JPS60204612A - 高純度二酸化珪素の製造方法 - Google Patents
高純度二酸化珪素の製造方法Info
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- JPS60204612A JPS60204612A JP6174284A JP6174284A JPS60204612A JP S60204612 A JPS60204612 A JP S60204612A JP 6174284 A JP6174284 A JP 6174284A JP 6174284 A JP6174284 A JP 6174284A JP S60204612 A JPS60204612 A JP S60204612A
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Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
a 産業上の利用分野
本発明は二酸化珪素の製造方法に関し、特に高純度な二
酸化珪素を製造するのに適した方法に関する。
酸化珪素を製造するのに適した方法に関する。
b 発鷹の背景
現在、次世代のエネルギー資#に関し太陽エイ・ルキー
が注目され、太陽光発電に関する研究が進められている
。とりわけシリコン太陽電池は最も有望視されており品
質の向上および安価な製造方法の開発が急がれている。
が注目され、太陽光発電に関する研究が進められている
。とりわけシリコン太陽電池は最も有望視されており品
質の向上および安価な製造方法の開発が急がれている。
シリコン太陽電池に使うシリ:1ンは高純度であること
が要求されているため、現在は半導体用に製造されたシ
リコンを用いている。したがってシリコン原料自体が非
常に高価であり、このことが太陽電池のコストを高くし
ている。
が要求されているため、現在は半導体用に製造されたシ
リコンを用いている。したがってシリコン原料自体が非
常に高価であり、このことが太陽電池のコストを高くし
ている。
そこで高純度の二酸化珪素を高純度の炭素を用いて汚染
なく還元し太陽N池に使用出来るシリコンを製造する試
みがなされている。この方法に: J:ねば金属シリコ
ンを一度トリクロルンランに換え精製後還元を行なう半
導体用シリコンの製造法に比へエイ、ルギー、コスト共
人きく削減できる利点珪素としては一部高級品として産
出される水晶があげられるたGってあり、その資源量は
限られている。大計の太陽電池の製造に対し豊富に存在
するけい砂など純度の悪いけい酸塩原料を精製し、高純
度の二酸化珪素に変える技術が望まれている。
なく還元し太陽N池に使用出来るシリコンを製造する試
みがなされている。この方法に: J:ねば金属シリコ
ンを一度トリクロルンランに換え精製後還元を行なう半
導体用シリコンの製造法に比へエイ、ルギー、コスト共
人きく削減できる利点珪素としては一部高級品として産
出される水晶があげられるたGってあり、その資源量は
限られている。大計の太陽電池の製造に対し豊富に存在
するけい砂など純度の悪いけい酸塩原料を精製し、高純
度の二酸化珪素に変える技術が望まれている。
一方アルカリ珪酸塩(通称水ガラス)を酸と反応させて
シリカゲルを得るという方法が知られている。シリカゲ
ルは純度の高い5i02がら出来ており、この様なシリ
カゲルを上記直接還元に使用することも考えられるが、
これらシリカゲルは通常5i02純度が99゜5wt%
程度、高純度といわれるものでも99.95wt%程度
であり、そのままの状態では上記直接還元による太陽電
池用シリコンの製造に使用出来なかった。
シリカゲルを得るという方法が知られている。シリカゲ
ルは純度の高い5i02がら出来ており、この様なシリ
カゲルを上記直接還元に使用することも考えられるが、
これらシリカゲルは通常5i02純度が99゜5wt%
程度、高純度といわれるものでも99.95wt%程度
であり、そのままの状態では上記直接還元による太陽電
池用シリコンの製造に使用出来なかった。
これは通常のシリカゲルではシリカゲル中に含まれる5
102以外の不純物(Na+、Ca2+、Mg2+ な
ど)がシリカゲルの外部洗浄液中にぬけにくく、高純度
化が難かしいことに起因していた。
102以外の不純物(Na+、Ca2+、Mg2+ な
ど)がシリカゲルの外部洗浄液中にぬけにくく、高純度
化が難かしいことに起因していた。
C発明の目的
本発明の目的は、太陽電池用シリコン製造などに使用す
ることの出来る高純度の二酸化珪素の製造方法を提供す
ることにある。
ることの出来る高純度の二酸化珪素の製造方法を提供す
ることにある。
d 発明の構成
本発明は、含水珪酸塩原料を最小寸法SOμm〜10m
mを有する形状に保ちなから鉱酸と接触させて該倉水珪
酸塩原第1表面からシラノール基の縮合反応を起こさせ
、それにより該含水珪酸塩片r1を多孔質状の二酸化珪
素に変えることを特徴とする高純度三酸化珪素の製造方
法である。
mを有する形状に保ちなから鉱酸と接触させて該倉水珪
酸塩原第1表面からシラノール基の縮合反応を起こさせ
、それにより該含水珪酸塩片r1を多孔質状の二酸化珪
