AT224083B - Verfahren zum Reinigen von Silizium oder Ferrosilizium - Google Patents

Description

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  Verfahren zum Reinigen von Silizium oder Ferrosilizium 
Das Reduzieren von siliziumhaltigen Erzen zum Zwecke der Herstellung von Silizium oder Ferro- silizium erzeugt stets Verunreinigungen, die von der völligen oder teilweisen Reduktion jener Verunreini- gungen herrühren, welche in dem Erz oder dem Reduktionsmittel enthalten sind oder die aus der Ver- bindung des Reduktionsmittels mit dem hergestellten Eisen bzw. Silizium stammen. 



   Sehr häufig sind derartige Verunreinigungen für die Anwendung des erhaltenen Produktes nachteilig, und sie sollen deswegen zweckmässig weitgehend entfernt werden. 



   Das kann nun durch Wahl besonders reiner Rohstoffe geschehen, aber dies erzeugt hohe Kosten und stellt nicht immer eine genügende Entfernung der Verunreinigungen gemäss den Forderungen der Ver- braucher sicher. Man war daher bestrebt, Frischverfahren für Silizium und Ferrosilizium ausfindig zu machen. 



   Es wurde bereits ein Reinigungsverfahren vorgeschlagen (brit. Patentschrift Nr.   755, 279),   welches darin besteht, in das Silizium oder Ferrosilizium im flüssigen Zustand einen Chlorstrom oder ein sauerstoff- haltiges Gas mit Hilfe eines feuerfesten Rohres einzublasen ; auf diese Weise werden Kalzium und Alu- minium teilweise entfernt. 



   Diese Behandlungsweise bietet den Vorteil der Einfachheit ; die Verwendung von Chlorgas bringt jedoch Schwierigkeiten für das Bedienungspersonal und die Umgebung sowie Handhabungsschwierigkeiten mit sich. 



   Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein Verfahren zum Reinigen von Silizium oder Ferrosilizium, bei welchem der Gehalt an Aluminium und/oder Kalzium und/oder Kohlenstoff durch Behandeln der flüssigen Schmelze mit einem halogenhaltigen Frischmittel herabgesetzt wird, das dadurch gekennzeichnet ist, dass als halogenhaltiges Frischmittel Siliziumfluorid oder ein Stoff gewählt wird, der bei der Temperatur der Schmelze, gegebenenfalls auch durch Umsatz mit ihr, Siliziumfluorid freizusetzen vermag. 



   Die Siliziumfluorid enthaltende Verbindung kann in gasförmigem Zustand z. B. mittels eines feuerfesten, in das zu frischende Bad eintauchenden Rohres eingeblasen werden, oder aber durch Düsen, welche am Boden der Giesspfanne vorgesehen sind, in welche das Metall oder die Legierung gegossen wurde. 



   Sie kann auch in Form einer feinverteilten, festen Fluorverbindung eingeblasen werden, die in einem Gas suspendiert ist, oder in Form von Briketts eingebracht werden, welche in das flüssige, zu frischende Produkt eintauchen, oder aber auf andere bekannte Art. Im Falle von Silizium mit   98%   Si und von Ferrosilizium ist es oft erforderlich, Aluminium, Kalzium und Kohlenstoff oder zumindest eine dieser Verunreinigungen zu entfernen, um folgende in Gew.-% angegebene Grenzen in dem gefrischten Produkt nicht zu   überschreiten : AI < 0, 10,   Ca    < 0, 05,   C etwa   0, 010.   



   Erfindungsgemäss wird das flüssige Bad mit Siliziumfluorid oder mit einem Produkt behandelt, das dieses unter den Behandlungsbedingungen in Freiheit setzt. 



   Auf diese Weise wird praktisch das gesamte Aluminium, Aluminiumoxyd und Kalzium in Form der Aluminium- und Kalziumfluoride entfernt, während gleichzeitig der Kohlenstoffgehalt beträchtlich herabgesetzt wird. 



   Eine bequeme und wirkungsvolle Art der Anwendung des Siliziumfluorids besteht in der Verwendung von Kieselfluorwasserstoffsäure oder eines Silikofluorides, entweder indem man sie als solche in die Mitte des zu frischenden Siliziums oder Ferrosiliziums einbläst oder indem man zunächst das Silikofluorid durch Wärmeeinwirkung oder eine Säure zersetzt und das erhaltene gasförmige   Siliziumfluorid   oder die bei der Zersetzung entstandene   Kieselfluorwasserstoffsäure   einbläst. 



   Wenn die Temperatur hoch ist, bilden die entstehenden Aluminium- und Kalziumfluoride eine sehr dünnflüssige Schlacke, welche nur schwer von dem gefrischten flüssigen Produkt abgetrennt werden kann. 



  Es wurde gefunden, dass es vorteilhaft ist, zusammen mit der Fluorverbindung ein feuerfestes Oxyd, wie Siliziumdioxyd in Form von feinem Sand einzublasen, wobei dieses eine dreifache Funktion   erfüllt :   

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 es erleichtert das Strömen der Fluorverbindung in dem Einblasrohr, verdickt die Schlacke, welche dann leicht abgeschöpft werden kann, und schützt endlich das gefrischte Bad gegen Verunreinigungen aus der
Atmosphäre. 



