[发明专利]一种生产氧化亚硅的方法及装置

说明书

发明提供一种生产氧化亚硅的方法和装置。本发明的方法主要是将含硅物质如/氧化硅、硅单质、含硅气体(液体)、不完全氧化的硅特别是金刚线硅切割废浆分离出的干燥成固体硅粉，通过进一步氧化(包括不完全氧化)、还原或添加二氧化硅达到接近生成氧化亚硅的理想配比，然后通过在有利于氧化亚硅溢出的条件下如高形成氧化亚硅气体，再将气体凝结成棒状、板状或颗粒状或粉状氧化亚硅。本申请一个实施例通过控制硅颗粒(Si)表面的氧化层(SiO₂)来制备氧化亚硅前躯体，这可以是硅的氧化，也可以是过渡氧化的硅氧化合物的还原，可选择地，本申请的另一实施例中，利用含硅气体的不完全氧化直接生产氧化亚硅粉体。

技术领域

本发明涉及氧化亚硅领域，具体而言，涉及一种生产氧化亚硅的方法及装置。

背景技术

目前，氧化亚硅(SiOx)是重要的电子和光学材料和锂离子电池负极添加剂。

传统上生产氧化亚硅的方法是将单质硅和二氧化硅同摩尔比例混合，然后研磨成微米量级的粉末(颗粒越小混合越均匀，相互间接越紧密越有利于反应)，再在负压环境下加热到1000℃以上的温度进行歧化反应，温度越高越快，这样所形成的氧化亚硅以蒸气的形式溢出，并被带到压力和温度较低的地方并被冷凝成为氧化亚硅固体。其中x 并不严格等于一。

SiO₂+Si---SiOx

在这一传统工艺中，首先原料成本高、研磨需要消耗大量能量，而且很难均匀混合；其次氧化亚硅沉积在反应器下游管内进行，由于管内壁表面积越来越小，收集效率越来越低。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种生产氧化亚硅的方法，以改善目前氧化亚硅生产过程复杂，效率低下的问题。

为了解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

一种生产氧化亚硅的方法，将硅单质、不完全氧化的硅、含硅气体(液体)和二氧化硅通过进一步氧化(包括部分氧化不完全氧化)、还原或添加二氧化硅达到生成氧化亚硅的理想配比的前躯体，然后通过在有利于氧化亚硅溢出的条件下如高温升华形成氧化亚硅。

一种生产氧化亚硅的方法，包括：

a)利用单一前躯体，所述的单一前躯体在一个单独颗粒的不同部分有产生氧化亚硅所必须的单质硅和二氧化硅；进一步地，是将硅单质、不完全氧化的硅、含硅气体、或二氧化硅通过进一步氧化(包括不完全氧化或部分氧化)还原达到生成氧化亚硅的单质硅与二氧化硅接近一比一的摩尔配比的单一原料，然后再在有利于氧化亚硅溢出的条件下如负压(或惰性气体)环境下通过高温歧化反应将氧化硅与相邻单质硅形成氧化亚硅SiOx升华并被收集；

b)含硅气体(一般在室温或低温下可为液体)直接部分不完全氧化生成氧化亚硅。

一种生产氧化亚硅的方法，利用含硅的气体与氧化气体如氧气进行不完全和部分氧化反应生成氧化亚硅。述的含硅气体包括硅烷，氯硅烷，和有机硅单体等。

优选地，生成氧化亚硅时的条件包括：含硅气体和氧化气体按硅和氧的比例接近一比一的成分释放并进行点燃或慢慢的增加氧化剂的成分达到最终接近一比一。

优选地，生成氧化亚硅时，氧化亚硅是以粉末形式或沉积在衬底或颗粒表面。

c)直接固态反应获得氧化亚硅固体。

一种生产氧化亚硅的方法，利用含有单质硅和二氧化硅，在高温高压条件下，通过氧化反应或者还原反应调节单质硅和二氧化硅摩尔比1:0.8-1.2获得前躯体，使用所述前躯体进行歧化反应生成氧化亚硅；

优选地，生成氧化亚硅时的条件包括：然后通过高温歧化反应将氧化硅与相邻单质硅形成氧化亚硅升华并被收集；

优选地，生成氧化亚硅时的条件包括：将前躯体在密闭空间中高温高压反应生成氧化亚硅固体；