JPS616117A - sicあるいは金属si製造用原料成型物 - Google Patents

sicあるいは金属si製造用原料成型物

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JPS616117A
JPS616117A JP59125093A JP12509384A JPS616117A JP S616117 A JPS616117 A JP S616117A JP 59125093 A JP59125093 A JP 59125093A JP 12509384 A JP12509384 A JP 12509384A JP S616117 A JPS616117 A JP S616117A
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JP
Japan
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sio2
sic
sio
moldings
weight ratio
Prior art date
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Pending
Application number
JP59125093A
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English (en)
Inventor
Matao Araya
荒谷 復夫
Takeshi Fukutake
福武 剛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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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】 く光用の目的〉 産業上の利用分野 本発明はSiCあるいは金属S1製造用原料成型物に係
り、詳しくは、SiCや金属31等がぎわめで製品歩留
りよく製造できかつ大巾に電力原単位も低減できる原料
成型物に係る。
従  来  の  技  術 金1iisiは従来粒状の3102および炭素(例えば
コークス)を電気炉に装入し、2000℃以上の温度に
bO熱し、SiO2と炭素を反応させる口とにより製造
され−(きた。また、SiCはSiO2と炭素の混合物
を大気を遮断して電気的に加熱し、5102と炭素を反
応させることにより製造されている。両者の反応はそれ
ぞれ、 SiO2+2C→Si+2GO・・・・(1)Sin2
−1 30→SiC+2GO・・・・(2)上記(1)
、(2)式によって示されるが、実際には、これら反応
に削随して、どうしても、Slの並酸化物て゛あるSi
Oが(3)式の反応により生成づる。
5102イーC−+SiO+GO・・・・・(3)しが
し、このSiOが生成すると、SiOは蒸気圧が高いた
め、SiOが外部に放散し、成品の歩留りの低下、電力
原単位の1臂をもたらし、例えば、アーク炉での金属S
1製造における歩留り(、、L約85%程瓜できわめて
低い。
発明が解決しようとする問題点 要づるに、本発明は上記欠点の解決を目的としているが
、具体的には、金属31等の製造時のSiOの生成によ
る成品歩留り低下や、電力原単位の低下等の問題点を解
決することを目的としている。
〈発明の構成〉 問題点を解決するための 手段ならひにその作用 本発明は、金属S1やSiC等の!!!7造時のSiO
の生成の抑制が困難であるため、直接その抑制を行なわ
ずに生成させるが、生成づるSiOは飛散することなく
効率よく捕捉されしかも金属S1ヤSiC等に転化でき
る構造の原料成型物を提案ゴる。
すなわち、本発明は主として5102とCとの混合物か
ら成る成型物であって、この成型物の平均のSiO2/
Cの重量比に対し、中心部のSiO2/Cの重量比を人
きくかつ外周部のSiO2/Cの重量比を小さく構成し
て成ることを特徴とする。
そこで、この構成ならひにその作用につき更に詳しく説
明すると、次の通りである。
まず、5102および、炭素から金属Siを製造する揚
台の反1,6は上述の(1)式で示される。けれども、
実際に小型電気炉内に3102とCI!:混合して装入
し、高温で反応させると、金属S1の他にもSiCや、
更にはSiOが生成し、とくに、S i 01.Lフユ
ームとなって、電気炉外へ排出される。そこて、このS
iOをCあるいはSiCと反応させると、前当のCの場
合は、金fist J SiC,後者のSiCの場合は
金属Siが゛それぞれ生成することを確認した。この反
応をみると、生成した510(ま、CあるいはSiCと SiO4−C−I Si +Go・・・・・(4)Si
O+2O−3iC+GO・・・・・(5)SiO−1−
3iC→2Si+GO・・・・・(6)のJ、うな反応
を起こすことが判った。更に、このような反応は、生成
物が固体あるいは液体であり、がっ、蒸気圧がSiOと
比較して低いため、Slの歩留り向上のため有益であっ
