Молодежный вестник ИрГТУ (12+)
Поиск по сайту

О способах рафинирования кремния

Немчинова Н. В. , Хоанг В. В. , Тютрин А. А. , Будько Т. В.

2022 / Том 12 №4 2022 [ ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ, НАУКИ О МАТЕРИАЛАХ, МЕТАЛЛУРГИЯ ]

Цель данной работы - аналитический обзор методов рафинирования кремния, получаемого в ковше после продувки кремниевого расплава воздухом. Расплав поступает на рафинирование после плавки кремнеземсодержащей шихты в руднотермической печи. Известны методы очистки кремния от примесных соединений, основанные на использовании вакуума. Методы отстаивания кремния способствуют саморафинированию расплава с получением двух продуктов: более тяжелого (по плотности) шлака и очищенного кремния. Очистка кремния с помощью флюсов и синтетических шлаков направлена на повышение качества металлургического кремния и позволяет удалить из расплава, в основном, кальций и алюминий. Кислотные способы рафинирования порошкообразного кремния основаны на свойствах примесных элементов и их способности взаимодействовать с различными неорганическими растворителями (HCl, HF и др.). Глубоко очистить расплав кремния позволяют методы направленной кристаллизации и зонной плавки, основанные на различной растворимости примесей между твердой и жидкой фазами. Эти способы позволяют очистить металлургический кремний до кремния «солнечного» качества, используемого при производстве фотоэлектрических преобразователей. Некоторые способы рафинирования основаны на комбинации различных методов, что способствует более глубокой очистке металлургического кремния. Основной же промышленный способ рафинирования - окислительный (продувкой воздухом).

Ключевые слова:

металлургический кремний,MG-Si,рафинирование,удаление примесей,высокочистый кремний

Библиографический список:

