シリカの炭素熱還元反応における生成シリコンの不純物移行過程に関する基礎研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11450281
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 平沢 政広 東北大学, 素材工学研究所, 教授 (90126897)
• Keywords: サブオキサイド / 蒸発 / 速度論 / ホウ素 / 石炭灰

Research Abstract

本研究は,不純物を含むSiO_2から粗金属Siへの還元過程における不純物元素の挙動をプロセス工学的,速度論的に明らかにすることを目的とする。本年度の研究実施計画では,浸漬グラファイト,SiCを用いたSiO生成速度の測定,および,SiO_2中不純物の気相への移行に関する実験を予定しており,この研究計画に従って研究を進めた。このうち,浸漬グラファイト管などを用いたSiO生成速度の測定については,高温におけるSiO生成が激しく,実験上の問題を生じたため,実験手法の改良を行い,水冷銅製のゲッターを用いる方法で実験を行った。実験結果から実験温度1800℃におけるSiO生成量と時間の関係を求めた。この結果をもとに,SiO生成速度についての見かけの2次速度式による速度論的解析を行い,見かけの速度定数を算出した。一方,SiO_2中不純物の気相への移行に関する実験においては,不純物元素として,微量のBを含むSiO_2について,実験温度1800℃および1900℃において炭素還元実験を行った。実験の結果,気相へのBの移行量はSiOの生成量と比較していることがわかった。これは,高温における炭素熱還元ではSiOまたは不純物Bの優先蒸発は起こらないことを示唆している。しかし,凝集温度については,SiOとB含有化合物では異なり,これを利用すれば気相からのSiOの精製が可能であることが示唆された。また,より不純物濃度の高いSiO_2含有酸化物である石炭灰の還元によるSiOおよびその他の成分の気相への移行に関する実験も開始した。これらの研究は,次年度以降も継続する予定である。