特許ウォッチ

公開番号2025127264
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-01
出願番号2024023898
出願日2024-02-20
発明の名称環境にやさしい低炭素二酸化ケイ素の製造方法
出願人光宇應用材料股ふん有限公司
代理人個人
主分類B09B 3/70 20220101AFI20250825BHJP(固体廃棄物の処理;汚染土壌の再生)
要約【課題】現在における二酸化ケイ素の製造方法は大量のエネルギーが消耗され、環境にもやさしくない。
【解決手段】本発明の環境にやさしい低炭素二酸化ケイ素の製造方法は、廃シリコンスラリーを乾燥させる工程(a)と、乾燥した廃シリコンスラリーを粉砕と選別し、重量百分率(wt%)が40から95の酸化ケイ素(SiOx、x=0、1又は2)が得られ、そのうち金属ケイ素(SiOx、x=0)は酸化ケイ素含有量の5wt%から40wt%を占める工程(b)と、工程(b)の酸化ケイ素とアルカリ金属水溶液を混合反応させ、反応温度を100℃から150℃の間に制御するすることによって、ケイ酸ナトリウム水溶液が得られる工程(c)と、工程(c)のケイ酸ナトリウム水溶液と硫酸を混合反応させ、さらに固液分離を行って乾燥させた後に二酸化ケイ素が得られる工程(d)とを備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
廃シリコンスラリーを乾燥させる工程（ａ）と、
乾燥した廃シリコンスラリーを粉砕と選別し、重量百分率（ｗｔ％）が４０から９５の酸化ケイ素（ＳｉＯｘ、ｘ＝０、１又は２）が得られ、そのうち金属ケイ素（ＳｉＯｘ、ｘ＝０）は酸化ケイ素含有量の５ｗｔ％から４０ｗｔ％を占める工程（ｂ）と、
前記工程（ｂ）の酸化ケイ素とアルカリ金属水溶液を混合反応させ、反応温度を１００℃から１５０℃の間に制御するすることによって、ケイ酸ナトリウム水溶液が得られる工程（ｃ）と、
前記工程（ｃ）のケイ酸ナトリウム水溶液と硫酸を混合反応させ、さらに固液分離を行って乾燥させた後に二酸化ケイ素が得られる工程（ｄ）と、を備えることを特徴とする環境にやさしい低炭素二酸化ケイ素の製造方法。
続きを表示（約 520 文字）【請求項２】
前記工程（ａ）の廃シリコンスラリーは半導体製造工程で発生され、乾燥した廃シリコンスラリーの含水率は１０ｗｔ％より少ないことを特徴とする請求項１に記載の環境にやさしい低炭素二酸化ケイ素の製造方法。
【請求項３】
前記工程（ｃ）では、酸化ケイ素における金属ケイ素含有量を制御することによって、酸化ケイ素とアルカリ金属水溶液の反応温度を１００℃から１５０℃の間に維持させることを特徴とする請求項１に記載の環境にやさしい低炭素二酸化ケイ素の製造方法。
【請求項４】
前記工程（ｃ）では、ケイ酸ナトリウム水溶液が得られる以外、混合反応後は水素も得られることを特徴とする請求項１に記載の環境にやさしい低炭素二酸化ケイ素の製造方法。
【請求項５】
前記工程（ｄ）の硫酸は半導体製造工程で発生する廃硫酸であり、硫酸濃度は３０ｗｔ％から８０ｗｔ％の間であることを特徴とする請求項１に記載の環境にやさしい低炭素二酸化ケイ素の製造方法。
【請求項６】
前記工程（ｄ）では、反応時間は３０分から２時間の間であることを特徴とする請求項１に記載の環境にやさしい低炭素二酸化ケイ素の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は製造方法に関し、特に環境にやさしい低炭素二酸化ケイ素の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体は現代における電気機器の稼動に深く関わっており、その性能は絶えず強化され、設計もますます複雑かつ精密になり、用途がどんどん広くなっている。半導体があるからこそ、我々はノートパソコン、携帯電話、タブレットＰＣを使え、車の電子部品、航空電子設備と医療設備の発展も促進され、大型、小型家電と照明設備のエネルギー効率も大幅に向上されるため、半導体は現代科学技術において重要な基礎となっているが、大量な廃棄物も生み出している。半導体廃棄物の中に多種類の重金属が含まれ、例えば鉛、カドミウムは人体に入ると神経病変を引き起こし、例えば六価クロム、ヒ素は発がん性がある。また、半導体廃棄物の中、強酸、強アルカリもよく含まれ、人体に触れると最悪の場合は即刻の危険をもたらす。
