×
20.02.2015
216.013.2a41

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРЕМНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области химической технологии неорганических веществ. В тигель при температуре не менее 2000°C заливают расплав диоксида кремния и герметизируют его для создания условий поддержания в газовой фазе над расплавом избыточного давления не менее 2,0 МПа. После подачи внутрь расплава диоксида кремния подают смесь водяного пара и метана ("дутье"). Под воздействием температуры расплава в смеси водяного пара и метана внутри расплава происходит паровая конверсия метана с получением водорода, в том числе атомарного, и окислов углерода. Сначала диоксид кремния восстанавливается водородом до элементарного кремния, который в свою очередь реагирует в расплаве с диоксидом кремния с получением монооксида кремния. Полученный в результате реакции монооксид кремния под воздействием избыточного давления над расплавом не возгоняется в газообразное состояние, а остается в жидкой фазе в расплаве и взаимодействует с водородом, восстанавливая кремний. Изобретение позволяет получать кремний с низким содержанием примесей, в том числе углерода и кислорода.
Основные результаты: Способ получения кремния, включающий получение монооксида кремния из диоксида кремния и последующее восстановление монооксида кремния до элементарного кремния с использованием метана, отличающийся тем, что метан в смеси с водяным паром вводят непосредственно в расплав диоксида кремния при температуре не менее 2000°C и создают над расплавом избыточное давление парогазовой смеси не менее 2,0 МПа.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области химической технологии неорганических веществ и может быть использовано для получения синтетического кремния.

Известен способ получения кремния, основанный на восстановлении расплава диоксида кремния углеродом при температуре не менее 1800°C с последующей кислотной обработкой. (Химическая Энциклопедия // Под ред. И.Л. Кнунянц. - М.: Советская энциклопедия, 1990, т.2, с.508.)

Недостатком данного способа является низкая чистота конечного продукта.

Известен способ получения кремния, включающий введение в кремнийсодержащий расплав твердого диоксида кремния с образованием монооксида кремния и последующее восстановление монооксида кремния до элементарного кремния углеродным восстановителем, при этом в качестве кремнийсодержащего расплава используют диоксид кремния, в который вводят смесь порошков диоксида кремния с элементарным кремнием, взятых в стехиометрическом соотношении, а в качестве углеродного восстановителя используется метан (патент RU №2327639, М. кл. С01В 33/027, опубл. 27.06.2008).

Недостатками этого способа являются:

- использование высокочистого кремния в качестве сырьевого материала;

- загрязнение кремния углеродом, содержащимся в метане;

- необходимость соблюдать стехиометрическое соотношение компонентов реакции.

Известен способ получения кремния, включающий получение монооксида кремния из диоксида кремния и последующее восстановление монооксида кремния до элементарного кремния с использованием метана, при этом монооксид кремния получают термической диссоциацией диоксида кремния в электродуговой плазме в атмосфере водорода, а восстановление монооксида кремния до элементарного кремния проводят в электродуговой плазме с использованием метана в смеси с водородом при содержании метании 5-10% по объему (патент на изобретение RU 2367600 С1, М. кл. С01В 33/023, опубл. 20.09.2009 - прототип).

Недостатками этого способа являются:

- малая производительность процесса, которая ограничена небольшим объемом электродуговой плазмы;

- необходимость соблюдения пропорции в смеси метана и водорода;

- невысокая степень извлечения кремния из диоксида кремния (порядка 86%).

Техническим результатом изобретения является упрощение способа, повышение его производительности и экономичности.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения кремния, включающем получение монооксида кремния из диоксида кремния и последующее восстановление монооксида кремния до элементарного кремния с использованием метана, согласно заявляемому изобретению непосредственно в расплав диоксида кремния при температуре не менее 2000°C вводят метан в смеси с водяным паром и создают над расплавом избыточное давление парогазовой смеси.

Пример осуществления способа

В качестве исходного материала используется диоксид кремния, очищенный от примесей металлов и неметаллов. В тигель емкостью от 0.5 до 80 т при температуре не менее 2000°C заливают расплав диоксида кремния и закрывают тигель крышкой с дренажным парогазовым клапаном для создания условий поддержания в газовой фазе над расплавом избыточного давления не менее 2,0 МПа. Затем внутрь расплава диоксида кремния по газотранспортной системе трубопроводов подается смесь водяного пара и метана ("дутье"). Под воздействием температуры расплава в смеси водяного пара и метана внутри расплава происходит химическая реакция, известная под названием "Паровая конверсия метана" (ПКМ) с получением водорода, в том числе атомарного, и окислов углерода:

CH4+2H2O=CO2+8H (4H2)

Окислы углерода не взаимодействуют с расплавом и под действием "Архимедовой" силы покидают расплав. Полученный внутри расплава водород взаимодействует с расплавом диоксида кремния, восстанавливая кремний:

