JPS5934128B2 - 四塩化ケイ素の製造方法 - Google Patents
四塩化ケイ素の製造方法Info
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- JPS5934128B2 JPS5934128B2 JP8088980A JP8088980A JPS5934128B2 JP S5934128 B2 JPS5934128 B2 JP S5934128B2 JP 8088980 A JP8088980 A JP 8088980A JP 8088980 A JP8088980 A JP 8088980A JP S5934128 B2 JPS5934128 B2 JP S5934128B2
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、ケイ素含有物質と炭素の混合物を高温で塩
素と反応させて四塩化ケイ素を製造する方法の改良に関
するものである。
素と反応させて四塩化ケイ素を製造する方法の改良に関
するものである。
四塩化ケイ素は、種々の有機ケイ素化合物の合成原料と
して、また微細シリカ、高純度合成石英、炭化ケイ素、
窒化ケイ素などの合成原料として有用である。
して、また微細シリカ、高純度合成石英、炭化ケイ素、
窒化ケイ素などの合成原料として有用である。
四塩化ケイ素の製造方法としては、（１）炭化ケイ素、
フェロシリコンなどを高温で塩素と反応させる方法、（
２）ケイ素含有物質と炭素の混合物、例えばケイ石と活
性炭とを混合した混合物、ケイ酸植物の炭化物などを高
温で塩素と反応させる方法などが知られている。
フェロシリコンなどを高温で塩素と反応させる方法、（
２）ケイ素含有物質と炭素の混合物、例えばケイ石と活
性炭とを混合した混合物、ケイ酸植物の炭化物などを高
温で塩素と反応させる方法などが知られている。
しかしながら、前記（１）の方法では原料の炭化ケイ素
、フェロシリコンなどの製造に多量の電力を必要とし、
原料の価格が非常に高いという欠点がある。
、フェロシリコンなどの製造に多量の電力を必要とし、
原料の価格が非常に高いという欠点がある。
また前記２）の方法では、ある程度の収率で四塩化ケイ
素を製造しようとすると、塩素との反応を１２００℃を
越える非常に高い温度で行なわなければならないという
大きな欠点がある。
素を製造しようとすると、塩素との反応を１２００℃を
越える非常に高い温度で行なわなければならないという
大きな欠点がある。
この発明者らは、これらの実情に鑑み、従来法、特に前
記（２）の方法を改良することを目的として鋭意研究を
行なった結果、従来ケイ素含有物質と炭素の混合物を塩
素と反応させていたのに代えて、該混合物にホウ素化合
物を含有させて塩素と反応させると、従来よりもはるか
に低い反応温度で、かつ高収率で四塩化ケイ素を製造で
きることを知り、この発明に到達した。
記（２）の方法を改良することを目的として鋭意研究を
行なった結果、従来ケイ素含有物質と炭素の混合物を塩
素と反応させていたのに代えて、該混合物にホウ素化合
物を含有させて塩素と反応させると、従来よりもはるか
に低い反応温度で、かつ高収率で四塩化ケイ素を製造で
きることを知り、この発明に到達した。
この発明は、ケイ素含有物質と炭素の混合物を高温で塩
素と反応させて四塩化ケイ素を製造する方法において、
該混合物に混合物中のケイ素１グラム原子に対してホウ
素が０．０３〜２グラム原子になるようにホウ素化合物
を含有させることを特徴とする四塩化ケイ素の製造方法
に関するものである。
素と反応させて四塩化ケイ素を製造する方法において、
該混合物に混合物中のケイ素１グラム原子に対してホウ
素が０．０３〜２グラム原子になるようにホウ素化合物
を含有させることを特徴とする四塩化ケイ素の製造方法
に関するものである。
この発明において、炭素としては、活性炭、コークス、
カーボンブラック、クラファイトなどを挙げることがで
きる。
カーボンブラック、クラファイトなどを挙げることがで
