉱石粒を浸出
元鉱として浸出処理を行う浸出工程とを有する構
成とし、 また、この場合、好ましくは、前記第１基準粒
度が28メツシユであり、第２基準粒度が150メツ
シユであることを特徴とした構成とし、 さらに、好ましくは、前記第２選別工程と浸出
工程の間に第１選別・粉砕工程で得られた鉱石粒
の磁着物を取り除く磁選工程を行うことを特徴と
した構成とし、 さらに、より好ましくは、前記浸出工程は、フ
ツ化水素酸を含む浸出液を用いて行うものである
ことを特徴とした構成としたものである。 ［作用］ 上述の構成において、粉砕工程を経て得られる
鉱石粒は、粒度が細かいものほど不純物濃度が著
しく大きいという傾向がみられる。そこで、原料
粉砕工程の後に、前工程で得られた鉱石粒のうち
第１基準粒度未満の粒度の鉱石粒を取り除いて第
１基準粒度以上の粒度の鉱石粒のみを選別して取
り出してこれを粉砕する処理を、１又は２以上繰
り返して行う第１選別・粉砕工程を行うことによ
り、純度の高い鉱石粒のみを取り出すことができ
る。したがつて、この第１選別・粉砕工程を必要
なだけ繰返すことによつて、一般の天然石英鉱石
から従来の精製過程では得ることのできなかつた
極めて高品位の鉱石粒を得ることができる。 こうして得られた高品位の鉱石粒に、該鉱石粒
から第１基準粒度以下で第２基準粒度以上の鉱石
粒のみを選別する第２選別工程を施して、浸出工
程に適した粒度の鉱石粒を選別し、しかる後、従
来から知られている一連の浸出精製方法を適用す
ることによつて、ICフイラー材としても適用可
能な超高純度の二酸化ケイ素を高い歩留まり率を
もつて得ることができる。 なお、この場合、通常の天然石英鉱石を原料鉱
石として用いた場合には、上記第１基準粒度を28
メツシユに設定し、また、第２基準粒度を150メ
ツシユに設定することによつて超高純度の二酸化
ケイ素材を比較的単純な工程により容易に得られ
ることが確認された。 さらに、前記第２選別工程と浸出工程の間に第
１選別・粉砕工程で得られた鉱石粒の磁着物を取
り除く磁選工程を行い、さらには、前記浸出工程
をフツ化水素酸を含む浸出液を用いて行うことが
上記方法をより効果的にすることがわかつた。 このような結果が得られる理由の学問的解明
は、今後の研究を待たなければならないが、発明
者等の仮説によれば、天然産SiO2原石は、採石
した場所の相違等による大きな意味での不純物含
有率の相違は別として、精製段階における原料鉱
石粒のレベルでマクロ的にみると大略一様な不純
物含有率を有しているものと推察される。それゆ
え、従来のように、単に、SiO2原石を粉砕して
浸出可能な粒度にし、これを全部浸出するだけで
は浸出による分離効果しか得られず、この浸出に
よる分離効果だけでは前記超高純度の二酸化ケイ
素を得ることは不可能であつたものと考えられ
る。 しかしながら、前記SiO2原石をミクロ的にみ
ると、不純物の多くは同一の微少領域に集中して
存在し、この微少領域が種々の密度で分布してい
るものと考えられる。そして、この場合、この微
少領域を含む部分は不純物の少ない他の領域に比
較して衝撃その他の物理的力に対して脆い性質を
有し、この微少領域の分布密度が高くなるにした
がつて益々その傾向が強まるものと考えられる。
このため、SiO2原石を粉砕すると、この脆い部
分から先に粉砕されることになり、粉砕が進むに
つれて不純物含有率の高い部分程細かい鉱石粒に
粉砕されるものと推察される。 したがつて、浸出に適した粒度範囲にある鉱石
粒からこの不純物含有率の高い細かい粒度の鉱石
粒を取り除くことで純度の高い高品位の鉱石粒が
得られるものと考えられる。 ［実施例］ 以下、本発明の実施例にかかる二酸化ケイ素の
精製方法について説明する。 （実施例 １） まず、Ａ鉱山産SiO2鉱石の塊鉱（最大粒径300
mm）を原料とし、これをドツジクラツシヤーで粉
砕し、得られた鉱石粒を振動フルイで篩別し、＋
28メツシユ（28メツシユ以上）、28〜60メツシユ、
