CN104003395B - 一种工业硅用复合碳质还原剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种工业硅用复合碳质还原剂及其制备方法，属于工业硅冶炼和新能源技术领域。该复合碳质还原剂为球团状，固定碳含量达到75wt.%以上，挥发份含量15wt.%～20wt.%，灰份含量4wt.%以下，灰份中微量元素Fe、Al、Ca分别控制在0.15wt.%、0.5wt.%、0.6wt.%以下。将石油焦和低灰煤磨细并混合均匀后加入粘结剂和水，然后在5～10MPa的压力条件下压制成球团，球团烘干后即能制备得到该复合碳质还原剂。该工业硅用复合碳质还原剂的固定碳含量高，反应活性好；制备该工业硅用复合碳质还原剂的方法工艺简单、易于产业化。

Description

一种工业硅用复合碳质还原剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种工业硅用复合碳质还原剂及其制备方法，属于工业硅冶炼和新能源技术领域。
背景技术
目前，工业硅碳质还原剂主要由煤、油焦、半焦、蓝炭、木炭、木块（甘蔗渣、花生壳等）等两种或多种原料按一定比例混合而成。其中木炭因具有比电阻高、反应活好、高温下不易石墨化等优良的物理化学特性而在我国长期用作工业硅用的最佳还原剂。然而，木炭的来源主要是以牺牲森林为代价，据相关数据显示，我国自上世纪50年代末建成第一座工业硅电炉以来，经过半个世纪的发展，我国的工业硅产能将近400万吨，成为世界工业硅的主要生产和出口大国。按生产1吨工业硅需要消耗1.2吨木炭来计算，每生产1吨木炭需要消耗5吨左右的木材，照这样计算，每年消耗在工业硅上的木材将近1千多万吨，这给生态环境带来了巨大的破坏。随着人们对环境保护意识的不断提高，木炭的来源受到了极大的限制，导致购买木炭成本非常高甚至买不到木炭。因此，研究开发一种能够完全替代木炭用作工业硅冶炼的还原剂是硅工业发展的必经之路。
本发明以石油焦和低灰煤为原料。石油焦固定碳含量高，反应活性好，灰份及有害杂质含量少，但高温下比电阻低；而低灰煤固定碳、灰份及有害杂质含量低，挥发份含量高，高温下比电阻较高。综合两种原料的特点，通过使用特殊的压制成型技术，制备和合成出一种成本低廉、工艺简单的工业硅用新型复合碳质还原剂，以完全替代木炭用于工业硅的冶炼与生产。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种工业硅用复合碳质还原剂及其制备方法。该工业硅用复合碳质还原剂焦固定碳含量高，反应活性好，灰份及有害杂质含量少，高温下比电阻较高，成本低廉，且能生产出高质量的工业硅，因此能完全替代木炭用于工业硅的冶炼与生产，制备该工业硅用复合碳质还原剂的方法工艺简单、易于产业化，本发明通过以下技术方案。
一种工业硅用复合碳质还原剂，该复合碳质还原剂为球团状，固定碳含量达到75wt.%以上，挥发份含量15wt.%～20wt.%，灰份含量4wt.%以下，灰份中微量元素Fe、Al、Ca分别控制在0.15wt.%、0.5wt.%、0.6wt.%以下。
上述工业硅用复合碳质还原剂冷强度达到9～13MPa，比电阻为3000～5000Ω·cm，工业硅用复合碳质还原剂在生产硅的过程中烧损率仅为12～18%。
一种上述的工业硅用复合碳质还原剂的制备方法，其具体步骤为：
（1）首先将石油焦和低灰煤分别破碎至粒度小于3mm的颗粒占70～80%，然后按照质量百分比50～60：40～50混合均匀得到混合物料；
（2）向步骤（1）制备得到的混合物料中加入混合物料质量2wt.%～4wt.%的M-C#复合粘结剂，混合均匀后再加入混合物料质量8wt.%～12wt.%的水搅拌5～10min，其中该粘结剂由FH-10型纤维素与水玻璃按质量比7:3配制而成；