素に変えることを特徴とする高純度三酸化珪素の製造方
法である。
ここで最小寸法SOμm〜10mm を有する形状とは
、例えば板状体又はフレーク状であれば厚みがSOノ汀
〜10mm、角棒又は丸棒であればその辺又は直径が3
011m〜10mm、粒形てあわば粒子短辺がsotr
m〜/(:1mmなどの、その物体の中心部の表面層か
らの最短距離が23μm−5mmの物体の形状を訂う。
、例えば板状体又はフレーク状であれば厚みがSOノ汀
〜10mm、角棒又は丸棒であればその辺又は直径が3
011m〜10mm、粒形てあわば粒子短辺がsotr
m〜/(:1mmなどの、その物体の中心部の表面層か
らの最短距離が23μm−5mmの物体の形状を訂う。
ここで、鉱酸中に添加して多孔質の二酸化珪素の得らJ
+る含水珪酸塩原料(固体状含水珪酸塩(含水珪酸塩カ
ラス、ゲル状含水珪酬塩)、液体状含水珪酸塩(]:4
.酸塩水溶液、ゾル状含水珪酸塩))は4(分含自量が
総重量の4〜12wt%てあり、かつ5102含有量が
総重量の27〜12wt%のちのが好まねる。
+る含水珪酸塩原料(固体状含水珪酸塩(含水珪酸塩カ
ラス、ゲル状含水珪酬塩)、液体状含水珪酸塩(]:4
.酸塩水溶液、ゾル状含水珪酸塩))は4(分含自量が
総重量の4〜12wt%てあり、かつ5102含有量が
総重量の27〜12wt%のちのが好まねる。
水分含有量が72wt%より多くなるか又は5102含
有量が2/wt%より少なくなると、鉱酸に含水珪酸塩
原料がとけてしまって多孔質の二酸化珪素が得られに<
<、又水分含有量がグwt%未満であるか又は5102
含有量が72wt%より多くなると、洗浄により高純度
化するのに十分な多孔質状の二酸化珪素が得られにくい
。
有量が2/wt%より少なくなると、鉱酸に含水珪酸塩
原料がとけてしまって多孔質の二酸化珪素が得られに<
<、又水分含有量がグwt%未満であるか又は5102
含有量が72wt%より多くなると、洗浄により高純度
化するのに十分な多孔質状の二酸化珪素が得られにくい
。
水分含有量の少ない含水珪酸塩原料は固形のガラス状な
どとして、又含水量が多くなるに径って固形状態から液
体状態となった珪酸塩水溶液なとが使用されるが、その
いずれてあっても鉱酸と接触することにより不純物成分
(N a十、 Ca2+、 T j−4十など)のみが
鉱酸中に溶出され、含水珪酸塩カラスがより高純度化し
やずいのて好ま1+る。
どとして、又含水量が多くなるに径って固形状態から液
体状態となった珪酸塩水溶液なとが使用されるが、その
いずれてあっても鉱酸と接触することにより不純物成分
(N a十、 Ca2+、 T j−4十など)のみが
鉱酸中に溶出され、含水珪酸塩カラスがより高純度化し
やずいのて好ま1+る。
この様な含水珪酸塩原料は、固体の場合には鉱酸内に沈
める形で、又液体の場合には鉱酸内へ流し込む形で鉱酸
と接触させることが好まねる。
める形で、又液体の場合には鉱酸内へ流し込む形で鉱酸
と接触させることが好まねる。
含水珪酸塩の珪酸塩原料としては、アルカリ金属および
アルカリ土類金属などを用いたガラス(R20−RO−
RnOm−3i02ガラス)が使用出来ルカ、」−記理
由により水分を多く含んだ通常水ガラスと呼ばれるアル
カリ珪酸塩が好まれ使用される。これらアルカリ珪酸塩
は比較的洗浄のしにくいアルカリ土類金属が少ないため
99゜99wt%以上の純度の二酸化珪素を得るために
好ましく、又容易に手に入れられるので好ましい。アル
カリ珪酸塩としては経済的にナトリウム珪酸塩が好まし
く、又アルカリ珪酸塩作成の際5i02/Na2O比が
2−3.3の範囲の物が溶融がし易いなどの点で望まし
い。
アルカリ土類金属などを用いたガラス(R20−RO−
RnOm−3i02ガラス)が使用出来ルカ、」−記理
由により水分を多く含んだ通常水ガラスと呼ばれるアル
カリ珪酸塩が好まれ使用される。これらアルカリ珪酸塩
は比較的洗浄のしにくいアルカリ土類金属が少ないため
99゜99wt%以上の純度の二酸化珪素を得るために
好ましく、又容易に手に入れられるので好ましい。アル
カリ珪酸塩としては経済的にナトリウム珪酸塩が好まし
く、又アルカリ珪酸塩作成の際5i02/Na2O比が
2−3.3の範囲の物が溶融がし易いなどの点で望まし
い。
含水珪酸塩原料は、固体ガラスの場合には熱圧水処理、
水溶液の場合には通常の希釈・濃縮操作など従来知られ
ている操作によって1」的の水分量および5102濃度
に調整される。
水溶液の場合には通常の希釈・濃縮操作など従来知られ
ている操作によって1」的の水分量および5102濃度
に調整される。
上記水分量に調整された含水珪酸塩原料は、鉱酸と接触
させられるが、鉱酸としては塩酸、硫酸。
させられるが、鉱酸としては塩酸、硫酸。
硝酸およびこれらの混合溶液が使用出来る。ここで硫酸
および硝酸が含水珪酸塩原料中に含まれるTi、Zrの
各元素を抽出除去する効果が大きいので好まれる。中で
も硫酸は、高濃度液としてもガスの蒸気圧が硝酸とくら
べ低いため、金属製の器具の腐蝕防止の点2作業環境の
悪化防止の点で好ましい。鉱酸の濃度は、塩酸の場合に
は/〜/2規定、硝酸では/〜/l/−規定、硫酸では
/〜3乙規定。