た。
しかしながら、現実の電気炉内においては、(4)、(
5)、(6)式で示されるSiO消費反応と同時に(3
1X”、で示されるSiO生成反応が起き、このため、
SiOが外部へ放散J−るのを完全に止めることは困難
であった。
そこで、本発明者等は、(3)式によるSiOの生成は
SiO2の存在づる場所で起こるのに対し、(4)、(
5) <:jらひに(6)式によるSiOの固定は、C
またはSiCが存在Jる場所で起こることに着目し、金
属S1やSiC等の製造用原料を主としてSiO2とC
とがら成る混合物の成型物とし、その成型物の中心部若
しくは内部を実質的に8102が多く、壬してこの部分
をSiO生成帯とし、この生成帯の外周にCが過剰に存
在する領域を配置した構造の原料成型物を開発した。
すなわら、口の成型物は少なくとも2層、例えば、第1
図に示す通り、中心部1とぞの外周部2とを具えている
。この成型物は全体としては主としてSiO2とC(7
)混合物であるが、外周部2にCを過剰に存在させ、そ
の内側の中心部1にSiO□を多く存在させる。この中
心部1や外周部2の8102やCの割合を成型物全体の
5i02/Cの平均重量比とに関連させて示すと、中心
部1の5i02 /C重呈比が平均重量比より大きくし
、外周部2の5iO7/C@Ni比が平均重量比より小
さい。
まI:、5102の多い中心部1は第1図に示す如く必
ずしし成型物の中心に配置しなくとも良く、Cの多い外
周部2の内側であれば、いかなるところに配置すること
もできる。
この構成に係る原料成型物であると、生成反応の間にS
iOが生成してもそれによるSiの飛散lf tJ:と
んとおさえられて金属S1、SiC?7が生成できる。
従来がら、原料とC等の還元剤を微粉砕して両名を良く
混合した後、これを塊成化し−C両名の反1.i;を促
進させることが行なわれている。例えば、酸化鉱の1コ
−タリーキルン法による還元において、C粉を混合した
ベレットが使用されている。しがし、金属Siの製造に
おいては、単に3102とCを微粉砕し、ベレットまた
はブリケラ1〜状にしたのみC−は十分満足されるSi
の歩留りを得ることは回動である。
この点、本発明では単に粉状の810.とCとを混合、
塊成化したものでなく、個々の1宛成化原料の外表面部
分には平均より多くのCを配合し、逆に中心部分には平
均より多くの5102を配合(る。従って、この構造の
ものであると、内部で生成したガス状SiOが原料の内
部から外部へと拡散づる過程でSlまたはSiCとして
捕えられ、原料がらのSiO放出聞を大巾)こ低下させ
る。
この点について、以下に述べる実験にJ二りその効果を
確認したところ、次の通りであった。
まず、平均の原料となる8102粒子とCIaであるコ
ークス粒子を粉砕する。コークス中のCは約88%であ
るため、実際に原料の配合をh ’Jう場合はこの影響
を考慮するが、以下においては簡単のためSiO2. 
Cの両方とも純a100%であるものとして配合量を示
す。実験は化学量論的に金1i1siを生成・するたけ
の平均C配合量すなわちSiO2[30gに対し、C2
4Qの割合(0%−28,6%)で行なった。なJ3、
塊成化にはタール系のバインダーを;へ加した。
塊成原料はほぼ球形のベレン1〜であり、C;農度の異
なる内、外2重層で構成づる。低温で塊成化したペレッ
トは一旦900’Cまで昇温する口とにより焼成し、焼
成ペレットを第2図に示すSiの収率測定実験装置の誘
導加熱型の電気炉内で、2000“Cまで冒温し、その
後、2000”Cに保持して反応を完結させ、ペレット
をか外に取出し、ごの重量と分析値よりSiの収率を計
算する。
なお、第2図で3はスペーサ(SiC板)、3aはシリ
カヂ1−ブ、3bは誘導コイル、4は黒鉛るつは、5は
支持台、6はのぞき窓、7は排ガス管、8はミラー、9
は光高温計、10は塊成化原料の試トlを示1゜ 内外の苦の重量割合を一定とし、内外に配分するCの割
合を変化させて、実験を行なった。
第1表に内層と外層の重量圧を40 : 60としたと
きの内、外層へのCの分配率と$1収率の関係を示づ。
この試験結果から本発明の効果は明らかである。
第1表 なお、上記のところで本発明は市販ならひに現在製造さ
れるSiO2粉末全てに適用できるが、本発明はなるべ
く高純度、例えば、98%以上のものを原料とするとき
に、その効果は〜跨発揮でき、とくに、99%台、更に
は、99.999%やそれ以上の高純度の8102粉末
にも適用でさ、更に、CRとしてはCを含むものは何れ
の固体にも適用で・きるが、高純度の黒鉛、ツノ−ボン
ブラック等も適用できる。
実  施  例 次に、実施例を示すと、次の通りである。
まず、第3図に示す小型の抵抗加熱式反応炉を用いて、
SlおよびSiC製造実験を行なった。
この反応炉において符号12は電極13は黒鉛発熱体、
14は鉄皮、15はシリカるつぼ、16は断熱材、17
は・5、た、18はス料の塊成化原石を承り。また、S
i製造の場合(こ1.L装入JるSiO2とCの重量比
をC4O:24ニ、SiC製i1 (7)場合ニt、!