きる。
またケイ素含有物質としては、（１）ケイ石、シリカフ
ラワー（フェロシリコン製造時に副生ずるＳｉＯ□を多
量に含む物質）、フライアッシュ（微粉炭燃焼時に煙道
、集塵器などから採取されるＳｉＯ２を多量に含む微小
な灰の粒子）、シリカゾルなどや、（２）ケイ酸植物の
炭化物、例えばイネ、ムギなどの籾殻やワラ、笹の葉、
トウモロコシの葉やクキなどを３００〜１３００°Ｃで
炭化させた炭化物などを挙げることができる。
ラワー（フェロシリコン製造時に副生ずるＳｉＯ□を多
量に含む物質）、フライアッシュ（微粉炭燃焼時に煙道
、集塵器などから採取されるＳｉＯ２を多量に含む微小
な灰の粒子）、シリカゾルなどや、（２）ケイ酸植物の
炭化物、例えばイネ、ムギなどの籾殻やワラ、笹の葉、
トウモロコシの葉やクキなどを３００〜１３００°Ｃで
炭化させた炭化物などを挙げることができる。
ケイ酸植物の炭化物をケイ素含有物質として使用する場
合は、炭化物中に無定形の炭素が含まれており、それ自
体炭素との混合物になっているので、あえて炭素を混合
する必要はない。
合は、炭化物中に無定形の炭素が含まれており、それ自
体炭素との混合物になっているので、あえて炭素を混合
する必要はない。
またケイ素含有物質と炭素とを混合する場合は、ケイ素
含有物質および炭素の両者はできるだけ微細な粉末、好
ましくは粒径１００μ以下の粉末にして使用するのがよ
い。
含有物質および炭素の両者はできるだけ微細な粉末、好
ましくは粒径１００μ以下の粉末にして使用するのがよ
い。
また炭素は結晶化したものより、無定形の炭素を使用し
た方が、塩素との反応をより低温で実施でき、四塩化ケ
イ素の収率も高くなるので好ましい。
た方が、塩素との反応をより低温で実施でき、四塩化ケ
イ素の収率も高くなるので好ましい。
この発明において、ホウ素化合物としては、三酸化ニホ
ウ素、ホウ酸、四ホウ酸ナトＩＪウム、四ホウ酸カリウ
ムなどを挙げることができる。
ウ素、ホウ酸、四ホウ酸ナトＩＪウム、四ホウ酸カリウ
ムなどを挙げることができる。
ホウ素化合物は、ケイ素含有物質と炭素の混合物中のケ
イ素１グラム原子に対してホウ素が０．０３〜２グラム
原子、好ましくは０．０５〜１原子、さらに好ましくは
０９０６〜０．８原子になるように含有させる必要があ
る。
イ素１グラム原子に対してホウ素が０．０３〜２グラム
原子、好ましくは０．０５〜１原子、さらに好ましくは
０９０６〜０．８原子になるように含有させる必要があ
る。
ホウ素化合物の量が少なすぎると含有させたことによる
効果の発現が十分でなくまたあまり多すぎると三塩化ホ
ウ素の副生量が多くなるので適当でない。
効果の発現が十分でなくまたあまり多すぎると三塩化ホ
ウ素の副生量が多くなるので適当でない。
ホウ素化合物を混合物中のケイ素１グラム原子に対して
ホウ素が前記範囲の量になるように含有させて塩素と反
応させることによって、従来よりもはるかに低い反応温
度および短い反応時間で、かつ高収率で四塩化ケイ素を
製造することが可能になる。
ホウ素が前記範囲の量になるように含有させて塩素と反
応させることによって、従来よりもはるかに低い反応温
度および短い反応時間で、かつ高収率で四塩化ケイ素を
製造することが可能になる。
ホウ素化合物を含有させる方法は、特に制限されない。
代表的な方法としては、（１）ケイ素含有物質、炭素お
よびホウ素化合物の三者を同時に、あるいは任意の順序
で混合する方法、（２）ケイ素含有物質と炭素とを混合
して成形した成形物、ケイ酸植物の炭化物などをホウ素
化合物の水溶液に浸漬してホウ素化合物を含浸させる方
法などを挙げることができる。
よびホウ素化合物の三者を同時に、あるいは任意の順序
で混合する方法、（２）ケイ素含有物質と炭素とを混合
して成形した成形物、ケイ酸植物の炭化物などをホウ素
化合物の水溶液に浸漬してホウ素化合物を含浸させる方
法などを挙げることができる。
上述の（１）の方法において混合操作は湿式で行なって
も、また乾式で行ってもよい。
も、また乾式で行ってもよい。
