JPS6021808A

JPS6021808A - 四塩化珪素の製造方法

Info

Publication number: JPS6021808A
Application number: JP12679683A
Authority: JP
Inventors: Hideki Matsumura; 秀樹松村; Masayuki Shinoyama; 篠山　雅行; Masaharu Suzuki; 正治鈴木
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1983-07-12
Filing date: 1983-07-12
Publication date: 1985-02-04

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。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は四塩化珪素の製造方法、さらに詳しくは二酸化
珪素含有物質と炭素含有物質とを含有するペレットと、
塩素含有ガスとを連続的に反応させる四塩化珪素の製造
方法に関する。

四塩化珪素（以下５ｉＣＪ、という）は、微細シリカ、
高純度合成石英、窒化珪素或いは種々の有機珪素化合物
の合成原料として有用であるだけでなく、太陽′醒池用
シリコンあるいは半導体用シリコンの原料として重要な
ものである。

従来８１ＣＡ’ａの製造方法は種々提案されている。

例えば１）金属珪素又は珪素鉄合金と塩素又は塩化水素を反応
させる方法。

２）炭化珪素に塩素を反応させる方法。

６）砂石と炭素の混合物に塩素を反応させる方法。

などがある。１）及び２）の方法は原料費が嶋く、その
ためコストが高くなるという欠点がある。又３）の方法
は珪素源として安１曲な砂石を使用するので１）及び２
）の方法に比べ原料の点で経済的に有利である。しかし
ながら砂石と炭素の混合物のペレットを反応器に連続的
に供給する連続反応プロセスでは、時間と共に反応速度
が低下していくという欠点があった。本発明者らはこれ
ら囃について検討したところ、この反応速度の低下は、
硅石と炭素の混合物で反応速度の遅い部分（以下反応残
液という）の蓄積のためであり、この反応残渣の発生は
、反応の進行によって砂石と炭素の接触が著しく減少し
ていくためであることを見出し、本発明を完成するに至
った。

即ち、本発明は、二酸化珪素含有物質と炭素含有物質と
を含有するペレットと、塩素含有ガスを反応器に連続的
に供給し、高温下で反応させ四塩化珪素を製造する方法
に於て、該反応器より反応残渣を供給ペレット１ｏｏｘ
量部に対し２〜５０重量部の割合で抜き出しながら反応
させることを特徴とする四塩化珪素の製造方法である。

以下詳しく本発明について説明する。

二酸化珪素含有物質（以下５１０２源という）としては
、例えば白砂石、鯖波砂石、オパール質砂石等の砂石、
フェロシリコン等の珪素系合金を電気炉で製造する際排
出される副生ダストおよびアエロジ／Ｌ／等で、二酸化
珪素（以下８１０２という）が含有されているものであ
る。

炭素含有物質（以下Ｃ源という）とはコークス類、無煙
炭、木炭、カーボンブラック等があげられる。

塩素含有ガスとは塩素ガス、ホスゲンガス、塩化水素ガ
ス等が挙げられるが塩素ガス（以下Ｃ１２という）の使
用が好ましい。

５１０２源とＣ源とを含有するペレットの炭素（以下Ｃ
という）の５ｉ０２に対するモル比Ｃ／５ｉ０２＆工１
〜５が好ましい。この範囲外では５ｉ０２　、　Ｃの消
費がアンバランスになり適当でない。

父５ｉ０２源やＣ源の他に金属珪素、炭化珪素などの珪
素含有物質や、塩化カリウム、塩化ナトリウムなどの反
応促進物を添加することもできる。

これらの原料を例えば振動ミル、パルベライブ−等の粉
砕機で鐵粉化し、各々平均粒径な１００μ以下にし、更
に例えば振動ミル、ニーダ−１万能混合攪拌機等の混合
機で充分混合する。反応器への供給原料は、供給操作及
び反応器内での充填の容易性や、反応生成ガスの通過し
やすさからペレットが好ましい。

