[发明专利]由二氧化硅与碳构成的颗粒以及二氧化硅与碳的混合物的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及由二氧化硅与碳构成的颗粒以及作为该颗粒的聚集体的二氧化硅与碳的混合物的制造方法。

背景技术

作为碳化硅或硅的原料，已知使用的是二氧化硅(SiO₂)与碳(C)的混合物。

作为使用了二氧化硅与碳的混合物的碳化硅的制造方法，例如已知有下述方法：以低成本的二氧化硅与焦炭等碳为原料，将它们在1500℃～1900℃下进行加热，从而通过基于碳与二氧化硅的还原反应来制造纯度较高的碳化硅(专利文献1)。

此外，作为使用了二氧化硅与碳的混合物的高纯度硅制造用原材料的制造方法，有人提出了下述方法：在1300℃以上1800℃以下的温度范围、5000Pa以下的压力下，使以碳和二氧化硅为主成分的材料的混合物在两物质间的接触面发生反应，从而生成一氧化硅气体和一氧化碳气体，进一步将该气体冷却，将一氧化硅中的一部分固化为块状后进行回收，同时对剩余的一氧化硅进行排气(专利文献2)。在由一氧化硅(SiO)制造硅的情况下，现有技术中得到的硅的纯度依赖于作为原材料的一氧化硅的纯度。根据专利文献2中记载的方法，能够得到可作为硅的原材料使用的高纯度一氧化硅。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-044223号公报

专利文献2：日本特开2005-206441号公报

发明内容

发明所要解决的课题

对于半导体等中所用的碳化硅和硅，要求具有高纯度。若能够使作为碳化硅和硅的原料的二氧化硅和碳中所含有的杂质量减少，则可利用更为简易的方法得到高纯度的碳化硅和硅。

此外，对于将作为碳化硅和硅的原料的二氧化硅颗粒与碳颗粒干式混合而得到的混合原料，由于二氧化硅颗粒与碳颗粒各自独立地存在，因而特别是在这些颗粒粒径大的情况下，具有烧制时的反应性差的问题。

进一步地，在出于提高烧制时的反应性的目的而对上述混合原料中的二氧化硅颗粒和碳颗粒进行细粒化时，具有构成粉碎机的金属成分或粉碎机内残存的杂质等会在作业中混入混合原料中的问题。

因此，本发明的目的在于提供一种由二氧化硅与碳构成的颗粒，其杂质含有率小且在烧制时二氧化硅与碳的反应性优异。

此外，本发明的其它目的在于提供一种能够简易且低成本地制造二氧化硅与碳的混合物的方法，该二氧化硅与碳的混合物由二氧化硅与碳构成，其是杂质含有率小且在烧制时二氧化硅与碳的反应性优异的颗粒的聚集体。

解决课题的手段

本发明人为了解决上述课题进行了深入研究，结果发现，若利用二氧化硅与碳分别整体性地分布在颗粒内、且杂质的含有率小的由二氧化硅与碳构成的颗粒，则能够达成上述目的，从而完成了本发明。

本发明人还发现，若利用下述方法则能够达成上述其它目的，从而完成了本发明；在该方法中，将特定的碱性硅酸盐水溶液与碳混合，之后将所得到的混合物与无机酸混合，使由二氧化硅与碳构成的颗粒析出，接下来对于含有该颗粒的液态物进行固液分离，得到含有该颗粒的聚集体的固体成分。

即，本发明提供如下[1]～[14]。

[1]一种由二氧化硅与碳构成的颗粒，其特征在于，二氧化硅与碳分别整体性地分布在颗粒内，并且B和P各自的含有率为1ppm以下。

[2]如上述[1]中所述的由二氧化硅与碳构成的颗粒，其中，在颗粒内的90体积%以上的区域中，二氧化硅的含有率为90质量%以下、且碳的含有率为10质量%以上。

[3]如上述[1]或[2]中所述的由二氧化硅与碳构成的颗粒，其中，Al、Fe、Mg、Ca以及Ti的含有率分别为5ppm以下、5ppm以下、5ppm以下、5ppm以下、1ppm以下。

[4]一种二氧化硅与碳的混合物的制造方法，该二氧化硅与碳的混合物为上述[1]～[3]的任一项所述的由二氧化硅与碳构成的颗粒的聚集体；其中，该制造方法包括下述工序：(B)碳混合工序，其中，将液体成分中的Si浓度为10质量%以上的碱性硅酸盐水溶液与碳混合，得到含有碳的碱性硅酸盐水溶液；(C)二氧化硅回收工序，其中，将工序(B)中得到的含有碳的碱性硅酸盐水溶液(ケイ酸アルカリ水溶液)与无机酸混合，使液体成分中的C和Si以由二氧化硅与碳构成的颗粒的形式析出，得到含有颗粒的液态物，之后对该含有颗粒的液态物进行固液分离，得到含有二氧化硅与碳的混合物的固体成分、以及含有杂质的液体成分，所述二氧化硅与碳的混合物为由二氧化硅与碳构成的颗粒的聚集体。