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公開番号2025092278
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-19
出願番号2023208060
出願日2023-12-08
発明の名称有価成分の抽出方法、及び、四塩化ケイ素の製造方法
出願人国立大学法人秋田大学,東北電力株式会社
代理人個人,個人
主分類C01B 33/107 20060101AFI20250612BHJP(無機化学)
要約【課題】揮発率を高めることができる有価成分の抽出方法、及び、四塩化ケイ素の製造方法を提供する。
【解決手段】石炭灰に炭素源を混合し、塩素含有雰囲気中において加熱処理することにより、石炭灰に含まれる有価成分、ケイ素やアルミニウム等を塩化物として抽出する。石炭灰は、有価成分を含む結晶子径が30nm以下となるように粉砕して用いる。結晶子径を調整することにより反応性を向上させることができ、塩化物の揮発率を高めることができる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ケイ素（Ｓｉ）及びアルミニウム（Ａｌ）のうちの少なくとも１種の有価成分を酸化物として含む原料から有価成分を抽出する方法であって、
原料を粉砕し、有価成分を含む結晶子径を３０ｎｍ以下とする粉砕工程と、
原料に炭素源を混合する混合工程と、
前記粉砕工程及び前記混合工程の後、炭素源を混合した原料を塩素含有雰囲気中において加熱処理する加熱工程と
を含むことを特徴とする有価成分の抽出方法。
続きを表示（約 290 文字）【請求項２】
前記原料は石炭灰を含むことを特徴とする請求項１記載の有価成分の抽出方法。
【請求項３】
二酸化ケイ素を含む原料から四塩化ケイ素を製造する方法であって、
原料を粉砕し、二酸化ケイ素の結晶子径を３０ｎｍ以下とする粉砕工程と、
原料に炭素源を混合する混合工程と、
前記粉砕工程及び前記混合工程の後、炭素源を混合した原料を塩素含有雰囲気中において加熱処理する加熱工程と
を含むことを特徴とする四塩化ケイ素の製造方法。
【請求項４】
前記原料は石炭灰を含むことを特徴とする請求項３記載の四塩化ケイ素の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭灰等のケイ素及びアルミニウムのうちの少なくとも１種を酸化物として含む原料から有価成分を抽出する有価成分の抽出方法、及び、石炭灰等の二酸化ケイ素を含む原料から四塩化ケイ素を製造する四塩化ケイ素の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
石炭燃焼時に発生する石炭灰（フライアッシュ）はコンクリート混和材としての利用が可能であるが、品質安定性の面で課題が多く、実際は大部分が産業廃棄物として処分されている。一方で、石炭灰は二酸化ケイ素（ＳｉＯ
２
）や酸化アルミニウム（Ａｌ
２
Ｏ
３
）等のそれ自体が有価物となる成分を多く含有しており、これらを高純度で抽出できれば、経済性の向上と循環型社会実現への貢献の両立が可能となるので好ましい。
【０００３】
従来より、例えば、複数の化合物を含む材料を塩素雰囲気中において加熱処理することにより、沸点の変化を利用して揮発分離を行う塩化揮発法が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、特許文献２には、ＳｉＯ
２
含有物質と炭素との混合物に塩素を接触させて四塩化ケイ素を製造する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００９－１３２９６０号公報
特開昭６２－１４３８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、石炭灰等から塩化揮発法により有価成分を抽出しようとしても、ケイ素やアルミニウム等の揮発率は最大でも６０％程度と低く、有価成分の回収率が低い、また、四塩化ケイ素の収率が低いという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような問題に基づきなされたものであり、揮発率を高めることができる有価成分の抽出方法、及び、四塩化ケイ素の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の有価成分の抽出方法は、ケイ素（Ｓｉ）及びアルミニウム（Ａｌ）のうちの少なくとも１種の有価成分を酸化物として含む原料から有価成分を抽出するものであって、原料を粉砕し、有価成分を含む結晶子径を３０ｎｍ以下とする粉砕工程と、原料に炭素源を混合する混合工程と、粉砕工程及び混合工程の後、炭素源を混合した原料を塩素含有雰囲気中において加熱処理する加熱工程とを含むものである。
【０００８】
本発明の四塩化ケイ素の製造方法は、二酸化ケイ素を含む原料から四塩化ケイ素を製造するものであって、原料を粉砕し、二酸化ケイ素の結晶子径を３０ｎｍ以下とする粉砕工程と、原料に炭素源を混合する混合工程と、粉砕工程及び混合工程の後、炭素源を混合した原料を塩素含有雰囲気中において加熱処理する加熱工程とを含むものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、結晶子径を３０ｎｍ以下とするようにしたので、塩化物の揮発率を高めることができる。よって、有価成分を高い回収率で回収することができ、また、四塩化ケイ素を高い収率で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の一実施の形態に係る有価成分の抽出方法、及び、四塩化ケイ素の製造方法の工程を表す流れ図である。
本発明の一実施の形態に係る有価成分の抽出方法、及び、四塩化ケイ素の製造方法において用いる反応装置の一構成例を表す図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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