60〜150メツシユ、−150メツシユ（150メツシユ以
下）の粒度毎に別けて、各々の不純物含有率を分
析したところ別表１に示す通りであつた。すなわ
ち、別表１から明らかなように、粒度が細かい程
不純物含有率が高くなつている。 そこで、次に、前記工程で得られた鉱石粒のう
ち、＋28メツシユの鉱石粒のみを取り出して、今
度はロールクラツシヤで粉砕して振動フイルで粒
度わけし、不純物を分析したところ、別表２に示
す通りであつた。 さらに、前記工程で得られた鉱石粒のうち、＋
28メツシユの鉱石粒のみを取り出して再度ロール
クラツシヤで粉砕した後前記と同様に振動フルイ
で粒度わけして不純物含有率を分析した結果は別
表３に示す通りであつた。 この別表３から明らかなように、−150メツシユ
の粒度のものの不純物含有率が極めて高く、それ
以外の粒度のものがこれに比較して著しく不純物
含有率が低いことがわかる。 そこで、次に、前記工程で得られた鉱石粒のう
ち、20〜150メツシユのもののみを取り出し、こ
れに磁着物を取り除く磁選を施した。この場合、
磁選材の磁力は100ガウス以上とした。 その結果、不純物含有率が、鉄（Fe）20ppm、
アルミニウム（Al）60ppm、カルシウム（Ca）
27ppm、ナトリウム（Na）11ppm、カリウム
（Ｋ）3ppm、ウラン（Ｕ）＋トリウム（Th）
11ppbの品位の鉱石粒が得られた。 次に、こうして得られた鉱石粒を浸出元鉱とし
て、これに水を加えて鉱液を作り、以下のような
種々の条件の浸出処理を施した。 すなわち、前記鉱液に酸濃度１規定（以下、Ｎ
と略記する）の硫酸を鉱液１トンに対し５キログ
ラム（以下、５Kg／ｔと記す）、または、8Nの硫
酸を320Kg／ｔ添加し、これらにそれぞれ、フツ
化水素酸（濃度；フツ化水素46％）を０〜100
Kg／ｔの間でいくつかの値を選んで添加してそれ
ぞれ常温で約５時間の浸出を行なつた。 このような浸出処理を施した鉱液を、それぞれ
蒸留水で洗浄過し、これら別後の湿潤物質を
それぞれ160℃で約16時間乾燥して別表４で示さ
れるような超高純度の二酸化ケイ素を得ることが
できた。 （実施例 ２） 前記実施例１における磁選工程を経て得られた
浸出元鉱に同様に水を加えて鉱液を作り、これに
酸濃度2Nの塩酸を70Kg／ｔ添加したものをいく
つか作り、これらにフツ化水素酸（濃度；フツ化
水素46％）を０〜80Kg／ｔの間におけるいくつか
の値を選んでそれぞれ添加し、次に、常温と59℃
とでそれぞれ約５時間浸出処理を施した後、各々
に前記実施例１の場合と同様の乾燥処理を行なつ
て別表５に示されるような結果を得ることができ
た。 （実施例 ３） この実施例では、前記実施例１の結果を参考に
して、50Kg／日の精製プラントを実施した。 この場合の浸出条件は以下の通りである。 添加硫酸 濃度……8N 添加量……320Kg／ｔ 添加フツ化水素酸 添加量……60Kg／ｔ 浸出温度…… 常温 浸出時間…… ５時間 乾燥条件 温度……160℃ 時間……16時間 これにより、別表６に示されるような結果が得
られた。 （実施例 ４） 前記実施例３の精製プラントにおいて、浸出処
理における添加硫酸を180Kg／ｔ、フツ化水素酸
を40Kg／ｔにそれぞおれ変えたほかは同一の条件
で実施したところ別表７に示される結果が得られ
た。 以上の結果から、明らかなように、いずれの実
施例においてもIC封止用のフイラー材としても
使用可能な超高純度の二酸化ケイ素が実験室的に
は勿論のこと工業プラントにおいても極めて高い
回収率でもつて得られることがわかる。 次に、本発明者等は、従来の浸出による精製方
法による精製も試みているので、その結果の一部
を比較例として以下に掲げる。 （比較例 １） Ａ鉱山産SiO2原石（最大粒径300mm）を原料と
して、これをドツジクラツシヤーで粉砕し、次
に、これを振動フルイで篩別し、−28メツシユの
ものを浸出元鉱とした。 次いで、この浸出元鉱に水を加えていくつかの
鉱液を作り、これらに98％濃硫酸を320Kg／ｔ及