（3）待步骤（2）中的物料出现明显粘结成块后，在5～10MPa的压力条件下视工业硅电炉大小制备出相应需求直径的球团状复合碳质还原剂；
（4）将步骤（3）得到的球团状复合碳质还原剂在风温为100～140℃条件下烘干30～50min，最终制备得到工业硅用复合碳质还原剂。
所述石油焦、低灰煤中固定碳含量分别为85～90wt.%、55～65wt.%。
所述工业硅电炉为12500KVA时，复合碳质还原剂的直径为60～80mm。
上述制备得到的工业硅用复合碳质还原剂粘结指数在70%以上。
本发明的有益效果是：（1）该工业硅用复合碳质还原剂焦固定碳含量高，反应活性好，灰份及有害杂质含量少，高温下比电阻较高，成本低廉，且能生产出高质量的工业硅，因此能完全替代木炭用于工业硅的冶炼与生产；（2）该工业硅用复合碳质还原剂冷强度达到9～13MPa，比电阻为3000～5000Ω·cm，工业硅用复合碳质还原剂在生产硅的过程中烧损率仅为12～18%，因此能完全适用于工业硅用；（3）制备该工业硅用复合碳质还原剂的方法工艺简单、易于产业化。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
该工业硅用复合碳质还原剂，该复合碳质还原剂为球团状，固定碳含量达到77.2wt.%，挥发份含量19.4wt.%，灰份含量3.4wt.%，灰份中微量元素Fe、Al、Ca分别为0.146wt.%、0.236wt.%、0.323wt.%以下。
该上述的工业硅用复合碳质还原剂的制备方法，其具体步骤为：
（1）首先将石油焦和低灰煤分别破碎至粒度小于3mm的颗粒占70%，然后按照质量百分比60：40混合均匀得到混合物料，其中石油焦、低灰煤中固定碳含量分别为90wt.%和65wt.%；
（2）向步骤（1）制备得到的混合物料中加入混合物料质量4wt.%的M-C#复合粘结剂，混合均匀后再加入混合物料质量8wt.%的水搅拌10min，其中该粘结剂由FH-10型纤维素与水玻璃按质量比7:3配制而成；
（3）待步骤（2）中的物料出现明显粘结成块后，在10MPa的压力条件下视工业硅电炉大小制备出相应需求直径的球团状复合碳质还原剂，，其中工业硅电炉为12500KVA时，复合碳质还原剂的直径为80mm；
（4）将步骤（3）得到的球团状复合碳质还原剂在风温为120℃条件下烘干45min，最终制备得到工业硅用复合碳质还原剂。
将200kg硅石(99.5%SiO2、0.05%Al2O3、0.02%Fe2O3、0.05%CaO)破碎成粒度25～100mm的块状，经清洗、筛分后与103kg上述复合碳质还原剂混合均匀，加入到矿热炉中进行熔炼，熔炼后得到的工业硅产品成分为Si>99.6Wt.%，Fe≤0.19Wt.%，Al≤0.09Wt.%，Ca≤0.05Wt.%。
实施例2
该工业硅用复合碳质还原剂，该复合碳质还原剂为球团状，固定碳含量达到78.5wt.%，挥发份含量18.2wt.%，灰份含量3.3wt.%，灰份中微量元素Fe、Al、Ca分别控制在0.142wt.%、0.367wt.%、0.432wt.%。
该上述的工业硅用复合碳质还原剂的制备方法，其具体步骤为：
（1）首先将石油焦和低灰煤分别破碎至粒度小于3mm的颗粒占80%，然后按照质量百分比60：40混合均匀得到混合物料，其中石油焦、低灰煤中固定碳含量分别为85wt.%、55wt.%；
（2）向步骤（1）制备得到的混合物料中加入混合物料质量2wt.%的M-C#复合粘结剂，混合均匀后再加入混合物料质量12wt.%的水搅拌5min，其中该粘结剂由FH-10型纤维素与水玻璃按质量比7:3配制而成；
（3）待步骤（2）中的物料出现明显粘结成块后，在5MPa的压力条件下视工业硅电炉大小制备出相应需求直径的球团状复合碳质还原剂，其中工业硅电炉为12500KVA时，复合碳质还原剂的直径为60mm；