  1. Сизяков В. М., Власов А. А., Бажин В. Ю. Стратегические задачи металлургического комплекса России // Цветные металлы. 2016. № 1. С. 32-38.
  2. Shatokhin I. M., Kuz’min A. L., Smirnov L. A., Leont’ev L. I., Bigeev V. A., Manashev I. R. New method for processing metallurgical wastes // Metallurgist. 2017. Vol. 61. No. 7-8. Р. 523-528.
  3. Nemchinova N. V., Leonova M. S., Tyutrin A. A., Bel’skii S. S. Optimizing the Charge Pelletizing Parameters for Silicon Smelting Based on Technogenic Materials // Metallurgist. 2019. Vol. 63. Iss. 1-2. Р.115-122.
  4. Попов С. И. Металлургия кремния в трехфазных руднотермических печах. Иркутск: ЗАО «Кремний», 2004. 237 с.
  5. Gasik M. Handbook of ferroalloys: theory and technology. Oxford : Butterworth-Heinemann, 2013. 536 p.
  6. Патент № 20180090774 Южная Корея, МПК C01B33/033. Method for producing high purity silicon from silica / Ali Chaberdi, Pierre Carabine; заявитель и патентообладатель Pyrogenesis Canada Incorporated. Заявл. 08.08.2016; опубл. 13.08.2018.
  7. Патент № 07206420 Япония, МПК C01B33/037. Production of high-purity silicon / Hideo Shingu, Keiichi Ishihara, Hiroyasu Fujiwara, Yoshitatsu Otsuka, Susumu Cho; заявитель и патентообладатель Showa Aluminum Can Corp. Заявл. 10.01.1994; опубл. 08.08.1995.
  8. Патент № 20070077191 США, МПК C01B33/037. Method and apparatus for refining silicon using an electron beam / Norichika Yamauchi, Takehiko Shimada, Minoru Mori, Norichika Yamauchi, Takehiko Shimada; заявитель и патентообладатель Minoru Mori. Заявл. 10.07.2006; опубл. 05.04.2007.
  9. Патент № 2600055, Российская Федерация, C01B 33/037, C01B 31/02, C22B 9/10, C30B 15/00, C30B 29/06. Способ и устройство для рафинирования технического кремния / А. И. Бегунов; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью «Современные химические и металлургические технологии» (ООО «СХИМТ»). Заявл. 26.05.2015; опубл. 20.10.2016. Бюл. № 29.
  10. Патент № 8729435 США, МПК C01B33/037, C30B11/003, C30B29/06. Purification of silicon by electric induction melting and directional partial cooling of the melt / Oleg S. Fishman; заявитель и патентообладатель Inductotherm Corp. Заявл. 01.12.2009; опубл. 20.05.2014.
  11. Патент № 20110097256 США, МПК C01B33/025. Method for preparing high-purity metallurgical-grade silicon / Sergio Pizzini; заявитель и патентообладатель N E D SILICON SpA. Заявл. 27.05.2009; опубл. 28.04.2011.
  12. Патент № 201033123 Тайвань, МПК C01B 33/037. Method for manufacturing a silicon material with high purity / Hsien-Chung Chou; заявитель и патентообладатель Radiant Technology Co Ltd. Заявл. 13.03.2009; опубл. 16.09.2010.
  13. Немчинова Н. В., Бельский С. С., Бычинский В. А. Динамика поступления и распределения примесных элементов в кремнии высокой чистоты, получаемом карботермическим способом // Известия вузов. Материалы электронной техники. 2007. № 4. С. 11-15.
  14. Патент № 015387 Евразийское патентное ведомство, МПК F27B7/06. Process and apparatus for purifying low-grade silicon material / Dominik LeBlanc, Rene Buasver; заявитель и патентообладатель Silisium Bekankur Ink. Заявл. 13.09.2007; опубл. 30.08.2011.
  15. Патент № 2635157, Российская Федерация, МПК C01B 33/037, C01B 33/02, C22B 9/05, C22B 9/10. Способ очистки технического кремния / Д. К. Ёлкин, С. В. Кошкин, А. А. Молявко, К. С. Ёлкин; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью «Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр». Заявл. 31.10.2016; опубл. 09.11.2017. Бюл. № 31.
  16. Патент № 7682585 США, МПК C01B33/037. Silicon refining process / David C. Lynch, Harald A. Øye; заявитель и патентообладатель Arizona Board of Regents of University of Arizona. Заявл. 16.04.2007; опубл. 23.03.2010.
  17. Седых И. М., Катков О. М., Киселев В. П. Рафинирование жидкого кремния шлаком // Цветная металлургия. 1971. № 16. С. 33-39.
  18. Патент № I627131 Тайвань, МПК C22B9/00. Silicon purification mold and method / Abdala Nuo Li, Chunhui Zhang, Kamal Onajla; заявитель и патентообладатель American Hillikere Materials Co., Ltd. Заявл. 28.01.2013; опубл. 21.06. 2018.
  19. Патент № 1998011018 WIPO (PCT), МПК C01B33/037. Silicon refining process / Jerald Smith, Stephen Johnson, Steven Oxman; заявитель и патентообладатель Elkem Metals Company L.P. Заявл. 27.08.1997; опубл. 19.03.1998.
  20. Патент № 101792143 Китай, МПК C01B33/037. Method for purifying silicon / Xuezhao Jiang; заявитель и патентообладатель Xuezhao Jiang. Заявл. 24.03.2010; опубл. 21.11.2011.
  21. Патент № 2097320, Российская Федерация, МПК C01B 33/037, C01B 33/025. Способ получения порошка кремния повышенной частоты / А. Г. Водопьянов, Г. Н. Кожевников; заявитель и патентообладатель Институт металлургии Уральского отделения РАН. Заявл. 01.11.1993; опубл. 27.11.1997.
  22. Патент № 4241037 США, МПК C01B 33/037. Process for purifying silicon / Luigi Pelosini, Alessandro Parisi, Sergio Pizzini; заявитель и патентообладатель Montedison SpA. Заявл. 06.11.1979; опубл. 23.12.1980.
  23. Зайцева А. А., Зырянов Н. В. Исследование возможности применения различных кислот при гидрометаллургическом рафинировании металлургического кремния // Перспективы развития технологии переработки углеводородных и минеральных ресурсов: материалы XII Всероссийской научно-практической конференции с Международным участием. Иркутск: Изд-во. ИРНИТУ, 2022. С. 88-91.
  24. Патент № 101461454 Южная Корея, МПК C01B33/037. Method of purifying silicon utilizing cascading process / Alain Turen, Scott Nicole, Dan Smith; заявитель и патентообладатель Silicore Materials, Inc. Заявл. 20.08.2010; опубл. 13.11.2014.
  25. Патент № 101357765 Китай, МПК C01B33/037. Method for preparing solar-grade silicon / Wu Zhanping; заявитель и патентообладатель Guiyang Hi-tech Sun-shine Technology Co., Ltd. Заявл. 11.09.2008; опубл. 02.02.2011.
  26. Патент № 4159994 Япония, МПК C01B33/037. Method for purifying silicon, slag for silicon purification, and purified silicon / Kenji Wada, Ryogaku Otsuka, Toshiaki Fukuyama, Hiroyasu Fujiwara; заявитель и патентообладатель Sharp Corporation. Заявл. 03.02.2003; опубл. 01.10.2008.
  27. Патент № 4741860 Япония, МПК C01B33/037. Method for producing high purity silicon / Nobuaki Ito, Masaki Okajima, Kensuke Okazawa, Jiro Kondo; заявитель и патентообладатель Nippon Steel Materials Co., Ltd. Заявл. 07.03.2005; опубл. 10.08. 2011.
  28. Патент № 4523274 Япония, МПК C01B33/037. High purity metallic silicon and its smelting method / Caratini, Eve de la Noi, Eve Trussy, Christian Value, Gerard; заявитель и патентообладатель Center National Dural Shersch Siantifik, Ferropem. Заявл. 22.07. 2002; опубл. 11.08.2010.
  29. Патент № 2008266075 Япония, МПК Y02E10/50. Method for purifying silicon / Kazuhisa Hatayama, Motoyuki Yamada; заявитель и патентообладатель Shinetsu Chemical Industry Co., Ltd. Заявл. 20.04.2007; опубл. 14.12.2011.
  30. Патент № 2565198, Российская Федерация, МПК C01B 33/037, C01B 33/02, C30B 11/00, C30B 29/06. Способ очистки технического кремния / Д. К. Ёлкин, С. В. Кошкин, С. И. Голосеев, М. В. Пеганов, Д. В. Дресвянский, А. А. Молявко, К. С. Ёлкин; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр. № 2014147958/05; Заявл 27.11.2014; опубл. 20.10.2015. Бюл. № 29.
  31. Nemchinova N. V., Tyutrin A. A., Zelinskaya E. V. Acidic-ultrasonic refining of silicon by carbothermic technology // Metallurgist. 2015. Vol. 59. No. 3. P. 258-263.
  32. Елисеев И. А, Непомнящих А. И., Бычинский В. А. Рафинирование бора и фосфора в расплаве кремния // Третья российская школа ученых и молодых специалистов по физике, материаловедению и технологии получения кремния и приборных структур на его основе «Кремний. Школа-2005»: тезисы докладов (г. Москва, июль, 2005). М., 2005. С. 42.

Файлы:

Язык
RuEn
Количество скачиваний:142187