び36％塩酸を100Kg／ｔ添加して該鉱液をそれぞ
れ8Nの硫酸濃度及び3Nの塩酸濃度にし、常温も
しくは59℃で約５時間浸出処理を施した。 こうして得られた鉱液に160℃で約５時間の乾
燥処理を施して別表８に示されるような結果を得
た。 （比較例 ２） 前記比較例１において、浸出処理の際に浸出効
果を増大させるためにフツ化水素酸を24Kg／ｔ添
加したほかは、比較例１と同一の条件で処理した
ところ、別表９で示される結果が得られた。 （比較例 ３） この例は、前記比較例１に、磁選工程を追加し
たものであり、別表10で示される結果が得られ
た。 （比較例 ４） この例は、前記比較例２に、磁選工程を追加し
たものであつて、別表11に示される結果が得られ
ている。 以上のように、前記比較例１にあつては、不純
物含有率が、鉄18〜30ppm、アルミニウム89〜
101ppm、カルシウム42〜44ppm、カリウム34〜
39ppm、ウラン＋トリウム１〜2ppbであつて、
極めて不十分であるとともに、フツ化水素酸を添
加し、あるいは、磁選工程を追加した比較例２〜
４にあつても、比較例１に比べると品位の向上が
みられるものの、前記IC封止用フイラー材とし
て必要とされる純度には遠く及ばない結果しか得
られていない。 なお、前記各実施例におては、鉄分が比較的多
いＡ鉱山産の石英原石を用いていることと、粉砕
にドツジクラツシヤーを用いており、これからの
混入鉄分もあるため、浸出工程の前に磁着物を除
去する磁選工程を行なつている例を掲げたが、鉄
分の比較的少ない原石を用いかつドツジクラシツ
ヤーを用いず鉄分の混入しない他の粉砕装置を用
いた場合は、必ずしも磁選工程をいれなくてもよ
く、また、不純物含有率がＡ鉱山産のものより少
ない原石を用いた場合には前記フツ化水素酸を添
加しなくても本発明の効果が得られることが本発
明者等の他の実験で確認されている。また、鉱石
粒の選別を振動フルイで行なつているが、これ
も、例えば水洗デスライム等の他の選別手段を採
用しても良いことは勿論である。 ［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明にかかる二酸化ケ
イ素の精製方法は、比較的広い地域で産出される
天然の石英原石を粉砕して浸出処理を施す際に、
原料粉砕工程の後に、前工程で得られた鉱石粒の
うち第１基準粒度未満の粒度の鉱石粒を取り除い
て第１基準粒度以上の粒度の鉱石粒のみを選別し
て取り出してこれを粉砕する処理を１又は２以上
繰り返して行う第１選別・粉砕工程を行つて極め
て高品位の鉱石粒を得、次いで、こうして得られ
た高品位の鉱石粒に、該鉱石粒から第１基準粒度
以下で第２基準粒度以上の鉱石粒のみを選別する
第２選別工程を施して、浸出工程に適した粒度の
鉱石粒を選別し、しかる後、一連の浸出精製方法
を適用することによつて、ICフイラー材として
も適用可能な超高純度の二酸化ケイ素を高い歩留
まり率をもつて得ることを可能にしたものであ
る。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 原料鉱石塊粒を粉砕して浸出処理を施すこと
により高純度の二酸化ケイ素を得る二酸化ケイ素
の精製方法であつて、 前記原料鉱石塊粒を粉砕する原料粉砕工程と、 この原料粉砕工程の後に行われる工程であつ
て、前工程で得られた鉱石粒のうち第１基準粒度
未満の粒度の鉱石粒を取り除いて第１基準粒度以
上の粒度の鉱石粒のみを選別して取り出してこれ
を粉砕する処理を、１又は２以上繰り返して行う
第１選別・粉砕工程と、 この第１選別・粉砕工程を経て得られた鉱石粒
から前記第１基準粒度以下で第２基準粒度以上の
鉱石粒のみを選別する第２選別工程と、 この第２選別工程を経て得られた鉱石粒を浸出
元鉱として浸出処理を行う浸出工程とを有する二
酸化ケイ素の精製方法。 ２ 前記第１基準粒度が28メツシユであり、第２
基準粒度が150メツシユであることを特徴とした
特許請求の範囲第１項記載の二酸化ケイ素の精製