SiO2+2H2=Si+2H2O

В связи с тем, что процесс восстановления растянут во времени по мере поступления водорода, то сначала диоксид кремния восстанавливается водородом до элементарного кремния, который в свою очередь реагирует в расплаве с диоксидом кремния с получением монооксида кремния:

Si+SiO2=2SiO

Полученный в результате реакции монооксид кремния под воздействием избыточного давления над расплавом не возгоняется в газообразное состояние, а остается в жидкой фазе в расплаве и взаимодействует с водородом, восстанавливая кремний:

SiO+H2=Si+H2O

Поскольку кремний с водородом напрямую химически не взаимодействует, то индикатором окончания реакции восстановления кремния служит замещение водородом в газовой фазе над расплавом других продуктов реакции восстановления кремния.

На выходе парогазовой смеси из дренажного парогазового клапана весь период процесса работает горелка. Значительное усиление пламени горелки говорит о дожигании водорода, т.е. о завершении процесса восстановления кремния.

Заявляемый способ позволяет получать кремний с низким содержанием примесей, в том числе углерода и кислорода. Снижение себестоимости конечного продукта достигается за счет возможности производить кремний в больших количествах и простоты технологического процесса, а также за счет минимальных затрат на утилизацию побочных продуктов реакции восстановления кремния, таких как вода и окислы углерода. Удешевление процесса достигается уменьшением расхода водорода на единицу массы производимого кремния, а также ненадобностью точного метрологического оборудования для обеспечения стехиометрического соотношения массы диоксида кремния и восстановителя. Кроме того, степень извлечения кремния из диоксида кремния по заявляемому способу значительно выше, чем у способа-прототипа и достигает 93-95% за счет того, что монооксид кремния под воздействием избыточного давления над расплавом не возгоняется в газообразное состояние, а остается в жидкой фазе в расплаве и взаимодействует с водородом, восстанавливая кремний.

Способ получения кремния, включающий получение монооксида кремния из диоксида кремния и последующее восстановление монооксида кремния до элементарного кремния с использованием метана, отличающийся тем, что метан в смеси с водяным паром вводят непосредственно в расплав диоксида кремния при температуре не менее 2000°C и создают над расплавом избыточное давление парогазовой смеси не менее 2,0 МПа.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 41-50 of 153 items.
10.10.2014
№216.012.fc61

Нанополупроводниковый газовый датчик

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей аммиака. Изобретение может быть использовано в экологии. Датчик микропримесей аммиака содержит полупроводниковое основание и подложку....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530455
Дата охранного документа: 10.10.2014
10.10.2014
№216.012.fd71

Способ защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрических машинах переменного тока. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей и области применения, повышение чувствительности. Способ защиты от эксцентриситета ротора машины переменного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530727
Дата охранного документа: 10.10.2014
27.10.2014
№216.013.0119

Способ очистки орбит от космического мусора

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано для увода с рабочих орбит объектов космического мусора (ОКМ) на орбиты утилизации. Способ включает выведение космического аппарата-буксира (КАБ) и автономного стыковочного модуля (АСМ) в области орбит, предназначенных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531679
Дата охранного документа: 27.10.2014
27.10.2014
№216.013.018d

Пневматическая пружина

Изобретение относится к машиностроению. Пневматическая пружина содержит резервуар (1), шток (4) с поршнем (6) и уплотнительный элемент (5) штока. Поршень (6) образует в резервуаре (1) надпоршневую (7) и подпоршневую (8) полости, соединенные сквозным каналом (11). Поршень (6) имеет на своей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531795
Дата охранного документа: 27.10.2014
10.12.2014
№216.013.0ca6

Способ работы насос-компрессора и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области насосо- и компрсссоростроения и может быть использовано при создании машин для сжатия и подачи одновременно или попеременно жидкостей и газов. Способ состоит в том, что перед сменой жидкости осуществляют очистку гидравлической магистрали и рубашки, окружающей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534655
Дата охранного документа: 10.12.2014
10.12.2014
№216.013.0cb3

Способ моделирования процесса газификации остатков жидкого ракетного топлива и устройство для его реализации

Группа изобретений относится к ракетно-космической технике и может быть использована при проведении физического моделирования процессов газификации остатков жидкого топлива в баках отделяющихся частей (ОЧ) ступени ракет-носителей (РН) в условиях малой гравитации с использованием...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534668
Дата охранного документа: 10.12.2014
10.12.2014
№216.013.0dd9

Способ обработки изображения

Изобретение относится к средствам обработки цифровых изображений. Техническим результатом является повышение скорости обработки изображений. В способе покадровая обработка изображений делится на подготовительный этап и этап обработки изображения, подготовительный этап состоит из установки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534962
Дата охранного документа: 10.12.2014
10.12.2014
№216.013.0e15