ペレット化の方法としては必要により結合剤として水や
ポリビニルアルコール、メチルセルロース、カルボキシ
メチルセルロース、糖蜜等の水溶性結合剤を添加し、例
えばブリケットマシン、ディスクペレッター等の圧縮成
型機、パン型造粒機等の転勤式成形機、さらに押出し成
型機等通常の成形方法が考えられる。ペレットの形状は
サイコロ状、円柱、球等凹凸の少ないものが好ましく、
大きさは、反応器−や供給シュート等ペレットが通過す
る部分の最も狭い所の１４以下程度の大きさが適当であ
る。

反応器としては連続式が好ましいが、バッチ式でも可能
である。連続式とは例えば上部からペレットを下部から
塩素含有ガスを連続的に供給し、上部から反応生成ガス
（以下単罠生成ガスという）の排出ができ、下部より反
応残渣の抜き出しができる構造の反応器が挙げられる。

反応残渣の抜き出し量は反応条件により異なるが、供給
ペレッ）１００重量部に対して２〜５０重量部が好まし
い。２重量部より少な過ぎると効果は十分でなく、５０
重量部より多過ぎると経済的でなくなる。抜き出し方法
は、内部のガスや熱のロスをできるだけ減少した方法、
例えば二つのパルプを組合せた方式などが挙げられる。

抜き出した反応残渣の反応速度は遅いがこれは５ｉ０２
とＣの接触部分の低下によるものであり、必要により、
再度粉砕後ペレット化した処理物とし、二酸化珪素含有
物質と炭素含有物質とを含有するペレットの一部又は全
部として使用することが出来る。

このように抜出した反応残渣を再度反応に供すること釦
より５ｉｏ２及びＣの収率を向上することが可能である
。

本発明を図面に従って更に説明する。

図面は本発明の反応器の一例の説明図である。

ペレット化した原料をペレット貯槽１に入れ、パルプ２
を通して反応器３に投入する。電気炉４を昇温し、熱電
対５で温度１ｔＩｌｌｎを行い所定の温度に達したら、
塩素供給口６より塩素含有ガスを供給し反応させる。生
成した８１０ノ１ではじめとする生成ガスなどを生成ガ
ス排出管１より排出し、コンデンサー８で８ｉＣ１４’
ｌ　ＩＩ　Ｍし、他のガスと分離する。又蓄積した反応
残渣は、パルプ９の操作で反応残渣抜き出し管１０より
適当量抜き出す。

以上説明した通り、本発明は、二酸化珪素含有物質と炭
素含有物質とを含有するペレットと、塩素含有ガスを反
応器に連続的に供給し、高温下で反応させ四塩化珪素を
製造する方法に於て、該反応器より供給ペレット１００
重量部に対し、２〜５０重量部の割合で反応残渣を抜き
出しながら反応させ、必要ならば該反応残渣を粉砕後ペ
レット化し処理物として反応器に供給することを特徴と
する四塩化珪素の製造法を提供するもので本発明によっ
て、反応器中に反応残渣が蓄積せず、常に８１０２とＣ
の接触部分の大きいペレットのみが反応するようになる
ため、反応速度は早くなり、更に抜き出した反応残渣を
必要に応じて粉砕しペレット化して供給するため、５１
０２とＣの収率をほぼ１００％にする事がＯＴ能となる
。

以下朶確例をあげてさらに詳しく説明する。

実施例１）平均粒径３０μの砕石（８ｉ０□含量９０％以上）と、
平均粒径１６０μのコークスを５ｉｎ２とＣのモル比Ｃ
／８’ｉ０２　””　２となるように混ぜ、振動ミルに
て一時間混合粉砕して平均粒径な５０μとした。

