[發明專利]基于微波的硅的制造方法和微波還原爐

有效

• 申請號: 201310287920.1
• 申請日: 2013-07-10
• 公開（公告）號: CN103539124A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 永田和宏;金澤幸
• 申請（專利權）人: 永田和宏;清水電設工業株式會社
• 主分類號: C01B33/025
• 分類號: C01B33/025;F27B17/00
• 代理公司: 北京三幸商標專利事務所 11216
• 代理人: 劉激揚

1.一種基于微波的硅的制造方法，其特征在于，該方法包括下述工序：

供給工序，在由二氧化硅或碳化硅構成的耐火物制容器內部供給由二氧化硅粉末和石墨粉末的混合物或由二氧化硅粉末和碳化硅粉末以及石墨粉末的混合物構成的原料；

照射工序，對上述容器內的上述原料照射微波；

排出工序，從上述容器內部排出熔融硅；

在上述微波照射工序中，

通過上述微波的照射，上述石墨粉末吸收微波能量而溫度上升，在升溫后，通過上述二氧化硅和碳化硅和/或上述石墨的還原反應生成上述熔融硅。

2.一種基于微波的硅的制造方法，其特征在于，該方法包括下述工序：

供給工序，在由二氧化硅或碳化硅構成的耐火物制容器內部供給由二氧化硅粉末和石墨粉末的混合物或由二氧化硅粉末和碳化硅粉末與石墨粉末的混合物構成的原料；

照射工序，對上述容器內的上述原料照射微波；

排出工序，從上述容器內部排出熔融硅；

在上述微波照射工序中，

通過上述微波的照射，上述石墨粉末吸收微波能量而溫度上升，在升溫后，通過上述二氧化硅和碳化硅和/或上述石墨的還原反應，生成作為中間產物的SiO氣體，不使該SiO氣體從上述耐火物制容器中離散，而使該SiO氣體與二氧化硅、石墨粉末和/或碳化硅接觸，通過氣—固還原反應還原二氧化硅，連續地生成上述熔融硅。

3.根據權利要求1或2所述的基于微波的硅的制造方法，其特征在于，上述還原為硅的反應在氬氣、氮氣或氦氣中進行。

4.一種微波還原爐，其特征在于，該微波還原爐包括：

反應爐，該反應爐包括用于貯存原料且由二氧化硅或碳化硅構成的耐火物制容器；

供給部，該供給部將上述原料供給到上述容器內部；

排出部，該排出部將還原后的熔融硅從上述容器內部排出；

微波振蕩器，該微波振蕩器朝向該反應爐內的上述耐火物制容器，具有螺旋天線或導波管產生的指向性，照射微波；

在上述耐火物制容器的內部，供給二氧化硅粉末和石墨粉末的混合物、或二氧化硅粉末和碳化硅粉末以及石墨粉末的混合物作為原料。

5.一種微波還原爐，其特征在于，該微波還原爐包括：

反應爐，該反應爐包括耐火物制容器，該耐火物制容器用于貯存原料的同時可防止產生氣體的離散、且由二氧化硅或碳化硅構成；

供給部，該供給部將上述原料供給到上述容器內部；

排出部，該排出部將還原后的熔融硅從上述容器內部排出；

微波振蕩器，該微波振蕩器朝向該反應爐內的上述耐火物制容器，具有螺旋天線或導波管產生的指向性，照射微波；

在上述耐火物制容器的內部，供給二氧化硅粉末和石墨粉末的混合物、或二氧化硅粉末和碳化硅粉末以及石墨粉末的混合物作為原料，通過上述二氧化硅和碳化硅和/或上述石墨的還原反應，生成作為中間產物的SiO氣體，不使該SiO氣體從上述耐火物制容器中離散，而使該SiO氣體與二氧化硅、石墨粉末和/或碳化硅接觸，通過氣—固還原反應還原二氧化硅，連續地生成上述熔融硅。

6.一種微波還原爐，其特征在于，該微波還原爐包括：

反應爐，該反應爐包括用于貯存原料且由二氧化硅或碳化硅構成的耐火物制容器；

供給部，該供給部將上述原料供給到上述容器內部；

排出部，該排出部將還原后的熔融硅從上述容器內部排出；

微波組件，該微波組件設置于包圍該耐火物制容器的圓周面的內面上，朝向上述耐火物制容器內的指定點輻射微波束；

主反射鏡，該主反射鏡設置于該耐火物制容器的上方，將以上述指定點為焦點的拋物面作為微波的反射面；

在上述耐火物制容器的內部，供給二氧化硅粉末和石墨粉末的混合物、或二氧化硅粉末和碳化硅粉末以及石墨粉末的混合物作為原料。

7.一種微波還原爐，其特征在于，該微波還原爐包括：

反應爐，該反應爐包括用于貯存原料且由二氧化硅或碳化硅構成的耐火物制容器；

微波窗，該微波窗包圍在上述反應爐的周圍；

熔解爐頂板，該熔解爐頂板由上述微波窗支持，為防止產生氣體的離散而覆蓋在上述耐火物制容器上；

供給部，該供給部通過上述熔解爐頂板，將上述原料供給到上述容器內部；

排出部，該排出部將還原后的熔融硅從上述容器內部排出；

微波組件，該微波組件設置于包圍上述耐火物制容器的圓周面的內面上，通過上述微波窗朝向耐火物制容器內的指定點輻射微波束；

主反射鏡，該主反射鏡設置于該耐火物制容器的上方，將以上述指定點為焦點的拋物面作為微波的反射面；

在上述耐火物制容器的內部，供給二氧化硅粉末和石墨粉末的混合物、或二氧化硅粉末和碳化硅粉末以及石墨粉末的混合物作為原料，通過上述二氧化硅和碳化硅和/或上述石墨的還原反應，生成作為中間產物的SiO氣體，不使該SiO氣體從上述熔解爐頂板與耐火物制容器構成的外殼內離散，而使該SiO氣體與二氧化硅、石墨粉末和/或碳化硅接觸，通過氣—固還原反應還原二氧化硅，連續地生成上述熔融硅。