および硝酸が含水珪酸塩原料中に含まれるTi、Zrの
各元素を抽出除去する効果が大きいので好まれる。中で
も硫酸は、高濃度液としてもガスの蒸気圧が硝酸とくら
べ低いため、金属製の器具の腐蝕防止の点2作業環境の
悪化防止の点で好ましい。鉱酸の濃度は、塩酸の場合に
は/〜/2規定、硝酸では/〜/l/−規定、硫酸では
/〜3乙規定。
混合酸で/〜3乙規定が好まれ、内でも3〜1g規定の
硫酸が望ましい。これら鉱酸は室温〜100″Cの湿度
として使用される。
硫酸が望ましい。これら鉱酸は室温〜100″Cの湿度
として使用される。
鉱酸と鉱酸に加えられる含水珪酸塩原料との比率として
は、生成した二酸化珪素と鉱酸量とを考えて含水珪酸塩
700重量部に対して鉱酸/jto重量部以上を使用す
ることが好ましい。
は、生成した二酸化珪素と鉱酸量とを考えて含水珪酸塩
700重量部に対して鉱酸/jto重量部以上を使用す
ることが好ましい。
該最小月決を持った含水珪酸塩原料が鉱酸と接触すると
、まず含水珪酸塩原料の表面でイメン交換とシラノール
基の縮合反応が行なわれ二酸化珪素の殻が生成する。殻
の生成後も水素イメンの内部への浸入によって、内部の
珪素のシラノール基の縮合反応が進んでいくが、その際
外側の殻が内部のシラ/−ル基の縮合反応の進行に伴な
う収縮を妨げ、内部は非常にポーラスな多孔質状となる
。
、まず含水珪酸塩原料の表面でイメン交換とシラノール
基の縮合反応が行なわれ二酸化珪素の殻が生成する。殻
の生成後も水素イメンの内部への浸入によって、内部の
珪素のシラノール基の縮合反応が進んでいくが、その際
外側の殻が内部のシラ/−ル基の縮合反応の進行に伴な
う収縮を妨げ、内部は非常にポーラスな多孔質状となる
。
内部の収縮力および外部からの力により殻に6i?細な
りラックも生しるが、上述と同様の殻生成が該クラック
によって生した新しい含水珪酸塩原料表面に起こるため
、出来あがる二酸化珪素はクラックが生しる生しないに
かかわらず非常に多孔質なものとなる。
りラックも生しるが、上述と同様の殻生成が該クラック
によって生した新しい含水珪酸塩原料表面に起こるため
、出来あがる二酸化珪素はクラックが生しる生しないに
かかわらず非常に多孔質なものとなる。
含水珪酸塩原料を鉱酸に添加する際に鉱酸を激しくかく
はんすると、含水珪酸塩原料が液状の場合などは含水珪
酸塩原料表面に殻が生成するひまがなく加えられた含水
珪酸塩原料が鉱酸中に溶解してしまう様な欠点となる。
はんすると、含水珪酸塩原料が液状の場合などは含水珪
酸塩原料表面に殻が生成するひまがなく加えられた含水
珪酸塩原料が鉱酸中に溶解してしまう様な欠点となる。
又含水珪酸塩原料が液状の場合など激しいいきおいで流
し込むと同様に鉱酸中に全て溶+1でしまう。この様に
珪酸塩が溶解した混合液は、適当な5F−024度、適
当な縮合度になると混合液全体がゼリー状とな。て固ま
り通常のシリカゲルとなる。この様なシリカゲルは洗浄
を行ないにくく又高純度となりにくい。
し込むと同様に鉱酸中に全て溶+1でしまう。この様に
珪酸塩が溶解した混合液は、適当な5F−024度、適
当な縮合度になると混合液全体がゼリー状とな。て固ま
り通常のシリカゲルとなる。この様なシリカゲルは洗浄
を行ないにくく又高純度となりにくい。
含水珪酸塩原料は、」二重理由のため鉱酸によるシラー
ル基の縮合反応(てよる表面の殻が形成されある程度破
壊されない様な状態て鉱酸と接触させられる。含水珪酸
塩原料が固形の場合の添加方法の板状体、又は粒径SO
μm〜3mmの粒状体)として鉱酸中に沈めることが好
ましい。
ル基の縮合反応(てよる表面の殻が形成されある程度破
壊されない様な状態て鉱酸と接触させられる。含水珪酸
塩原料が固形の場合の添加方法の板状体、又は粒径SO
μm〜3mmの粒状体)として鉱酸中に沈めることが好
ましい。
固形の含水珪酸塩原料の場合、SOμm未満の厚みを持
った板状体又はSOμm未満の粒径の粒状体では作成し
た二酸化珪素が小粒となるためろ過性が悪くなり、3m
mより厚い板状体又は3mmより大きな粒状体では、作
成した二酸化珪素が大粒となりすぎて洗浄性が悪くなる
。
った板状体又はSOμm未満の粒径の粒状体では作成し
た二酸化珪素が小粒となるためろ過性が悪くなり、3m
mより厚い板状体又は3mmより大きな粒状体では、作
成した二酸化珪素が大粒となりすぎて洗浄性が悪くなる
。
液状の含水珪酸塩原料の場合も上記理由と同様形ノズル
又はSOμm〜/(7rnm の辺を有するスリット形
ノズルなど)を有するノズルから鉱酸中に流し込むこと
が好ましいが、さらに、該液状含水珪酸塩原料の流出方
向、流出速度に対してほぼ同方向、/−,2(7倍の速
度を持った鉱酸中に流し込むことが好ましい。
又はSOμm〜/(7rnm の辺を有するスリット形
ノズルなど)を有するノズルから鉱酸中に流し込むこと
が好ましいが、さらに、該液状含水珪酸塩原料の流出方
向、流出速度に対してほぼ同方向、/−,2(7倍の速
度を持った鉱酸中に流し込むことが好ましい。
液状含水珪酸塩原料の流出速度が鉱酸の流速より速いと
、含水珪酸塩原料がノズルの出ロイ」近でだんご状の二
酸化珪素となり、この様なだんこ状の二酸化珪素は比較
