CN102602932B - 一种工业硅冶炼用组合还原剂 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种工业硅冶炼用组合还原剂，按质量比例由木炭55~75%、铝电解废阳极碳块5~15%、洗精煤10~15%、石油焦5~15%和木块1~5%组成。制备方法：将铝电解废阳极碳先破碎到0-25mm，再与木炭、洗精煤、石油焦和木块按所述的比例搭配混合均匀即得到组合还原剂。本发明的组合还原剂中添加了铝电解废阳极碳块，大大降低木炭在冶炼过程中的使用量，有效降低生产成本和林木的采伐量，降低了工业硅能耗及生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及有色金属冶炼领域，尤其是一种工业硅冶炼用组合还原剂。
背景技术
工业硅冶炼过程中所用的还原剂主要是木炭、木块、石油焦和低灰分的烟煤，木炭因具有反应活性好、比电阻高、不易发生石墨化等优点而成为最能满足冶炼硅要求的碳质还原剂。长期以来，我国工业硅生产企业一直是以木炭作为主要还原剂。但是木炭资源有限，破坏森林，因此限制了工业硅生产大量使用木炭的可能性；同时木炭也造成了工业硅生产成本的提高。目前，在工业硅生产中，石油焦、烟煤等还不能完全取代木炭，只能少量配入，因为石油焦和烟煤有以下缺点：石油焦高温下石墨化程度高，还原活性低，钒和镍含量高，易使催化剂中毒，使甲基硅烷转化率和选择性降低；烟煤灰分高，影响产品质量，挥发分高，易致料面温度较高，而且还原剂烧损较多。
发明内容
本发明的目的是为解决工业硅冶炼过程中单靠木炭作为还原剂所存在的缺点或不足，而研制的一种工业硅冶炼用组合还原剂，以此降低生产成本，减少国家森林的消耗，保护生态环境。
本发明通过以下技术方案实现：
一种工业硅冶炼用组合还原剂，按质量比例由木炭55～75％、铝电解废阳极碳块5～15％、洗精煤10～15％、石油焦5～15％和木块1～5％组成。
所述组合还原剂的制备方法如下：
将铝电解废阳极碳先破碎到0-25mm，再与木炭、洗精煤、石油焦和木块按上述的一定比例搭配混合均匀即得到组合还原剂。组合后的还原剂与硅石一起投入矿热炉内熔炼。
本发明的有益效果表现为：
1、大大降低木炭在冶炼过程中的使用量，有效降低生产成本和林木的采伐量，摆脱企业生产受制于林的依赖；
2、降低了工业硅能耗及生产成本；
3、添加铝电解废阳极碳块，实现了资源化的利用；
4、能有效的提高工业硅产品的质量和品级率。
本发明与现有的技术相比，创新点在于工业硅冶炼过程中的组合还原剂中添加了铝电解废阳极碳块。铝电解废阳极碳块含碳量高，挥发分和灰分低，用该组合还原剂冶炼金属硅，使还原剂的利用效率提高，化学反应强度加强，产品质量也得到提高，工业硅产品的电极单耗降低10～12％，电单耗降低7％～9％。本发明对于提高我国工业硅冶炼的技术改进，实现节能降耗，提高传统工艺的技术含量，促进硅工业生产的发展具有较大的现实意义。
具体实施方式
本发明提供的这种组合还原剂中木炭占55～75％，铝电解废阳极碳块占5～15％、洗精煤10～15％、石油焦5～15％和木块1～5％。
批料以400公斤粒度为60～100mm占75％的硅石为基础，组合还原剂数量根据原料化学成分、经验数据经计算而定。组合还原剂中的铝电解废阳极碳块先破碎到0-25mm，再与木炭、洗精煤、石油焦和木块按一定比例搭配混合均匀，组合还原剂中的木炭用量控制在不少于纯碳量的四分之一。