その後この粉砕混合物１００重量部に対して、２２重量
部の水を添加し、ディスクペレツターにて１　’０１＋
！Ｉｊ！＋　×１０ＩＩのペレットとし、１８０℃の乾
燥機中で２４時間乾燥した。乾燥後これを容積５ノの反
応器に充填し、下部よりＣｌ２ｆｒ毎分８Ｚ供給し、１
２（１０℃にて反応させた。反応に伴いペレットが減少
するがペレットレベルか一定となるように反応器上部よ
りペレットを供給した。このペレット供給量１００重量
部に対し６０重義部にあたる量の反応残渣を反応器下部
より抜き出した。

このようにして反応を６日間継続し、反応開始後６８目
の生成ガスをガスクロマトグラフィーにて分析した。そ
の分析結果および転換率を表に示す。

転換率Ｘ（％）は各濃度から次式を用いて算出した。

Ｘ（％Ｊ＝ＳｉＣＡ！ｔχ２／（ｓｉｃ／ｌｘ２＋ｃ／
２＋ｃｏｃ７２）Ｘ　１００比較例１）反応残渣の抜き出しを全く行なわずに反応を継続したこ
と以外は実砲例１）と同様に反応を行った。結果を表に
示す。

実権例２）Ｃ１２供給敬を毎分１５１１反応温度を１３００Ｃｃ１
反応残渣の抜き出しを供給ペレッｈ　１００１ｉ量部に
対し１０重量部とした以外は実ｔｉｆＪ例１）と同様に
反応を行った。結果を表に示す。

比較的２）反応残渣の抜き出しを全く行わずに反応を継続したこと
以外は実権例２）と同様に反応を行った。

結果を表に示す。

実権例３）ペレットとして実権例１）に示した反応条件下で抜き出
した反応残渣６ｏ重量部に対し、平均粒径６０μの天然
砕石と平均粒径１（５０μのコークスを全体としてＣ／
　５ｉＯ２＝　２となるように混合したもの１に７０重
量部とを振動ミルにて１時間混合粉砕し、平均粒径な５
０μとしたものを処理物として用いた以外は実権例１）
と同様に反応を行った。結果を表に示す。

反応残渣抜き出しの効果が大きければ反応は促進し、未
反応塩素の発生量は小さくなる。そのため転換率はＩＫ
近づく。表かられかるように、反応残渣の抜き出を実施
しないと反応が充分知行われていないことがわかる。

表の式によりめた。

ＣＯ＋Ｃ０１４＋Ｃ１２＋Ｃ０ＣＪ２＋５ｉＣＪ４＝　
１００と１．　タ。

転換率ｘ（ｓ）　＝　５１Ｃ１１４Ｘ２／（ｓｔｃ７ｇ
、ｘ２＋ｃｚ２＋ｃｏｒ／＋）×１００

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の反応器の一例を示す説明図である。符号１・・・ペレット貯槽、２・・・パルプ、３・・・
反応器、４・・・′電気炉、５・・・熱電対、６・・・
塩素供給口、７・・・生成ガス排出管、８・・・コンデ
ンサー、９・・・バルブ、１０・・・反応残渣抜き出し
管。特許出願人　電気化学工業株式会社手続補正書１、事件の表示昭和５８年特許願第１２６７９６号２、発明の名称四塩化珪素の製造方法３、補正をする者事件との関係　特許出願人住所　東京都千代田区有楽町１丁目４番１号明細書の発
明の詳細な説明の欄５、補正の内容

Claims

【特許請求の範囲】１）二酸化珪素含有物質と炭素含有物質とを含有するペ
レットと、塩素含有ガスを反応器に連続的に供給し、高
温下で反応させ四塩化珪素を製造する方法に於て、該反
応器より反応残渣な供給ペレット１００重量部に対し２
〜５０重量部の割合で抜き出しながら反応させることを
特徴とする四塩化珪素の製造方法。２）二酸化珪素含有物質と炭素含有物質とを含有するペ
レットの一部又は全部を抜き出した反応残渣の処理物と
することを特徴とする特許請求の範囲１）に記載の方法
。