【０００３】
半導体製造工程で発生する廃シリコンスラリーは、シリコンウェハーを研磨や薄化工程において、シリコンウェハー又はそのほかの基板材料を化学腐食や機械によって平坦化処理する際に発生するものである。現在のやり方において、切断や研磨工程で発生する廃シリコンスラリーのほとんどは廃水処理により固液分離させ、固体に濃縮させ収集した後、廃棄物処理業者に依頼して埋め立て処理をする。しかし、廃シリコンスラリーの埋め立て処理は環境汚染になりやすく、廃シリコンスラリーは大量の二酸化ケイ素と金属ケイ素を含むため、再利用できる資源を直接に埋め立てるともったいない。
【０００４】
また、現在は沈澱法によって二酸化ケイ素を製造するために必要とする原料はケイ酸ナトリウムであり、従来におけるケイ酸ナトリウムの製造方法は、鉱山で採掘した珪砂と炭酸ナトリウムを１０００℃から１３００℃の高温条件で固体ケイ酸ナトリウムに生成させた後、生成した固体ケイ酸ナトリウムを酸性化させて二酸化ケイ素を製造する。しかし、このような製造方法は大量の外部熱源によって加熱する必要があり、エネルギーを消耗するだけでなく、環境にもやさしくない。
【０００５】
このため、経済循環とグリーンエネルギーが主流となっている時代に、半導体製造工程で発生する廃棄物を再利用可能な二酸化ケイ素商品に転化させると共に、省エネかつ低炭素で、さらにグリーン環境の要求に達することは業界が重視する課題の一つである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、珪砂と炭酸ナトリウムを１０００℃から１３００℃の高温条件において固体ケイ酸ナトリウムに生成させた後、さらに酸性化させて二酸化ケイ素を製造することによって大量のエネルギーが消耗され、環境にやさしくない問題を解決する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題により、本発明の目的は、環境にやさしい低炭素二酸化ケイ素の製造方法を提供する。本発明の製造方法は省エネかつ低炭素の効果を奏すると共に、グリーン環境の要求にも達せる。
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明の環境にやさしい低炭素二酸化ケイ素の製造方法は、工程（ａ）、（ｂ）、（ｃ）と（ｄ）とを含む。工程（ａ）は廃シリコンスラリーを乾燥させる；工程（ｂ）は乾燥した廃シリコンスラリーを粉砕と選別し、重量百分率（ｗｔ％）が４０から９５の酸化ケイ素（ＳｉＯｘ、ｘ＝０、１又は２）が得られ、そのうち金属ケイ素（ＳｉＯｘ、ｘ＝０）は酸化ケイ素含有量の５ｗｔ％から４０ｗｔ％を占める；工程（ｃ）は工程（ｂ）の酸化ケイ素とアルカリ金属水溶液を混合反応させ、反応温度を１００℃から１５０℃の間に制御することによって、ケイ酸ナトリウム水溶液が得られる；工程（ｄ）は工程（ｃ）のケイ酸ナトリウム水溶液と硫酸を混合反応させ、さらに固液分離を行って乾燥させた後に二酸化ケイ素が得られる。
【０００９】
一実施例において、工程（ａ）の廃シリコンスラリーは半導体製造工程で発生される。
【００１０】
一実施例において、工程（ａ）の乾燥した廃シリコンスラリーの含水率は１０ｗｔ％より少ない。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許