组合还原剂中采用的铝电解废阳极碳块也称残极，是指在铝电解过程中，预焙阳极炭块在电解槽上使用以后的残余部分，阳极炭块在使用周期内，随着阳极被逐渐消耗，阳极机构带动阳极炭块下降，以保证电解槽稳定的极距。当使用一定时间后，炭块已变得很薄，一般在13～18cm，为防止阳极钢爪被电解质熔化，必须更换新的阳极炭块组。产生的废阳极碳块量一般是阳极炭块量的15％～25％，铝电解废阳极碳块的炭含量约为97.66％，其中的固定碳含量高，挥发分和灰分低，属于大块状物料，先将其通过破碎后，适当进行除杂处理后与其他还原剂配料混合入炉，组合还原剂混合均匀后投入矿热炉内熔炼，熔炼方法与传统的工业硅冶炼方法相同。
实施例一
冶炼工业硅的组合还原剂使用工艺如下：硅石处理量为38吨，经预先取样分析的硅石二氧化硅含量为98.3％。组合还原剂按重量分95批次投入矿热炉内，其每批次投入量为木炭154.2公斤，铝电解废阳极碳块15.7公斤，洗精煤25.6公斤，石油焦17.2公斤，木块3.5公斤，投入前组合还原剂充分混合均匀。冶炼完成后，产出17.5吨金属硅，电极单耗45.1公斤/吨，碳单耗1.25吨/吨，电单耗10559.6kwh/t。
实施例二
组合还原剂冶炼工业硅使用工艺如下：硅石处理量为36吨，经预先取样分析的硅石二氧化硅含量为98.1％。组合还原剂按重量分90批次投入矿热炉内，每批次投入量为木炭116公斤，铝电解废阳极碳块29.5公斤，洗精煤25.05公斤，石油焦21.2公斤，木块4.3公斤，投入前组合还原剂充分混合均匀。冶炼完成后，产出16.4吨金属硅，电极单耗64.2公斤/吨，碳单耗1.29吨/吨，电单耗10879.3kwh/t。
实施例三
组合还原剂冶炼工业硅使用工艺如下：硅石处理量为36吨，经预先取样分析的硅石二氧化硅含量为98.5％。组合还原剂按重量分90批次投入矿热炉内，其每批次投入量为木炭148.2公斤，铝电解废阳极碳块12.6公斤，洗精煤25.5公斤，石油焦19.5公斤，木块5.85公斤，投入前组合还原剂充分混合均匀。冶炼完成后，产出15.6吨金属硅，电极单耗65.0公斤/吨，碳单耗1.31吨/吨，电单耗11283kwh/t。
实施例四
组合还原剂冶炼工业硅使用工艺如下：硅石处理量为40吨，经预先取样分析的硅石二氧化硅含量为98.8％。组合还原剂按重量分100批次投入矿热炉内，其每批次投入量为木炭129.3公斤，铝电解废阳极碳块22.1公斤，洗精煤25.5公斤，石油焦21.35公斤，木块7.47公斤，投入前组合还原剂充分混合均匀。冶炼完成后，产出15.2吨金属硅，电极单耗72公斤/吨，碳单耗1.34吨/吨，电单耗11356kwh/t。
下表为本发明实施例1～4与传统方法比较的对照：
由上表可以看出，本发明与传统方法相比，电极单耗降低了9％、碳单耗降低了11％，电单耗降低了8％，实现了节能降耗。本发明技术与传统方法相比取得了较好的效果。
Claims (1)
1.一种工业硅冶炼用组合还原剂，其特征在于：按质量比例由木炭55~75%、铝电解废阳极碳块5~15%、洗精煤10~15%、石油焦5~15%和木块1~5%组成，将铝电解废阳极碳先破碎到0-25mm，再与木炭、洗精煤、石油焦和木块按所述的比例搭配混合均匀即得到组合还原剂，所述的组合还原剂与硅石一起投入矿热炉内熔炼。
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