21087. lajstromszámú szabadalom • Eljárás kristályos silicium előállítására
Föltaláló a következő egyenlet szerint'. Si02 —|— 2C = Si —|— 200 kiszámított 60 g. kovasavhoz és 24 g. szénhez az alkalmazott kovasav 5—30 százalékjának megfelelő mennyiségű savanyú, neutrális bázikus alkáli-, alkáliföld- vagy földszilikátot ad, a mennyiben az igen finoman porított nyersanyagokat: kovasavat és szenet és pl. savanyú víziiveget a fönti mennyiségarányokban a legbensőbben keveri; pl. golyós malomban a legbensőbben összekeverünk 60 kg. kvarczot, 24 kg. szenet 3—18 kg. nátron vízüveggel, melynek képlete körülbelül 75°/0 Si02 és 25% Na2 0 tartalomnak megfelelően Na2 Si3 07 . Használhatunk a nélkül, hogy az eredmény befolyásoltatnék, neutrális pl. Na4 Si0.l képletű vagy bázikus, Naa SiOB összetétellel bíró szilikátokat is; épen oly jó eredménnyel használhatók az alkálifölddel vagy földek pl. alumínium savanyú, neutrális vagy bázikus szilikátjai. A praktikus kemenczeiizemnél a legelőnyösebbnek bizonyult a fönt megadott Na2 Si3 07 összetétellel bíró savanyú vízüveg alkalmazása és pedig olyan arányban, hogy 60 kg. kvarczliszthez és szénhez 6—8 kg.-t adtunk ezen vízüvegből. Adagolhatjuk a szilikátot nagyobb mennyiségben is, mi mellett egyidejűleg a szilicziumkihozatal növekedik, ekkor azonban az alkáliák részben való elpárolgása nagyon alkalmatlanul és zavarólag hat, úgy, hogy a fönti keverék ajánlatos, a nélkül azonban, hogy az ott megadott mennyiségarányok kötelezőknek és a gyakorlati használatra egyedül alkalmasaknak volnának tekintendők. A szilikát hozzáadása által elérjük egyrészt azt, hogy a képződött szilicziumot keletkezése pillanatában a szilikátolvaszték fölveszi és ezáltal megóvja az elpárolgástól, a nélkül, hogy akár a sziliczium, akár a megolvadt szilikát egymásra valami hatást gyakorolna. A szilicziumgőz ugyanis keletkezése pillanatában az elektródnak, illetve fényívnek hatásköréből kiszabadul és fölvétetik és kondenzáltatik az azt körülvevő folyós szilikátolvaszték által, mely sokkal alacsonyabb hőmérséklettel bír, mint a szomszédos fényívzóna, úgy hogy az állandóan képződő sziliczium elpárolgása meg van akadályozva és az a fölszivóanyag gyanánt alkalmazott szilikátolvasztékban összegyűl. ha csak gondoskodunk arról, hogy mindig elegendő gyújtóanyag legyen a fényív hatáskörének közelében. Az áramkihasználás ekképen 8—10-szeresre, körülbelül 30°/0 -ig és még többre fokozódik. Másrészt valamely szilikát hozzáadása folytán a szilicziumkarbidnak egyidejűleg való képződése biztosan el van kerülve, mert a hozzáadott szénnek, ha útjában nem találkozik kovasavrészecskével,nincs alkalma a képződött szilicziummal szilieziumkarbiddá egyesülni, mert először is a szilikát azonnal fölveszi a szilicziumot, az esetleg egyidejűleg képződött karbidot pedig a szilikát rögtön pillanatnyilag megbontja, mi mellett a szilikát alkálioxydja alkálifémmé redukálódik, mely utóbbi pedig a maga részéről ismét a szilikát kovasavjának aequilválens részét szilicziummá redukálja, úgy hogy a végeredmény: sziliczium és elillanó szénoxyd; másodszor pedig a szénnek lokális fölöslegét is a hozzáadott szilikát rögtön ártalmatlanná teszi, illetve oxydálja. Továbbá a savanyú, neutrális vagy bázikus szilikát hozzáadása teljesen megakadályozza a Si02 és C keverék szétkeveredését, mert a zsugorodó, illetve könnyen olvadó szilikáttömeg a szenet beburkolja és elillanását megakadályozza. Tehát az üzem megszakításakor is újra fölhasználható a reakczióban résztvett nyersanyag, a nélkül, hogy szükséges volna a keverék valamelyik alkatrészét újra pótolni. A reakczióhoz szükséges magas hőmérséklet létesítésére, vagy a fényív vagy pedig az ellentállás útján való hevítés elve szerint dolgozhatunk; természetesen mindig akár egyenáramot, akár váltokozó áramot használunk a proczesszusznál, épen úgy lehet Joule'-féle meleg helyett más alkalmas melegforrást is alkalmazni. A szilikátokat más vegyületekkel nem lehet helyettesíteni, mert a haloidok, miután igen könnyen párolognak, mindennemű nagyüzemet lehetetlenné tesznek, míg az oxysók, mint pl. a kén-