この発明において、ホウ素化合物を含有させた混合物を
塩素と反応させるにあたっては、粉末状で塩素と反応さ
せても、成形物に成形して塩素と反応させてもよい。
塩素と反応させるにあたっては、粉末状で塩素と反応さ
せても、成形物に成形して塩素と反応させてもよい。
しかし成形物に成形して塩素と反応させた方が反応を円
滑に進行させることができるので好ましい。
滑に進行させることができるので好ましい。
成形物の形状は球状、柱状、破砕粒状などいずれでもよ
く、その形状は特に制限されない。
く、その形状は特に制限されない。
また成形する際は、バインダーとして、例えば水、ポリ
エチレングリコール、トリエチレングリコール、でんぷ
ん、ゼラチン、セルロース、シリカゾルなどを使用して
もさしつかえない。
エチレングリコール、トリエチレングリコール、でんぷ
ん、ゼラチン、セルロース、シリカゾルなどを使用して
もさしつかえない。
また成形は、従来公知の成形機、例えば押出成形機、打
錠成形機、転勤造粒機などいずれの成形機で行なっても
よい。
錠成形機、転勤造粒機などいずれの成形機で行なっても
よい。
この発明を実施するにあたって、ホウ素化合物を含有さ
せた混合物中の炭素の量は特に制限されないが、高収率
で四塩化ケイ素を製造するためには、一般には混合物中
のケイ素およびホウ素がそれぞれの塩化物を形成する場
合に還元剤として必要な化学量論量の１〜５モル倍に調
節するのが適当である。
せた混合物中の炭素の量は特に制限されないが、高収率
で四塩化ケイ素を製造するためには、一般には混合物中
のケイ素およびホウ素がそれぞれの塩化物を形成する場
合に還元剤として必要な化学量論量の１〜５モル倍に調
節するのが適当である。
炭素の量が少なすぎると四塩化ケイ素の収率が低下し、
また過度に多くしても多くしたことによる利点はないの
で、炭素の量は前記範囲の量にするのが適当である。
また過度に多くしても多くしたことによる利点はないの
で、炭素の量は前記範囲の量にするのが適当である。
またホウ素化合物を含有させた混合物中に水が含まれて
いたり、塩素との反応中に水が生成したりすると、四塩
化ケイ素の収率が低下するので、塩素との反応を行なう
前に混合物を加熱脱水処理して塩素との反応に供するの
が好ましい。
いたり、塩素との反応中に水が生成したりすると、四塩
化ケイ素の収率が低下するので、塩素との反応を行なう
前に混合物を加熱脱水処理して塩素との反応に供するの
が好ましい。
加熱脱水処理は、一般にはアルゴン、ヘリウム、窒素す
どの不活性ガス雰囲気下に、または減圧下に１５０〜１
０００℃で行なうのが適当である。
どの不活性ガス雰囲気下に、または減圧下に１５０〜１
０００℃で行なうのが適当である。
ホウ素化合物を含有させた混合物と塩素との反応は、塩
素と混合物とを十分に接触させることができればいかな
る方法で行なってもよいが、−１には混合物の充填層に
塩素ガスを流通させながら行なう。
素と混合物とを十分に接触させることができればいかな
る方法で行なってもよいが、−１には混合物の充填層に
塩素ガスを流通させながら行なう。
塩素ガスは高純度のものを使用しても、不活性ガス、例
えばアルゴン、ヘリウム、窒素などで希釈して使用して
もよい。
えばアルゴン、ヘリウム、窒素などで希釈して使用して
もよい。
塩素と反応させる際の反応温度は、これがあまり低すぎ
ると反応が十分に進行せず、また過度に高くしても高く
したことによる利点は特になく経済的ではないので、一
般には４００〜１２００℃、好ましくは４５０〜１００
０℃が適当である。
ると反応が十分に進行せず、また過度に高くしても高く
したことによる利点は特になく経済的ではないので、一
般には４００〜１２００℃、好ましくは４５０〜１００
０℃が適当である。
前記温度で塩素との反応を行なうと、反応は円滑に進行
し、四塩化ケイ素がガス状で生成する。
し、四塩化ケイ素がガス状で生成する。
反応時間は、反応温度、塩素供給量などによっても異な
るが、一般には０．５〜５時間である。