   Das   erfindungsgemässe Verfahren   ist einfach, schnell und sehr wirkungsvoll ; einer seiner besonderen
Vorteile besteht darin, dass kein Verlust an dem zu frischenden Produkt auftritt, da eventuell auftretende
Verluste durch das in Form der Fluorverbindung eingebrachte Metall oder Silizium mehr als wettge- macht werden können. 



   Beispiel 1 : Einer Tonne flüssigen Ferrosiliziums mit   65%   Si, enthaltend 0, 88% Ca, wurden durch
Einblasen durch ein Graphitrohr 20 kg von in Pressluft suspendiertem Aluminiumfluorid zugesetzt. Nach
Entfernung der Schlacke und Eingiessen in eine Gusseisenform wurden nur mehr Spuren von Kalzium in dem Ferrosilizium gefunden. 



   Beispiel 2 : In eine Tonne flüssigen Ferrosiliziums mit   65%   Si, enthaltend   0, 19% Al, 0, 56%   Ca und   0, 055% C,   wurden durch ein Graphitrohr 20 kg von in Pressluft suspendiertem Na-Silikofluorid eingeblasen. Die Umsetzung führt zu starker Blasenentwicklung infolge der Zersetzung des Na-Silikofluorids in Silizium- und Natriumfluorid. Die so erzeugte Durchmischungsbewegung ist für die Wirksamkeit der Behandlung von besonderem Vorteil. 



   Nach der Entfernung der Schlacke und Vergiessen in eine Gusseisenform enthielt das Ferrosilizium nur   0, 05% Al,   Spuren Ca und   0, 010%   C. Es wurde keine Spur von Natrium in dem behandelten Ferrosilizium gefunden. 



   Beispiel 3 : In eine Tonne flüssigen Ferrosiliziums mit 65% Si, enthaltend 0, 26% Al, 0, 77% Ca und   0, 044%   C, wurden durch ein Graphitrohr eine Mischung von   28 kg Na-Silikofluorid   und 8 kg sehr fein verteiltem Siliziumdioxyd, suspendiert in Pressluft, eingeblasen. 



   Nach Abziehen der Schlacke und Vergiessen in eine Gusseisenform enthielt das Ferrosilizium nur   0, 04% Al, 0, 04%   Ca und   0, 010%   C. Nach 22   Einsätzen,   entsprechend etwa 30 t Ferrosilizium mit   65%     Si,   war der mittlere Si-Gehalt von   66, 64%   vor auf   67, 30%   nach der Behandlung gestiegen. 



   Dieses Ergebnis zeigt, dass die Si-Verluste infolge Verflüchtigung durch das Einbringen von Si mit dem   Na-Silikofluorid   mehr als wettgemacht wurden. 



   Beispiel 4 : In eine Tonne flüssigen Ferrosiliziums mit 75% Si, enthaltend 0, 28% Al und   0, 82%   Ca, wurden durch ein Graphitrohr eine Mischung von 28 kg Na-Silikofluorid und 8 kg sehr feinverteiltem Siliziumdioxyd, in Sauerstoff suspendiert, eingeblasen. 



   Nach dem Abschöpfen der Schlacke und Vergiessen in eine Gusseisengiessform enthielt das Ferrosilizium nur mehr 0, 08% Al und   0, 02 % Ca.   



   Beispiel 5 : Frischen von   98-99%igem Silizium :  
In Giesspfannen, die 600 kg flüssiges Silizium enthielten, wurden durch ein Graphitrohr 15 kg in Pressluft suspendiertes Na-Silikofluorid eingeblasen. 



   Dieser Vorgang wurde bei fünf Giesspfannen wiederholt. 



   Vor der Behandlung enthielt das Silizium 0, 25% Al und   0, 20%   Ca. Nach Abschöpfen der Schlacke und Vergiessen in eine   Gusseisengiessform   enthielten die drei Tonnen so behandeltes Silizium nur noch 0, 07% Al und   0, 04% Ca.   



   Beispiel 6 : Frischen von Silizium mit hohem Gehalt an Verunreinigungen :
In Giesspfannen, die 600 kg flüssiges Silizium enthielten, wurden durch ein Graphitrohr 25 kg in Sauerstoff suspendiertes   Na-Silikofluorid   eingeblasen. 



   Dieser Vorgang wurde bei vier Giesspfannen wiederholt. 



   Vor der Behandlung enthielt das Silizium durchschnittlich 1, 06% Al und   1, 40% Ca.   Nach dem Abschöpfen der Schlacke und Vergiessen in eine Gusseisengiessform enthielt das so behandelte Silizium nur noch 0, 12% Al und 0, 11% Ca. 



   Dieses Ergebnis zeigt die Wirksamkeit des Verfahrens, obwohl das Rohsilizium einen ungewöhnlichen Gehalt an Verunreinigungen aufwies. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Verfahren zum Reinigen von Silizium oder Ferrosilizium, bei welchem der Gehalt an Aluminium und/oder Kalzium und/oder Kohlenstoff durch Behandeln der flüssigen Schmelze mit einem halogenhaltigen Frischmittel herabgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als halogenhaltiges Frischmittel Siliziumfluorid oder ein Stoff gewählt wird, der bei der Temperatur der Schmelze, gegebenenfalls auch durch Umsatz mit ihr, Siliziumfluorid freizusetzen vermag.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als halogenhaltiges Frischmittel Natrium- EMI2.1 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusammen mit dem halogenhaltigen Frischmittel noch Siliziumdioxyd in die Schmelze eingebracht wird.