的洗浄性が悪くなり好ましくない。鉱酸の流速が液状含
水珪酸基原F1の流出速度の20倍より速くなると、ノ
ズル出[1から流出した液状含水珪酸塩原料が鉱酸と接
触して殻を生成するひまなくつぎつぎと流されてしまい
鉱酸中に溶けてしまう欠点となる。流出方向と鉱酸の流
れの方向は同一であることが好ましいが、多少ずれてい
ても障害はない。
、含水珪酸塩原料がノズルの出ロイ」近でだんご状の二
酸化珪素となり、この様なだんこ状の二酸化珪素は比較
的洗浄性が悪くなり好ましくない。鉱酸の流速が液状含
水珪酸基原F1の流出速度の20倍より速くなると、ノ
ズル出[1から流出した液状含水珪酸塩原料が鉱酸と接
触して殻を生成するひまなくつぎつぎと流されてしまい
鉱酸中に溶けてしまう欠点となる。流出方向と鉱酸の流
れの方向は同一であることが好ましいが、多少ずれてい
ても障害はない。
流出速度および鉱酸の流れの速度はノズルに対する速度
として決定され、鉱酸がノズルに対して流れるものであ
っても、鉱酸に対してノズルが移動するものであっても
かまわないが、流出速度および鉱酸の流動速度としては
、上記条件を満足する範閣内であり、かつ0.0 /−
0,,2m/S 、 0.0 / −2m/sの範囲内
であることが望ましい。
として決定され、鉱酸がノズルに対して流れるものであ
っても、鉱酸に対してノズルが移動するものであっても
かまわないが、流出速度および鉱酸の流動速度としては
、上記条件を満足する範閣内であり、かつ0.0 /−
0,,2m/S 、 0.0 / −2m/sの範囲内
であることが望ましい。
上記方法で作成された多孔質状の二酸化珪素は鉱酸中か
らろ過等の通常の方法で分取され洗浄される。洗浄には
、通常の純水洗浄の前段として酸洗浄を行なうことが好
まれる。酸洗浄を行なうことにより、該多孔質状二酸化
珪素中のCa 2+ 、 ’T 14千などの不純物が
洗浄され、又縮合反応が姿さらに促進される。その後該
二酸化珪素は純水洗浄され非常に高純度な二酸化珪素と
なる。
らろ過等の通常の方法で分取され洗浄される。洗浄には
、通常の純水洗浄の前段として酸洗浄を行なうことが好
まれる。酸洗浄を行なうことにより、該多孔質状二酸化
珪素中のCa 2+ 、 ’T 14千などの不純物が
洗浄され、又縮合反応が姿さらに促進される。その後該
二酸化珪素は純水洗浄され非常に高純度な二酸化珪素と
なる。
上記酸洗?vIK使用される酸としては、珪酸塩原料を
添加する鉱酸と同様に、塩酸、硫酸、硝酸およびリン酸
およびこれらの混合物が使用出来、中でも/−/、2規
定の硫酸または塩酸およびこれらの混合物が好まれ、さ
らに3〜Ir規定のものが望ましい。
添加する鉱酸と同様に、塩酸、硫酸、硝酸およびリン酸
およびこれらの混合物が使用出来、中でも/−/、2規
定の硫酸または塩酸およびこれらの混合物が好まれ、さ
らに3〜Ir規定のものが望ましい。
e 実施例
実施例/
soomi のガラスビーカー中の20°C乙規定の硫
酸、2.20m1を回転式かくはん機を用いてかくはん
しながら、内径/、39mmのプラスチックチューブ(
タイボンチューブ)からチューブポンプ(ペリスタリン
クポンプ)を用いてJISJ号水ガラス(水分含有量t
o−+3wt%、 5i02含有量2ざ〜30wt%)
10Ofgをjg/min の速度で該硫酸中に流し込
んだ。(チーーブ先での液体含水珪酸塩原料の流出速度
約o、opm7S)該プラスチックチューブは先端が硫
酸の流れの方向に向く様に硫酸中に沈めて固定しておき
、又硫酸の流れの速度はかくはん機の回転を調整して液
状含水珪酸塩原料の流出速度の約3〜S倍となる様に設
定した。
酸、2.20m1を回転式かくはん機を用いてかくはん
しながら、内径/、39mmのプラスチックチューブ(
タイボンチューブ)からチューブポンプ(ペリスタリン
クポンプ)を用いてJISJ号水ガラス(水分含有量t
o−+3wt%、 5i02含有量2ざ〜30wt%)
10Ofgをjg/min の速度で該硫酸中に流し込
んだ。(チーーブ先での液体含水珪酸塩原料の流出速度
約o、opm7S)該プラスチックチューブは先端が硫
酸の流れの方向に向く様に硫酸中に沈めて固定しておき
、又硫酸の流れの速度はかくはん機の回転を調整して液
状含水珪酸塩原料の流出速度の約3〜S倍となる様に設
定した。
該液状含水珪酸塩原料は、鉱酸にプラスチソクチー−ブ
の先から流し込まれると直径約/、jmmの細長い半透
明のひも状となってプラスチックチューブの先から硫酸
の流れに乗って漂よう。やがてチューブポンプの脈動、
流れによる力、先に流出した二酸化珪素との丙寅によっ
て、3〜/3mmの長さで流出する。流れ出した液状含
水珪酸塩原料は、その形状を保ちながらシラノール基の
縮合反応を起こして多孔質状の二酸化珪素となる。外観
変化はほとんどないが、数分後には硬い殻生成が完rし
ている様である。液状含水珪酸塩原料を添加終rする2
0分後には流出した二酸化珪素は相t7の衝突などによ
ってさらに細かくなるが、全体的には/min以上の長
さのものが大半であった。
の先から流し込まれると直径約/、jmmの細長い半透
明のひも状となってプラスチックチューブの先から硫酸
の流れに乗って漂よう。やがてチューブポンプの脈動、
