×
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 61-70 of 153 items.
10.04.2015
№216.013.3a8d

Способ изготовления печатных форм для офсетной печати

Заявлен способ изготовления печатной формы для офсетной печати. Способ характеризуется тем, что осуществляют изменения свойств смачиваемости участков, представляющих собой печатные элементы, на анодно-оксидной поверхности подложки. Преобразование свойств смачиваемости участков анодно-оксидной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546477
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.3fb1

Ультразвуковой волновод инструмент для хирургии

Изобретение относится к медицине и может быть использовано как хирургический инструмент для удаления компонентов эндопротеза при ревизионном эндопротезировании крупных суставов. Ультразвуковой волновод представляет собой конструкцию из полуволновых цилиндрического и экспоненциальных элементов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002547793
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.406c

Способ заточки лезвия металлорежущего инструмента шлифовальным кругом

Изобретение относится к металлообработке. Способ заточки лезвия металлорежущего инструмента шлифовальным кругом с алмазными головками, включающий округление лезвия металлорежущего инструмента с получением радиуса менее 3 мкм. Металлорежущий инструмент устанавливают жестко в оправке на столе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002547980
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.40b1

Полупроводниковый газоанализатор угарного газа

Использование: для регистрации и измерения содержания оксида углерода. Сущность изобретения заключается в том, что полупроводниковый газоанализатор угарного газа содержит полупроводниковое основание, нанесенное на непроводящую подложку, при этом полупроводниковое основание выполнено из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548049
Дата охранного документа: 10.04.2015
20.04.2015
№216.013.4420

Способ оценки технологической эффективности смазочно-охлаждающей жидкости

Изобретение относится к машиностроению, в частности к испытаниям смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), используемых при резании материалов. Способ оценки технологической эффективности смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), по которому осуществляют измерение действительного коэффициента трения в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548938
Дата охранного документа: 20.04.2015
27.04.2015
№216.013.45ba

Устройство защиты однофазного трансформатора от замыканий в обмотках

Изобретение относится к электроэнергетике и предназначено для защиты трансформаторов от замыканий в обмотках. Технический результат - повышение надежности и чувствительности устройства защиты однофазного трансформатора от замыканий в обмотках. Поставленная задача решается за счет того, что...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549354
Дата охранного документа: 27.04.2015
20.05.2015
№216.013.4d1b

Способ работы компрессора объемного действия

Изобретение относится к области компрессоров объемного действия и может быть использовано для повышения их экономичности и быстроходности. Способ заключается в циклическом попеременном уменьшении и увеличении объема рабочей камеры за счет движения в ней рабочего органа. При увеличении объема...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002551253
Дата охранного документа: 20.05.2015
10.06.2015
№216.013.5009

Двигатель внутреннего сгорания

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, предназначенных преимущественно для районов с низкими температурами. Двигатель внутреннего сгорания имеет по крайней мере одну камеру (2) сгорания, соединенную со своим рабочим объемом, и механизм преобразования тепловой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002552010
Дата охранного документа: 10.06.2015
20.08.2015
№216.013.7197

Поршневой насос-компрессор

Изобретение относится к области насосо- и компрессоростроения и может быть использовано в поршневых машинах объемного действия, для одновременной или попеременной подачи жидкостей и газов. Насос-компрессор содержит поршень 2, установленный с зазором 3 в цилиндре 4 с всасывающим 5 и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002560649
Дата охранного документа: 20.08.2015
20.08.2015
№216.013.7198

Пневмогидравлический агрегат

Изобретение относится к области насосо- и компрессоростроения и может быть использовано при создании машин, предназначенных для сжатия и подачи потребителю одновременно или попеременно жидкостей и газов. Пневмогидравлический агрегат состоит из цилиндра 1 с газовой полостью 2 и тронкового поршня...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002560650
Дата охранного документа: 20.08.2015
Showing 61-70 of 158 items.
10.04.2015
№216.013.3a37

Поршневой компрессор без смазки

Изобретение относится к области компрессоростроения и может быть использовано преимущественно при создании поршневых компрессоров без смазки цилиндропоршневой группы средней и большой производительности. Компрессор состоит из цилиндра 1 с обратными самодействующими клапанами 2 и 3, в котором...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546391
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.3a8d

Способ изготовления печатных форм для офсетной печати

Заявлен способ изготовления печатной формы для офсетной печати. Способ характеризуется тем, что осуществляют изменения свойств смачиваемости участков, представляющих собой печатные элементы, на анодно-оксидной поверхности подложки. Преобразование свойств смачиваемости участков анодно-оксидной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546477
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.3fb1

Ультразвуковой волновод инструмент для хирургии

Изобретение относится к медицине и может быть использовано как хирургический инструмент для удаления компонентов эндопротеза при ревизионном эндопротезировании крупных суставов. Ультразвуковой волновод представляет собой конструкцию из полуволновых цилиндрического и экспоненциальных элементов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002547793
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.406c

Способ заточки лезвия металлорежущего инструмента шлифовальным кругом

Изобретение относится к металлообработке. Способ заточки лезвия металлорежущего инструмента шлифовальным кругом с алмазными головками, включающий округление лезвия металлорежущего инструмента с получением радиуса менее 3 мкм. Металлорежущий инструмент устанавливают жестко в оправке на столе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002547980
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.40b1

Полупроводниковый газоанализатор угарного газа

Использование: для регистрации и измерения содержания оксида углерода. Сущность изобретения заключается в том, что полупроводниковый газоанализатор угарного газа содержит полупроводниковое основание, нанесенное на непроводящую подложку, при этом полупроводниковое основание выполнено из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548049
Дата охранного документа: 10.04.2015
20.04.2015
№216.013.4420

Способ оценки технологической эффективности смазочно-охлаждающей жидкости

Изобретение относится к машиностроению, в частности к испытаниям смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), используемых при резании материалов. Способ оценки технологической эффективности смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), по которому осуществляют измерение действительного коэффициента трения в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548938
Дата охранного документа: 20.04.2015
27.04.2015
№216.013.45ba

Устройство защиты однофазного трансформатора от замыканий в обмотках

Изобретение относится к электроэнергетике и предназначено для защиты трансформаторов от замыканий в обмотках. Технический результат - повышение надежности и чувствительности устройства защиты однофазного трансформатора от замыканий в обмотках. Поставленная задача решается за счет того, что...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549354
Дата охранного документа: 27.04.2015
20.05.2015
№216.013.4d1b

Способ работы компрессора объемного действия

Изобретение относится к области компрессоров объемного действия и может быть использовано для повышения их экономичности и быстроходности. Способ заключается в циклическом попеременном уменьшении и увеличении объема рабочей камеры за счет движения в ней рабочего органа. При увеличении объема...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002551253
Дата охранного документа: 20.05.2015
10.06.2015
№216.013.5009

Двигатель внутреннего сгорания

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, предназначенных преимущественно для районов с низкими температурами. Двигатель внутреннего сгорания имеет по крайней мере одну камеру (2) сгорания, соединенную со своим рабочим объемом, и механизм преобразования тепловой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002552010
Дата охранного документа: 10.06.2015
20.08.2015
№216.013.7197

Поршневой насос-компрессор

Изобретение относится к области насосо- и компрессоростроения и может быть использовано в поршневых машинах объемного действия, для одновременной или попеременной подачи жидкостей и газов. Насос-компрессор содержит поршень 2, установленный с зазором 3 в цилиндре 4 с всасывающим 5 и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002560649
Дата охранного документа: 20.08.2015
+ добавить свой РИД