CN102442670A - 一种金属硅冶炼还原剂的制备方法 - Google Patents

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周昌武
张安福
王吉坤
李宗有
李昆
杨云山
卢国洪
杨明礼
王富超
张金清
王正勇
王加良
王子龙
张继忠
周杰
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Abstract

本发明涉及一种金属硅冶炼还原剂的制备方法，以木炭、石油焦、烟煤和木块为原料按重量百分比为木炭60-70％，石油焦15-19％，烟煤8-16％，木块5-6％配料，经破碎，混匀，用干式电磁除铁法除去铁杂质。得到金属硅电炉冶炼的还原剂。使用该种还原剂能达到控制较高的炉膛温度；减少SiO2+C＝SiO+CO反应的频繁发生；使SiC的形成和破坏相对平衡；控制了Si和SiO挥发的发生。

Description

一种金属硅冶炼还原剂的制备方法
一、技术领域
本发明涉及一种金属硅冶炼还原剂的制备方法，属金属硅电炉冶炼技术领域。
二、背景技术
金属硅冶炼以硅石为原料，木炭、石油焦、烟煤及木块为还原剂，在矿热炉内冶炼，其中要求还原剂电阻率高、化学活性强、固定碳高、灰份、挥发份低、Ca、Al、Fe等杂质含量低、水份含量低且稳定。石油焦、烟煤具有灰分低、固定碳高的优势，但电阻率低。相比之下木炭的比电阻高，化学活性好且杂质较少，是较好的一种金属硅硅冶炼还原剂，但木炭资源非常有限。在生产实际过程中，金属硅冶炼炉内反应过程可分为如下几个区域：(1)低温反应区(1100℃以下)高温反应区的气体从料面逸出，气体中残留的SiO与空气中的氧接触，发生如下反应：
2SiO+O2＝2SiO2    ①
在1100℃以下SiO不稳定，会发生如下反应：
2SiO＝SiO2+Si    ②
在还原剂活性表面上，优先发生下列反应：
SiO+2C＝SiC+CO    ③
(2)生成SiC的区域(1100～1800℃)性，反应③从1100℃开始已能较强烈地进行，到1537℃以后，能自发进行以下反应：
SiO2+2C＝SiC+2CO    ④
(3)生成熔体硅的区域(1400℃以上)，在1400℃-1450℃硅熔化(如能生成熔点更低的Si-Fe合金)，超过纯熔点后，SiO与碳的反应强烈，生成硅：
SiO+C＝Si+CO    ⑤    从1650℃起，下列反应向右进行：
SiO2+2SiC＝3Si+2CO    ⑥
(4)SiC分解区域(1800℃以上)，在1827℃以上下列反应向右进行：
2SiO2+SiC＝3SiO+CO    ⑦
在更高的温度下，由于SiC与SiO起反应而分解，生成硅和一氧化碳。
(5)SiO蒸发区(2000℃以上)，从1750℃起，下列反应向右进行：
SiO2+C＝SiO+CO    ⑧
公知在配料时虽然通过理论结合实际经验加入足够的还原剂，但由于还原剂在低温反应区损失较多，大部份还原剂在未进入硅熔体的生成区之前就反应结束，进入硅熔体的生成区的还原剂量较少，造成炉底缺炭，当配入的炭过多时易产生碳化硅，因炭化硅的熔点高，导电性强，使电极不能较深地插入炉料，造成炉况恶化。
公知配入炉内的还原剂在理论上要求必须做到：
1)控制较高的炉膛温度。2)减少反应⑧式频繁发生，控制Si和SiO挥发。
3)使SiC的形成和破坏相对平衡。
但在实际冶炼过程中因对还原剂在低温反应区损失判断不准而导致物料配比理论与实际有偏差。在炉况变化现象不明显时频繁调整配比易造成炉内还原剂过多或缺少现象，影响电极下插，坩埚缩，破坏正常的冶炼炉况。配碳量过剩50％，硅的回收率为0，生成的SiC积存炉底；同理，缺碳50％，SiO不能被吸收，影响SiC的生成与破坏，造成SiO2过剩。
三、发明内容
