高纯度含硅产物及制造方法

摘要

诸如硅、碳化硅和氮化硅的含硅产物包含小于0.01重量百分比的总矿物质杂质和选择性确定的碳硅比。该产物衍生自包含至少3重量百分比的二氧化硅植物物质，诸如稻壳和稻草。提供了通过在受控的温度、压力和反应时间下用含水硫酸浸提含二氧化硅的植物物质以除去矿物质和金属，同时调节固定碳与二氧化硅的摩尔比，然后在受控的条件下进行热处理以产生期望的产物来制造这种高纯度含硅产物的方法。

主权项

一种高纯度含硅产物，选自由硅、碳化硅和氮化硅组成的组，所述高纯度含硅产物通过以下方法制备：提供源于含有至少3wt％的二氧化硅的植物物质的碳‑二氧化硅产物，所述碳‑二氧化硅产物是用硫酸水溶液浸提的，所述碳‑二氧化硅产物主要由固定碳和二氧化硅以适于预定产物化学计量的固定碳与二氧化硅的摩尔比彼此结合组成，所述摩尔比在0.5:1至5:1的范围内，所述碳‑二氧化硅产物含有少于1000ppm的总矿物质，所述总矿物质在由钠、钾、镁、钙、锰、铁、铝、硼和磷组成的组中；可选地除去所述碳‑二氧化硅产物中的挥发成分；以及在碳热反应器中，将碳‑二氧化硅产物和/或脱挥发分的碳‑二氧化硅产物加热至非常高的温度，以引发二氧化硅还原成含硅产物，所述碳热反应器将碳‑二氧化硅组合物加热到1350‑2200℃，这取决于感兴趣的含硅产物，对于硅或碳化硅，使用惰性气氛，对于其他产物，在碳热反应器中使用不同的气氛；用NaOH处理所述含硅产物以除去基本上所有残余二氧化硅并且使磷含量降低至小于4ppm；其中，所述高纯度含硅产物包含组合总量小于1000ppm的由钠、钾、镁、钙、锰、铁、铝、硼和磷组成的组中的矿物质或金属，其中，所述碳‑二氧化硅产物与气体在选自由上流式反应器、旋转管反应器、固定床反应器、和流化床反应器组成的组中的反应器中进行反应。