流れによる力、先に流出した二酸化珪素との丙寅によっ
て、3〜/3mmの長さで流出する。流れ出した液状含
水珪酸塩原料は、その形状を保ちながらシラノール基の
縮合反応を起こして多孔質状の二酸化珪素となる。外観
変化はほとんどないが、数分後には硬い殻生成が完rし
ている様である。液状含水珪酸塩原料を添加終rする2
0分後には流出した二酸化珪素は相t7の衝突などによ
ってさらに細かくなるが、全体的には/min以上の長
さのものが大半であった。
殻の出来た含水珪酸塩原料は、殻の内部への鉱酸の進入
によりシラノール基の縮合反応を起こして二酸化珪素の
多孔質骨格を形成すると共にアルカリ分が鉱酸中に溶出
して純度の高い二酸化珪素となる。液状含水珪酸塩原料
流し込み終了後の硫酸濃度は約3.’l規定であった。
によりシラノール基の縮合反応を起こして二酸化珪素の
多孔質骨格を形成すると共にアルカリ分が鉱酸中に溶出
して純度の高い二酸化珪素となる。液状含水珪酸塩原料
流し込み終了後の硫酸濃度は約3.’l規定であった。
ここで該鉱酸の粘度はほとんど増加しないことから該液
状含水珪酸原料中の珪酸がほとんど鉱酸に溶解せずに多
孔質状の二酸化珪素よなっていることがわかる。
状含水珪酸原料中の珪酸がほとんど鉱酸に溶解せずに多
孔質状の二酸化珪素よなっていることがわかる。
該多孔質状二酸化珪素の入った鉱酸に水/20m1を加
え95〜100°Cの温浴中で6時間保ち、該多孔質状
二酸化珪素のシラノール基の縮合反応の促進と二酸化珪
素中の不純物の洗浄を言1つだ。得られた多孔質の二酸
化珪素をブフナーロ−1・に定性濾紙をひいた分離装置
で分取し、得られた二酸化珪素重量(硫酸を内部に含ん
だ状態)およびろ液容量及びろ液中のN a 20 r
A l + Z r Jiiをプラズマ発光分析装置
で測定した。結果を第1表に示す。
え95〜100°Cの温浴中で6時間保ち、該多孔質状
二酸化珪素のシラノール基の縮合反応の促進と二酸化珪
素中の不純物の洗浄を言1つだ。得られた多孔質の二酸
化珪素をブフナーロ−1・に定性濾紙をひいた分離装置
で分取し、得られた二酸化珪素重量(硫酸を内部に含ん
だ状態)およびろ液容量及びろ液中のN a 20 r
A l + Z r Jiiをプラズマ発光分析装置
で測定した。結果を第1表に示す。
得られた硫酸を内部に含んだ二酸化珪素に6規定の塩酸
200m1を加え9S〜100″Cの温浴中でq時間保
持し、その後再び二酸化珪素と塩酸を濾過により分離し
た。得られた二酸化珪素型N(塩酸を内部に含んだ状態
)およびろ液容量及びろ液中のNa2Or Al、 Z
r 量を同様に測定した。
200m1を加え9S〜100″Cの温浴中でq時間保
持し、その後再び二酸化珪素と塩酸を濾過により分離し
た。得られた二酸化珪素型N(塩酸を内部に含んだ状態
)およびろ液容量及びろ液中のNa2Or Al、 Z
r 量を同様に測定した。
上記塩酸による洗浄を上記を含めて金側3回実施し、そ
のつど上記項目を測定した。得られた結果を第1表に示
す。
のつど上記項目を測定した。得られた結果を第1表に示
す。
比較例/
実施例/で用いた物お同様な3号水ガラス100gと水
/20m1とを混ぜ合せて20°Cに保持し、溶液をか
くはんしなから乙規定の硫酸20m1をKm l1分の
速度で加えた。溶液全体はしだいに粘度が増加しやがて
全体が固まりゲル状態となった。
/20m1とを混ぜ合せて20°Cに保持し、溶液をか
くはんしなから乙規定の硫酸20m1をKm l1分の
速度で加えた。溶液全体はしだいに粘度が増加しやがて
全体が固まりゲル状態となった。
ゲル状態となってもさらにかくはんを続けてゲルを粉砕
し、ゲル粒子が3mm以下(大半は/mm以下)となる
様にした。このシリカゲルに乙規定の硫酸200m1j
を加え9S〜100″Cの温浴中で乙時間加熱した。作
成したシリカゲルをブ7ナーロートおよび定性濾紙を用
いて分離し、得られたシリカゲルの重量(硫酸を含んだ
重量)、ろ液容量、ろ液中の不純物濃度を実施例/と同
様測定した。更に実施例1と同様に6規定の塩酸200
m1(/Cよる9S〜100″CII時間の酸洗浄をψ
回行なった。毎回得らに示す。
し、ゲル粒子が3mm以下(大半は/mm以下)となる
様にした。このシリカゲルに乙規定の硫酸200m1j
を加え9S〜100″Cの温浴中で乙時間加熱した。作
成したシリカゲルをブ7ナーロートおよび定性濾紙を用
いて分離し、得られたシリカゲルの重量(硫酸を含んだ
重量)、ろ液容量、ろ液中の不純物濃度を実施例/と同
様測定した。更に実施例1と同様に6規定の塩酸200
m1(/Cよる9S〜100″CII時間の酸洗浄をψ
回行なった。毎回得らに示す。
本比較例1では、実施例/とくらベブフナーロートによ
る吸引ろ過に数倍の時間を要し、又洗浄による酸中の不
純物の濃度からも推定される様に実施例/よりも純度の
向上が遅く、手間を要するものであった。
る吸引ろ過に数倍の時間を要し、又洗浄による酸中の不
純物の濃度からも推定される様に実施例/よりも純度の
向上が遅く、手間を要するものであった。
実施例2
3号水ガラスをポリエチレンの型に流し込み/昼夜室温
で乾燥させて大きさざX#)ミlJ、厚さ約/ミリの含