5i02トc(7)’1ffi比を60 : 36に固
定し、その上で各々につき外周部と中心部のC吊を変化
させて3種の塊成化原石1.2.3をつくった。
更に、比較例として従来例の粒状のSiO2とコークス
の混合物から成る塊成化原石を用意した。これら塊成化
原料(焼成後のもの)を第3図に示づ反応炉に装入し、
一定時間一定電力を通電した後、反応炉を冷却し、生成
物中の金属S1生成mあるいはSiC生成量を求めた。
この結果は、従来例の粒状の8102とコークス混合′
勿の場合の生成量を100としたときの相対舶で金属S
1あるいはSiCの生成量を示づと、第2表 第2表から明らかなように、従来の卯月より本発明に係
るものの方が、収量が増し−Cおり、本発明による原料
の優位性が明らかとなった。。
〈発明の効果ン 本発明は、主として5102とCの混合物がら成る成望
慟であるが、外周部とその内側の中心部とがC含有量が
相違する諾状構造物であり、しがも、外周部に過剰のC
が含まれる。従って、金属S1や5iC77の製造反応
時に土として中心部からSiOが生成−づるが、このS
iOは飛散せず(こ外周部(こより固定され、S1収率
は大巾に向」−シ、S1製造時の霜力原中位が低下−づ
る。とくに、高価な高f沌度の3102粉末を用いると
きは、Si収率の大巾の向上によりその効果は一隔助長
される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一つの実施例に係る原石成型物の断面
図、第2図はSlの収率測定実験装置の一例の配置図、
第3図は本発明に係るものと比較例とを用いて金属S1
あるいはSiCを製造し、その際の効果を求めた実験装
置の一例の配置図である。 符号1・・・・・中心部    2・・・・・・外周部
3・・・・・SiC板(スペーサー暑 3a・・・・・・シリカヂ]−ブ 31)・・・・・・誘導コイル  4・・・・・・黒鉛
るつ【−[5・・・・・・支持台    6・・・・・
・のぞき窓7・・・・・・排ガス管   8・・・・・
ミラー9・・・・・・光高温計 10・・・・・・試料(塊成化原料) 12・・・・・・電極     13・・・・黒鉛発熱
体14・・・・・鉄皮

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 主としてSiO_2とCとの混合物から成る成型物であ
    って、この成型物の平均のSiO_2/Cの重量比に対
    し、中心部のSiO_2/Cの重量比を大きくかつ外周
    部のSiO_2/Cの重量比を小さく構成して成ること
    を特徴とするSiCあるいは金属Si製造用原料成型物
JP59125093A 1984-06-20 1984-06-20 sicあるいは金属si製造用原料成型物 Pending JPS616117A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5401464A (en) * 1988-03-11 1995-03-28 Deere & Company Solid state reaction of silicon or manganese oxides to carbides and their alloying with ferrous melts
JP2009221034A (ja) * 2008-03-14 2009-10-01 Tokuyama Corp シリコン製造装置
JP2010155761A (ja) * 2008-12-29 2010-07-15 Akita Univ 微細炭化珪素、微細窒化珪素、金属シリコン、塩化珪素の製造方法

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