方法。 ３ 前記第２選別工程と浸出工程の間に第１粉
砕・選別工程で得られた鉱石粒の磁着物を取り除
く磁選工程を行うことを特徴とした特許請求の範
囲第１項又は第２項記載の二酸化ケイ素の精製方
法。 ４ 前記浸出工程は、フツ化水素酸を含む浸出液
を用いて行うものであることを特徴とした特許請
求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の
二酸化ケイ素の精製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26481087A JPH01108110A (ja) | 1987-10-20 | 1987-10-20 | 二酸化ケイ素の精製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26481087A JPH01108110A (ja) | 1987-10-20 | 1987-10-20 | 二酸化ケイ素の精製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01108110A JPH01108110A (ja) | 1989-04-25 |
| JPH0511050B2 true JPH0511050B2 (ja) | 1993-02-12 |
Family
ID=17408529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26481087A Granted JPH01108110A (ja) | 1987-10-20 | 1987-10-20 | 二酸化ケイ素の精製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01108110A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0751452B2 (ja) * | 1989-07-25 | 1995-06-05 | 信越石英株式会社 | シリカガラス粉粒体の製造装置 |
| JP2008230875A (ja) * | 2007-03-19 | 2008-10-02 | Kyoto Univ | 高純度二酸化ケイ素の製造方法 |
| TW201033123A (en) * | 2009-03-13 | 2010-09-16 | Radiant Technology Co Ltd | Method for manufacturing a silicon material with high purity |
| JP2012188332A (ja) * | 2011-03-14 | 2012-10-04 | Admatechs Co Ltd | 高純度シリカ原料の製造方法 |
| CN102303870B (zh) * | 2011-08-26 | 2012-11-07 | 田辉明 | 高纯度石英砂提纯酸洗装置 |
| KR102516715B1 (ko) * | 2015-11-23 | 2023-03-31 | 주식회사 케이씨씨 | 고순도 회장석의 제조방법 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NO143583C (no) * | 1979-02-13 | 1983-01-06 | Elkem Spigerverket As | Fremgangsmaate for utluting av silikater med syre. |
-
1987
- 1987-10-20 JP JP26481087A patent/JPH01108110A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01108110A (ja) | 1989-04-25 |
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