水珪酸塩ガラスを得た。水分含有率は23、q%+ 3
102含有量57.4%であった。この含水珪酸塩ガラ
ス23gを乙規定の塩・酸200m1中へ加え9S〜1
00″Cの温浴中でご時間加熱した。加熱をはじめて数
十分後には含水珪酸塩ガラス表面に多数のクランクが発
生し、含水珪酸塩ガラスは白色に見られた。シラノール
基の縮合反応がある程度完rして得られた白色板状の二
酸化珪素をろ過し、更に実施例/と同様に3回塩酸(乙
規定)200mlVを用いて洗浄しさらに純水を用いて
ろ紙上で、その水洗液のPHが3.S以上になる迄水洗
した。最後に100°Cで乾燥して約ljgの二酸化珪
素を得た。酸による洗浄を行う間及び乾燥によって白色
板状の二酸化珪素は元の寸法から3割程度のII′y、
縮かみられたが、かくはんによって破砕されたものを除
いてほぼ元の形状を保っていた。しかしながら板状体の
表面には無数の細かなひび割れがみらねた。得られた多
孔質状の二酸化珪素を弗化水素酸によって分解したのち
不純物をプラズマ発光分析法で分析した。結果を第2表
に示す。
で乾燥させて大きさざX#)ミlJ、厚さ約/ミリの含
水珪酸塩ガラスを得た。水分含有率は23、q%+ 3
102含有量57.4%であった。この含水珪酸塩ガラ
ス23gを乙規定の塩・酸200m1中へ加え9S〜1
00″Cの温浴中でご時間加熱した。加熱をはじめて数
十分後には含水珪酸塩ガラス表面に多数のクランクが発
生し、含水珪酸塩ガラスは白色に見られた。シラノール
基の縮合反応がある程度完rして得られた白色板状の二
酸化珪素をろ過し、更に実施例/と同様に3回塩酸(乙
規定)200mlVを用いて洗浄しさらに純水を用いて
ろ紙上で、その水洗液のPHが3.S以上になる迄水洗
した。最後に100°Cで乾燥して約ljgの二酸化珪
素を得た。酸による洗浄を行う間及び乾燥によって白色
板状の二酸化珪素は元の寸法から3割程度のII′y、
縮かみられたが、かくはんによって破砕されたものを除
いてほぼ元の形状を保っていた。しかしながら板状体の
表面には無数の細かなひび割れがみらねた。得られた多
孔質状の二酸化珪素を弗化水素酸によって分解したのち
不純物をプラズマ発光分析法で分析した。結果を第2表
に示す。
比較例2および3として市販シリカゲル(メルク社製二
薄層りロマト用ンリカゲル乙0HR)および原料として
用いた3号水ガラスの分析結果も合せて示した。
薄層りロマト用ンリカゲル乙0HR)および原料として
用いた3号水ガラスの分析結果も合せて示した。
して表わした。
第2表かられかる様に本実施例により得られた二酸化珪
素は、従来3号水ガラス等から作成されたMllt’の
高いシリカゲルとくらべて非常に高純度なものとなって
いる。
素は、従来3号水ガラス等から作成されたMllt’の
高いシリカゲルとくらべて非常に高純度なものとなって
いる。
実施例3
3号水ガラスをポリエチレン網を!;ifi重ねた上に
注ぎ室温で一夜乾燥させたのち網をはがし網を変形させ
るなどしてうずいフレーク状(厚さ/mm以下、大きさ
10mm角以丁)の含水珪酸塩ガラス片を得た。水分含
有率は33.5%であり実施例2(23゜II%)とく
らべると多かった。510g濃度は、ttq、s%であ
った。この含水珪酸塩ガラス23gを実施例−と同し条
件で多孔質状二酸化珪素の作成。
注ぎ室温で一夜乾燥させたのち網をはがし網を変形させ
るなどしてうずいフレーク状(厚さ/mm以下、大きさ
10mm角以丁)の含水珪酸塩ガラス片を得た。水分含
有率は33.5%であり実施例2(23゜II%)とく
らべると多かった。510g濃度は、ttq、s%であ
った。この含水珪酸塩ガラス23gを実施例−と同し条
件で多孔質状二酸化珪素の作成。
抽出洗浄を?Jない乾燥重量約9gの二酸化珪素を得た
。不純物分析結果は第2表に示す通りであり、得らJl
だ二酸化珪素は高い純度を有している。
。不純物分析結果は第2表に示す通りであり、得らJl
だ二酸化珪素は高い純度を有している。
ここで実施例λで得られた二酸化珪素と実施例3て得ら
れた二酸化珪素では実施例3で得られた二酸化珪素の方
が純度が高く、水分含有量が多い珪酸塩原料の方が純度
の高い二酸化珪素が得られる。
れた二酸化珪素では実施例3で得られた二酸化珪素の方
が純度が高く、水分含有量が多い珪酸塩原料の方が純度
の高い二酸化珪素が得られる。
実施例t
3号水ガラス(水分含有量乙θ〜乙Jwt%、5i02
含有量、2g〜30wt%)200gを6規定の塩酸、
200m1中に実施例/と同様チューブポンプを用いて
添加し9S〜100°Cの温浴中で加熱した。実施例2
と同様塩酸による洗浄を更に3回行なった。その復水!
;00m1を加えて95〜100°Cで2時間加熱する
酸洗浄と類似した水洗を3回行ない、/回目の水洗後サ
ンプルの7部を分取し最後迄洗浄したものと共に不純物
を分析した。結果を7回水洗後を実施例’i’−/、3
回水洗後を実施例’l−2として第2表に示す。
含有量、2g〜30wt%)200gを6規定の塩酸、
200m1中に実施例/と同様チューブポンプを用いて
添加し9S〜100°Cの温浴中で加熱した。実施例2
と同様塩酸による洗浄を更に3回行なった。その復水!