るが、一般には０．５〜５時間である。
生成した四塩化ケイ素の回収は、それ自体公知の方法、
例えば凝縮、蒸留などによって容易に行なうことができ
る。
例えば凝縮、蒸留などによって容易に行なうことができ
る。
この発明は、固定床、移動床、流動床などいずれの反応
方式でも実施することができる。
方式でも実施することができる。
次に実施例および比較例を示す、。
実施例 １〜６
活性炭粉末（比表面積９５０ ｒｒｌ／ｊｊ ）、シリ
カフラワー（平均粒径２μ、５ＩＯ２として９１．５重
量係含有）およびホウ酸〔Ｈ３ＢＯ〕を第１表に記載の
量秤量して乳鉢で混合した後、打錠成形機で直径１０ｍ
ｍ、高さ１０ｍｖｔの柱状のペレットに成形し、ペレッ
トを１６０℃で１昼夜乾燥した。
カフラワー（平均粒径２μ、５ＩＯ２として９１．５重
量係含有）およびホウ酸〔Ｈ３ＢＯ〕を第１表に記載の
量秤量して乳鉢で混合した後、打錠成形機で直径１０ｍ
ｍ、高さ１０ｍｖｔの柱状のペレットに成形し、ペレッ
トを１６０℃で１昼夜乾燥した。
次いでペレットを内径２５朋のアルミナ製反応管に充填
し、ヘリウムを流通させながら７００°Ｃで１時間加熱
脱水処理した後、第１表に記載の反応温度で塩素ガスを
１１０ ｍｌ／ ｍ ｉ ｎの流量で１．５時間反応管
に流してペレットを反応させ、反応管出口からのガスを
ドライアイス・メタノールトラツで冷却、液化させて捕
集し、捕集物を蒸留して四塩化ケイ素を得た。
し、ヘリウムを流通させながら７００°Ｃで１時間加熱
脱水処理した後、第１表に記載の反応温度で塩素ガスを
１１０ ｍｌ／ ｍ ｉ ｎの流量で１．５時間反応管
に流してペレットを反応させ、反応管出口からのガスを
ドライアイス・メタノールトラツで冷却、液化させて捕
集し、捕集物を蒸留して四塩化ケイ素を得た。
四塩化ケイ素の収量および収率は第１表のとおりであっ
た。
た。
比較例 １
ホウ酸を混合しなかったほかは、実施例１と同様にして
四塩化ケイ素を製造した。
四塩化ケイ素を製造した。
その結果は第１表に示す。
実施例 ７
実施例１のシリカフラワーにかえてケイ石（ＳｉＯ□と
して９５．’７重量係含有）５．６，９を使用し、また
バイダーとしてシリカッ゛ル〔ＳｉＯ２として３０重量
係含有〕３ｇを使用したほかは、実施例１と同様にして
四塩化ケイ素を製造した。
して９５．’７重量係含有）５．６，９を使用し、また
バイダーとしてシリカッ゛ル〔ＳｉＯ２として３０重量
係含有〕３ｇを使用したほかは、実施例１と同様にして
四塩化ケイ素を製造した。
その結果は第１表に示す。
実施例 ８
実施例１のホウ酸にかえて四ホウ酸ナトリウム（Ｎａ
２ Ｂ４０７・１０Ｈ２０） １．１９を使用し、反応
温度を５００℃にかえたほかは、実施例１と同様にして
四塩化ケイ素を製造した。
２ Ｂ４０７・１０Ｈ２０） １．１９を使用し、反応
温度を５００℃にかえたほかは、実施例１と同様にして
四塩化ケイ素を製造した。
その結果は第１表に示す。
比較例 ２
ホウ酸を使用せず、ケイ石の使用量を６．４ｇにしたほ
かは、実施例７と同様にして四塩化ケイ素を製造した。
かは、実施例７と同様にして四塩化ケイ素を製造した。
その結果は第１表に示す。なお、比較例２では、Ｓ ｉ
ＣＩＪ ４の生成量が少ないため、捕集物を蒸留せずに
捕集物に水を加え、捕集物中のＳ ｔ Ｃ１４を加水分
解にして蒸発乾固し、７００℃で２時間空気雰囲気下で
加熱してＳｉＯ□として秤量し、Ｓ ｒ Ｃ１４に換算
してＳ ｔ Ｃ１４の収量および収率を求めた。
ＣＩＪ ４の生成量が少ないため、捕集物を蒸留せずに
捕集物に水を加え、捕集物中のＳ ｔ Ｃ１４を加水分
解にして蒸発乾固し、７００℃で２時間空気雰囲気下で
加熱してＳｉＯ□として秤量し、Ｓ ｒ Ｃ１４に換算
してＳ ｔ Ｃ１４の収量および収率を求めた。
実施例 ９
籾殻２０ｇをヘリウム雰囲気下、５００℃で２時間加熱
して炭化させ、籾殻の炭化物を得た。
して炭化させ、籾殻の炭化物を得た。
籾殻の炭化物８ｇを、８０℃の水５００ｍ１にホウ酸〔
Ｈ３ＢＯ３〕４０９を溶解させたホウ酸水溶液に３０分