（4）将步骤（3）得到的球团状复合碳质还原剂在风温为100℃条件下烘干30min，最终制备得到工业硅用复合碳质还原剂。
将200kg硅石(99.5%SiO2、0.05%Al2O3、0.02%Fe2O3、0.05%CaO)破碎成粒度25～100mm的块状，经清洗、筛分后与102kg复合碳质还原剂混合均匀，加入到矿热炉中进行熔炼，熔炼后得到的工业硅产品成分为Si>99.6Wt.%，Fe≤0.19Wt.%，Al≤0.09Wt.%，Ca≤0.05Wt.%。
实施例3
该工业硅用复合碳质还原剂，该复合碳质还原剂为球团状，固定碳含量达到79.1wt.%，挥发份含量17.3wt.%，灰份含量3.6wt.%，灰份中微量元素Fe、Al、Ca分别控制在0.130wt.%、0.149wt.%、0.501wt.%。
该上述的工业硅用复合碳质还原剂的制备方法，其具体步骤为：
（1）首先将石油焦和低灰煤分别破碎至粒度小于3mm的颗粒占70～80%，然后按照质量百分比55：45混合均匀得到混合物料，其中石油焦、低灰煤中固定碳含量分别为87wt.%、60wt.%；
（2）向步骤（1）制备得到的混合物料中加入混合物料质量3wt.%的M-C#复合粘结剂，混合均匀后再加入混合物料质量10wt.%的水搅拌8min，其中该粘结剂由FH-10型纤维素与水玻璃按质量比7:3配制而成；
（3）待步骤（2）中的物料出现明显粘结成块后，在8MPa的压力条件下视工业硅电炉大小制备出相应需求直径的球团状复合碳质还原剂，其中工业硅电炉为12500KVA时，复合碳质还原剂的直径为80mm；
（4）将步骤（3）得到的球团状复合碳质还原剂在风温为140℃条件下烘干35min，最终制备得到工业硅用复合碳质还原剂。
将200kg硅石(99.5%SiO2、0.05%Al2O3、0.02%Fe2O3、0.05%CaO)破碎成粒度25～100mm的块状，经清洗、筛分后与102kg复合碳质还原剂混合均匀，加入到矿热炉中进行熔炼，熔炼后得到的工业硅产品成分为Si>99.6Wt.%，Fe≤0.19Wt.%，Al≤0.09Wt.%，Ca≤0.05Wt.%。
实施例4
该工业硅用复合碳质还原剂，该复合碳质还原剂为球团状，固定碳含量达到81.2wt.%，挥发份含量15.4wt.%，灰份含量3.4wt.%，灰份中微量元素Fe、Al、Ca分别控制在0.148wt.%、0.42wt.%、0.53wt.%以下。
该上述的工业硅用复合碳质还原剂的制备方法，其具体步骤为：
（1）首先将石油焦和低灰煤分别破碎至粒度小于3mm的颗粒占70～80%，然后按照质量百分比50：50混合均匀得到混合物料；
（2）向步骤（1）制备得到的混合物料中加入混合物料质量4wt.%的M-C#复合粘结剂，混合均匀后再加入混合物料质量8wt.%的水搅拌6min，其中该粘结剂由FH-10型纤维素与水玻璃按质量比7:3配制而成；
（3）待步骤（2）中的物料出现明显粘结成块后，在5MPa的压力条件下视工业硅电炉大小制备出相应需求直径的球团状复合碳质还原剂，其中工业硅电炉为12500KVA时，复合碳质还原剂的直径为70mm；
（4）将步骤（3）得到的球团状复合碳质还原剂在风温为120℃条件下烘干50min，最终制备得到工业硅用复合碳质还原剂。
将200kg硅石(99.5%SiO2、0.05%Al2O3、0.02%Fe2O3、0.05%CaO)破碎成粒度25～100mm的块状，经清洗、筛分后与100kg复合碳质还原剂混合均匀，加入到矿热炉中进行熔炼，熔炼后得到的工业硅产品成分为Si>99.6Wt.%，Fe≤0.19Wt.%，Al≤0.09Wt.%，Ca≤0.05Wt.%。

Claims (3)