;00m1を加えて95〜100°Cで2時間加熱する
酸洗浄と類似した水洗を3回行ない、/回目の水洗後サ
ンプルの7部を分取し最後迄洗浄したものと共に不純物
を分析した。結果を7回水洗後を実施例’i’−/、3
回水洗後を実施例’l−2として第2表に示す。
得られた二酸化珪素は約Sjgであった。第2表かられ
かる様VC得られる二酸化珪素は、上記水洗1回で充分
に高純度なものとなっている。
かる様VC得られる二酸化珪素は、上記水洗1回で充分
に高純度なものとなっている。
実施例S
3号水ガラス200gを/ざ規定の硫酸100m1中に
添加し実施例tと同様に塩酸による洗浄3回と水洗を3
回行なった。得られた二酸化珪素量は約ssgであり、
分析結果を第2表に示す。第2表にはスパークソース質
量分析法によるB、Pについての分析結果も合せて示す
。
添加し実施例tと同様に塩酸による洗浄3回と水洗を3
回行なった。得られた二酸化珪素量は約ssgであり、
分析結果を第2表に示す。第2表にはスパークソース質
量分析法によるB、Pについての分析結果も合せて示す
。
第2表からもわかる様に本実施例および実施例</によ
れば、固形の含水珪酸塩原料を用いた実施例2〜3とく
らべてTi、Zr、AIなどの不純物濃度が低い二酸化
珪素が得られ、特に本実施例と実施例グとを比較してわ
かる様に濃度の高い硫酸を用いた方がより高純度のもの
が得られる。又B、Pの分析値も低く、特K B、Pの
不純物濃度の低い二酸化珪素が要求される太陽電池用シ
リコンの原料用二酸化珪素としての条件を本実施例の二
酸化珪素が満足していることがわかる。
れば、固形の含水珪酸塩原料を用いた実施例2〜3とく
らべてTi、Zr、AIなどの不純物濃度が低い二酸化
珪素が得られ、特に本実施例と実施例グとを比較してわ
かる様に濃度の高い硫酸を用いた方がより高純度のもの
が得られる。又B、Pの分析値も低く、特K B、Pの
不純物濃度の低い二酸化珪素が要求される太陽電池用シ
リコンの原料用二酸化珪素としての条件を本実施例の二
酸化珪素が満足していることがわかる。
実施例乙
水分含有量を名O1乙〜70.jwt% と変化さセた
ダ種類の珪酸塩原料を、3号水ガラスの水分を乾燥さゼ
たり、水を加えたりして作成した。この珪酸塩原料を2
0°Cおよび乙0°Cの2規定、3規定、乙規定のかく
はん中の塩酸30m1中に、/、!;mm2q種を作成
した。多孔質二酸化珪素の作成条件としては、塩酸への
添加終了後/分間かくはんを続けその後かくはんを停止
して1分間放置し、その後ガラスフィルター(/G、2
)でろ過し、ろ紙」二でPHが3.5以上になるまで水
洗した後150°Cで2時間乾燥するという一定の条件
で行なった。得られた多孔質二酸化珪素の重量およびN
a2O含有量を測定し、珪酸塩原料中の8102含有重
量に対する得られた二酸化珪素重量(Sj−02回jy
、量)および不純物量をめた。得られた結果を第3表に
示す。第3表中で各区分の上段はSi02回収率であり
下段はNa2O含有量である。
ダ種類の珪酸塩原料を、3号水ガラスの水分を乾燥さゼ
たり、水を加えたりして作成した。この珪酸塩原料を2
0°Cおよび乙0°Cの2規定、3規定、乙規定のかく
はん中の塩酸30m1中に、/、!;mm2q種を作成
した。多孔質二酸化珪素の作成条件としては、塩酸への
添加終了後/分間かくはんを続けその後かくはんを停止
して1分間放置し、その後ガラスフィルター(/G、2
)でろ過し、ろ紙」二でPHが3.5以上になるまで水
洗した後150°Cで2時間乾燥するという一定の条件
で行なった。得られた多孔質二酸化珪素の重量およびN
a2O含有量を測定し、珪酸塩原料中の8102含有重
量に対する得られた二酸化珪素重量(Sj−02回jy
、量)および不純物量をめた。得られた結果を第3表に
示す。第3表中で各区分の上段はSi02回収率であり
下段はNa2O含有量である。
第3表かられかる様に水分含有量がふえ、S ]−02
含有量が低下するにしたがって5j−02回収率が低下
する。しかしながら酸の湿度を上昇させ、縮合反応の速
度を早めることにより、回収率を向上させることが出来
る。又、水分含有量がふえ、5i02含有量が低下する
にしたがって比較的不純物濃度(Na2o含有量)が低
下する傾向がある。又総体的筒 3 表 上段 8102回収率 下段 N a、20含有i (PPm)には、酸による
処理時間が5分と非常に短かいにもかかわらず、純度の
良い二酸化珪素が得られている。
含有量が低下するにしたがって5j−02回収率が低下
する。しかしながら酸の湿度を上昇させ、縮合反応の速
度を早めることにより、回収率を向上させることが出来
る。又、水分含有量がふえ、5i02含有量が低下する
にしたがって比較的不純物濃度(Na2o含有量)が低
下する傾向がある。又総体的筒 3 表 上段 8102回収率 下段 N a、20含有i (PPm)には、酸による
処理時間が5分と非常に短かいにもかかわらず、純度の
良い二酸化珪素が得られている。
実施例7
実施例!、ゲ、夕で得られた二酸化珪素を、自動ポロシ
メーター(マイクロメトリンク社製メートボア9.20
0)によりその比表面積、細孔容積、平均細孔径を測定
した。細孔径分布はシリカゲルに見られる物と同様な粒
子の外側と内側との細孔に起因するとみられる2つのピ
ークが見られ、本製造方法によって得られている二酸化
珪素は多孔質体であることがわかる。測定結果を第を表
に示す。
メーター(マイクロメトリンク社製メートボア9.20
0)によりその比表面積、細孔容積、平均細孔径を測定
した。細孔径分布はシリカゲルに見られる物と同様な粒
子の外側と内側との細孔に起因するとみられる2つのピ
ークが見られ、本製造方法によって得られている二酸化
珪素は多孔質体であることがわかる。測定結果を第を表
に示す。
f 発明の効果
本発明によれば、実施例からも明らかな様に99.9り
wt%以−ヒの二酸化珪素が得られている。
wt%以−ヒの二酸化珪素が得られている。
この様な二酸化珪素は、高純度ガラスの原料あるいは太
陽電池用S1の原料として有用である。
陽電池用S1の原料として有用である。
ここで本発明により製造された二酸化珪素を太陽電池用
S1製造に使用する際には、本発明で得られた二酸化珪
素を炭素と混合して還元する外、微粉状の炭素を本発明
の二酸化珪素生成のための珪酸塩原料中に均一に分散さ
せておき、炭素の分散された二酸化珪素を還元に使用す
ることも出来る。ここで微粉状炭素を二酸化珪素中に含
ませる事は、二酸化珪素と炭素がより均一に混合出来、
二酸化珪素原料と炭素原料とを同時に酸洗浄等の高純度
化操作にかけられるという利点を持っている。
S1製造に使用する際には、本発明で得られた二酸化珪
素を炭素と混合して還元する外、微粉状の炭素を本発明