間浸漬して炭化物にホウ酸を含浸させた後、１６０°Ｃ
で１昼夜乾燥して、ホウ酸が担持されている炭化物８．
５７ｇを得た。
Ｈ３ＢＯ３〕４０９を溶解させたホウ酸水溶液に３０分
間浸漬して炭化物にホウ酸を含浸させた後、１６０°Ｃ
で１昼夜乾燥して、ホウ酸が担持されている炭化物８．
５７ｇを得た。
なお、この炭化物中のＳｉは２１．９重量係で、Ｂは１
．０重量嚢であった。
．０重量嚢であった。
次いでホウ酸が担持されている炭化物（Ｂ／５ｉ＝０．
２５、原子比）７．５９を秤量し、これを内径２５１ｒ
ｒ７１Ｌのアルミナ製反応管に充填し、ヘリウムを流通
させながら４５０℃で１時間加熱脱水処理した後、ヘリ
ウムにかえて塩素ガスを１１０ｍ４／ｍｉｎの流量で流
し、４５０℃で１時間反応を行ない、反応我出口からの
ガスをドライアイス・メタノールトラップで冷却、液化
させて捕集し、捕集物を蒸留して四塩化ケイ素１０．１
を得た。
２５、原子比）７．５９を秤量し、これを内径２５１ｒ
ｒ７１Ｌのアルミナ製反応管に充填し、ヘリウムを流通
させながら４５０℃で１時間加熱脱水処理した後、ヘリ
ウムにかえて塩素ガスを１１０ｍ４／ｍｉｎの流量で流
し、４５０℃で１時間反応を行ない、反応我出口からの
ガスをドライアイス・メタノールトラップで冷却、液化
させて捕集し、捕集物を蒸留して四塩化ケイ素１０．１
を得た。
なお四塩化ケイ素の収率は６１モル／％であった。
比較例 ３
ホウ酸を担持させなかったほかは、実施例９と同様にし
て四塩化ケイ素を製造した。
て四塩化ケイ素を製造した。
その結果、四塩化ケイ素の収量は６．２ｇで、収率は３
５モル係であった。
５モル係であった。
Claims (1)
- １ ケイ素含有物質と炭素の混合物を高温で塩素と反応
させて四塩化ケイ素を製造する方法において、該混合物
に混合物中のケイ素１グラム原子に対してホウ素が０．
０３〜２グラム原子になるようにホウ素化合物を含有さ
せることを特徴とする四塩化ケイ素の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8088980A JPS5934128B2 (ja) | 1980-06-17 | 1980-06-17 | 四塩化ケイ素の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8088980A JPS5934128B2 (ja) | 1980-06-17 | 1980-06-17 | 四塩化ケイ素の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS577813A JPS577813A (en) | 1982-01-16 |
| JPS5934128B2 true JPS5934128B2 (ja) | 1984-08-20 |
Family
ID=13730911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8088980A Expired JPS5934128B2 (ja) | 1980-06-17 | 1980-06-17 | 四塩化ケイ素の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5934128B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115636416B (zh) * | 2022-11-11 | 2023-05-02 | 武汉新硅科技潜江有限公司 | 一种四氯化硅的合成方法 |
-
1980
- 1980-06-17 JP JP8088980A patent/JPS5934128B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS577813A (en) | 1982-01-16 |
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