Наноэмульсия с биологически активными веществами

Изобретение относится к фармацевтической и косметологической промышленности, в частности к наноэмульсиям типа вода в масле для трансдермального применения с биологически активными соединениями. Наноэмульсия типа вода в масле содержит 35-80% гидрофобной фазы, 1-15% гидрофильной фазы,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535022
Дата охранного документа: 10.12.2014
10.12.2014
№216.013.0f7b

Пневматическая пружина

Изобретение относится к машиностроениию. Пневматическая пружина содержит резервуар (1), размещенные в нем шток (4) с поршнем (6) и уплотнительный элемент (5) штока. Поршень образует в резервуаре надпоршневую (8) и подпоршневую (9) полости. Поршень имеет на боковой поверхности набор кольцевых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535380
Дата охранного документа: 10.12.2014
10.01.2015
№216.013.1a68

Универсальная прямозубая машина объемного действия

Изобретение относится к области насосо- и компрессоростроения и может быть использовано при создании машин объемного действия, использующихся для подачи жидкости под напором и газа под давлением. Прямозубая машина объемного действия содержит корпус, всасывающее окно и нагнетательный клапан 17,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538188
Дата охранного документа: 10.01.2015
Showing 41-50 of 158 items.
27.09.2014
№216.012.f8d8

Устройство защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение чувствительности и надежности функционирования устройства защиты. Устройство содержит кольцеобразный магнитопровод, охватывающий проводники сети и реле тока. При этом кольцеобразный магнитопровод имеет поперечный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529541
Дата охранного документа: 27.09.2014
10.10.2014
№216.012.fc61

Нанополупроводниковый газовый датчик

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей аммиака. Изобретение может быть использовано в экологии. Датчик микропримесей аммиака содержит полупроводниковое основание и подложку....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530455
Дата охранного документа: 10.10.2014
10.10.2014
№216.012.fd71

Способ защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрических машинах переменного тока. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей и области применения, повышение чувствительности. Способ защиты от эксцентриситета ротора машины переменного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530727
Дата охранного документа: 10.10.2014
27.10.2014
№216.013.0119

Способ очистки орбит от космического мусора

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано для увода с рабочих орбит объектов космического мусора (ОКМ) на орбиты утилизации. Способ включает выведение космического аппарата-буксира (КАБ) и автономного стыковочного модуля (АСМ) в области орбит, предназначенных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531679
Дата охранного документа: 27.10.2014
27.10.2014
№216.013.018d

Пневматическая пружина

Изобретение относится к машиностроению. Пневматическая пружина содержит резервуар (1), шток (4) с поршнем (6) и уплотнительный элемент (5) штока. Поршень (6) образует в резервуаре (1) надпоршневую (7) и подпоршневую (8) полости, соединенные сквозным каналом (11). Поршень (6) имеет на своей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531795
Дата охранного документа: 27.10.2014
10.12.2014
№216.013.0ca6

Способ работы насос-компрессора и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области насосо- и компрсссоростроения и может быть использовано при создании машин для сжатия и подачи одновременно или попеременно жидкостей и газов. Способ состоит в том, что перед сменой жидкости осуществляют очистку гидравлической магистрали и рубашки, окружающей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534655
Дата охранного документа: 10.12.2014
10.12.2014
№216.013.0cb3

Способ моделирования процесса газификации остатков жидкого ракетного топлива и устройство для его реализации

Группа изобретений относится к ракетно-космической технике и может быть использована при проведении физического моделирования процессов газификации остатков жидкого топлива в баках отделяющихся частей (ОЧ) ступени ракет-носителей (РН) в условиях малой гравитации с использованием...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534668
Дата охранного документа: 10.12.2014
10.12.2014
№216.013.0dd9

Способ обработки изображения

Изобретение относится к средствам обработки цифровых изображений. Техническим результатом является повышение скорости обработки изображений. В способе покадровая обработка изображений делится на подготовительный этап и этап обработки изображения, подготовительный этап состоит из установки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534962
Дата охранного документа: 10.12.2014
10.12.2014
№216.013.0e15

Наноэмульсия с биологически активными веществами

Изобретение относится к фармацевтической и косметологической промышленности, в частности к наноэмульсиям типа вода в масле для трансдермального применения с биологически активными соединениями. Наноэмульсия типа вода в масле содержит 35-80% гидрофобной фазы, 1-15% гидрофильной фазы,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535022
Дата охранного документа: 10.12.2014
10.12.2014
№216.013.0f7b

Пневматическая пружина

Изобретение относится к машиностроениию. Пневматическая пружина содержит резервуар (1), размещенные в нем шток (4) с поршнем (6) и уплотнительный элемент (5) штока. Поршень образует в резервуаре надпоршневую (8) и подпоршневую (9) полости. Поршень имеет на боковой поверхности набор кольцевых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535380
Дата охранного документа: 10.12.2014
+ добавить свой РИД