の二酸化珪素生成のための珪酸塩原料中に均一に分散さ
せておき、炭素の分散された二酸化珪素を還元に使用す
ることも出来る。ここで微粉状炭素を二酸化珪素中に含
ませる事は、二酸化珪素と炭素がより均一に混合出来、
二酸化珪素原料と炭素原料とを同時に酸洗浄等の高純度
化操作にかけられるという利点を持っている。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (])含含水珪酸凍原を最小寸法SOμm〜17mmを
有する形状に保ちなから鉱酸と接触させて該含水珪酸塩
原料表面からシラノール基の縮合反応を起こさせ、それ
により該含水珪酸塩原料を多孔質状の二酸化珪素に変え
ることを特徴とする高純度二酸化珪素の製造方法。 (2)該含水珪酸塩原料の総重毒に対する水分含有量が
II〜7.2wt%、 5i02含有量が2/〜72w
t%である特1′1請求の範囲第1項記載の高純度二酸
化珪素の製造方法。 (:→ 該含水珪酸塩原料が液体状であり、該液状含水
]4−酸塩原第1を最小マエ法!; 01rm〜10m
m を右する形状となる様に鉱酸中に流し込む特Fl’
請求の範囲第1項又は第2項記載の高純度二酸化珪素の
製造方法。 (4)該含水珪酸塩原料が液体状であり、該液状含水珪
酸塩原料をSOμm〜10mm の口径を有するノズル
から該液状含水珪酸塩原料の流出方向、流出速度に対し
て略同方向、7〜20倍の速度を持った鉱酸中に流し込
む特許請求の範囲第1項ないし第3項記載の高純度二酸
化珪素の製造方法。 (5)該液状含水珪酸塩原料の流出速度が0.0/−0
,2m/sであり、該鉱酸の速度が0.07〜2m/s
である特許請求の範囲第4項記載の高純度二酸化珪素の
製造方法。 (6)該含水珪酸塩原料が最小寸法SOμm〜3mmの
含・ 水球酸塩ガラスである特許請求の範囲第1項又は
第2項記載の高純度二酸化珪素の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6174284A JPS60204612A (ja) | 1984-03-29 | 1984-03-29 | 高純度二酸化珪素の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6174284A JPS60204612A (ja) | 1984-03-29 | 1984-03-29 | 高純度二酸化珪素の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60204612A true JPS60204612A (ja) | 1985-10-16 |
| JPH0457606B2 JPH0457606B2 (ja) | 1992-09-14 |
Family
ID=13179933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6174284A Granted JPS60204612A (ja) | 1984-03-29 | 1984-03-29 | 高純度二酸化珪素の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60204612A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6148422A (ja) * | 1984-08-17 | 1986-03-10 | Nippon Chem Ind Co Ltd:The | 高純度シリカ及びその製法 |
| US4683128A (en) * | 1985-06-27 | 1987-07-28 | Nitto Chemical Industry Co., Ltd. | Process for manufacturing high purity silica |
| JP2013209243A (ja) * | 2012-03-30 | 2013-10-10 | Taiheiyo Cement Corp | 高純度シリカの製造方法 |
| JP2014514229A (ja) * | 2011-02-22 | 2014-06-19 | エボニック デグサ ゲーエムベーハー | 石英ガラス適用のための高純度シリカ顆粒並びにその製造法 |
| JP2016141726A (ja) * | 2015-01-30 | 2016-08-08 | 清水建設株式会社 | 地盤改良材 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2338463A (en) * | 1937-08-19 | 1944-01-04 | Skaupy Franz | Process of making filaments consisting of pure silicic acid |
| JPS51112924A (en) * | 1975-03-28 | 1976-10-05 | Asahi Chem Ind Co Ltd | A process for producing silicate fibers |
-
1984
- 1984-03-29 JP JP6174284A patent/JPS60204612A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2338463A (en) * | 1937-08-19 | 1944-01-04 | Skaupy Franz | Process of making filaments consisting of pure silicic acid |
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Cited By (5)
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| JP2014514229A (ja) * | 2011-02-22 | 2014-06-19 | エボニック デグサ ゲーエムベーハー | 石英ガラス適用のための高純度シリカ顆粒並びにその製造法 |
| JP2013209243A (ja) * | 2012-03-30 | 2013-10-10 | Taiheiyo Cement Corp | 高純度シリカの製造方法 |
| JP2016141726A (ja) * | 2015-01-30 | 2016-08-08 | 清水建設株式会社 | 地盤改良材 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0457606B2 (ja) | 1992-09-14 |
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