1.一种工业硅用复合碳质还原剂的制备方法，该复合碳质还原剂为球团状，固定碳含量达到75wt.%以上，挥发份含量15wt.%～20wt.%，灰份含量4wt.%以下，灰份中微量元素Fe、Al、Ca分别控制在0.15wt.%、0.5wt.%、0.6wt.%以下，其特征在于以下具体步骤：
（1）首先将石油焦和低灰煤分别破碎至粒度小于3mm的颗粒占70～80%，然后按照质量百分比50～60：40～50混合均匀得到混合物料；
（2）向步骤（1）制备得到的混合物料中加入混合物料质量2wt.%～4wt.%的M-C#复合粘结剂，混合均匀后再加入混合物料质量8wt.%～12wt.%的水搅拌5～10min，其中该粘结剂由FH-10型纤维素与水玻璃按质量比7:3配制而成；
（3）待步骤（2）中的物料出现明显粘结成块后，在5～10MPa的压力条件下视工业硅电炉大小制备出相应需求直径的球团状复合碳质还原剂；
（4）将步骤（3）得到的球团状复合碳质还原剂在风温为100～140℃条件下烘干30～50min，最终制备得到工业硅用复合碳质还原剂。
2.根据权利要求1所述的工业硅用复合碳质还原剂的制备方法，其特征在于：所述石油焦、低灰煤中固定碳含量分别为85～90wt.%、55～65wt.%。
3.根据权利要求1所述的工业硅用复合碳质还原剂的制备方法，其特征在于：所述工业硅电炉为12500KVA时，复合碳质还原剂的直径为60～80mm。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106744974A (zh) * 2016-12-13 2017-05-31 昆明理工大学 一种生物质炭协同活化石油焦制备工业硅碳质还原剂的方法
CN109279610B (zh) * 2017-07-20 2020-05-19 中国石油化工股份有限公司 工业硅用石油焦的筛选方法、碳质还原剂和工业硅的冶炼方法
CN113060736A (zh) * 2021-04-12 2021-07-02 昆明理工大学 一种生物质与添加剂协同强化石油焦自然发酵制备工业硅还原剂的方法
CN116023069B (zh) * 2022-12-22 2024-07-16 四川星科元祥科技有限责任公司 一种硅石碎粒粘结剂、制备、应用及硅石球的制备方法
CN116411194B (zh) * 2023-04-17 2024-06-04 攀枝花学院 碳质与生物质联合一步法从含钛高炉渣制备钛硅合金的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101434392A (zh) * 2007-11-13 2009-05-20 李岱 一种用于金属硅冶炼的还原剂合成碳及其制造方法
CN102442670A (zh) * 2011-09-26 2012-05-09 云南永昌硅业股份有限公司 一种金属硅冶炼还原剂的制备方法
CN102976330A (zh) * 2012-12-18 2013-03-20 昆明冶金研究院 一种用于冶炼金属硅的组合式碳质还原剂及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101434392A (zh) * 2007-11-13 2009-05-20 李岱 一种用于金属硅冶炼的还原剂合成碳及其制造方法
CN102442670A (zh) * 2011-09-26 2012-05-09 云南永昌硅业股份有限公司 一种金属硅冶炼还原剂的制备方法
CN102976330A (zh) * 2012-12-18 2013-03-20 昆明冶金研究院 一种用于冶炼金属硅的组合式碳质还原剂及其制备方法

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