本发明的目的是提供一种金属硅冶炼还原剂的制备方法，以木炭、石油焦、烟煤和木块为原料经破碎，配料，混匀，用干式电磁除铁法除去95％以上的铁杂质。得到金属硅电炉冶炼的还原剂。使用该种还原剂能达到控制较高的炉膛温度；减少SiO2+C＝SiO+CO反应的频繁发生；使SiC的形成和破坏相对平衡；控制Si和SiO挥发等目的。
本发明按以下技术方案实施
以木炭、石油焦、烟煤和木块为原料，经分别破碎，配料，混匀，进行干式电磁除铁后得到金属硅电炉冶炼的还原剂。
所述的配料按重量百分比计为木炭60-70％，石油焦15-19％，烟煤8-16％，木块5-6％；
所述的破碎粒度为木炭3-120mm，石油焦3-15mm的占65％，＜3mm的占15％，15-25mm的占20％，烟煤2-10mm，木块为30-120mm；
与公知技术相比具有的优点
1、根据还原剂性质合理搭配使用有利于确保碳平衡的关系；
2、解决因还原剂固定碳、杂质、粒度与公知参数有差异而导致用碳过剩或少量的现象；
3、起到了持续稳定炉况，降低电单耗、提高产率的作用。
四、具体实施方式
实施1、木炭68％，石油焦19％，烟煤8％，木块5％，经破碎，混匀，在还原剂与硅矿石均匀混合入炉之前，在皮带运输物料的前、中、后段分别在距皮带正上方200mm的位置安装直径Φ1000mm，功率5.5KWr的干式电磁除铁器对混合物料中除去95％以上的铁杂质，能减少物料带入铁量，可以提高产出金属硅的产品质量。得到金属硅电炉冶炼的还原剂。在电炉冶炼中使用，配合其它冶炼技术指标，得到的生产技术指标为：
  序号   重要技术指标名称   单位   使用期间平均数
  1   冶炼电单耗   度/吨   11456
  2   炭类单耗   吨/吨   1.617
  3   电极单耗   吨/吨   0.064
实施2、木炭64％，石油焦15％，烟煤16％，木块5％，经破碎，混匀，用干式电磁除铁法除去95％以上的铁杂质。得到金属硅电炉冶炼的还原剂。在电炉冶炼中使用，配合其它冶炼技术指标，得到的生产技术指标为：
  序号   重要指标名称   单位   使用期间平均数
  1   冶炼电单耗   度/吨   11591
  2   炭类单耗   吨/吨   1.630
  3   电极单耗   吨/吨   0.068
实施3、木炭61％，石油焦18％，烟煤15％，木块6％，经破碎，混匀，用干式电磁除铁法除去95％以上的铁杂质。得到金属硅电炉冶炼的还原剂。在电炉冶炼中使用，配合其它冶炼技术指标，得到的生产技术指标为：
  序号   重要指标名称   单位   使用期间平均数
  1   冶炼电单耗   度/吨   11568
  2   炭类单耗   吨/吨   1.646
  3   电极单耗   吨/吨   0.067

Claims (2)

1.一种金属硅冶炼还原剂的制备方法，其特征在于：其按以下技术方案实施，
以木炭、石油焦、烟煤和木块为原料经分别破碎，配料，混匀，进行干式电磁除铁后得到金属硅电炉冶炼的还原剂，
所述的配料按重量百分比为木炭60-70％，石油焦15-19％，烟煤8-16％，木块5-6％；
所述的破碎粒度为木炭3-120mm，石油焦3-15mm的占65％，＜3mm的占15％，15-25mm的占20％，烟煤2-10mm，木块为30-120mm。
2.根据权利要求1所述的金属硅冶炼还原剂的制备方法，其特征在于：所述的干式电磁除铁是在还原剂与硅矿石均匀混合入炉之前，在皮带运输物料的前、中、后段分别在距皮带正上方200mm的位置安装直径Φ1000mm，功率5.5KWr的干式电磁除铁器对混合物料中的木炭、石油焦、烟煤磁选除铁，能减少物料带入铁量，可以提高产出金属硅的产品质量。
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