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Abstract

本发明提供了一种在生产高硅铸铁或硅的熔炼炉中用包含SiO2源和固态碳质还原剂的进料生产具有65～90%反射比的微硅石的方法，其中微硅石从来自熔炼炉的废气中回收。供应给炉中的固态还原剂就每千克产生的微硅石而言含有少于1.25千克量的挥发性物质，并且炉中进料上方气体气氛中的温度保持在500℃以上。

Description

生产白色微硅石的方法
〔技术领域〕本发明涉及生产具有高的光反射性或白度的微硅石(microsilica)的方法。
〔背景技术〕
微硅石通常是作为在电还原炉中生产高硅铸铁和硅的副产物而产生，在所述生产中，包含SiO2源和一种或多种固态碳质还原剂的进料反应给出高硅铸铁或硅。在该方法中，作为炉中反应区的中间产物形成了气态SiO，该气体向上移动通过进料。部分该SiO气在反应区上的冷却器中发生冷凝，而剩余的部分SiO气从进料中逸出，并被炉中进料上方提供的空气氧化，形成颗粒状无定形SiO2。然后在滤器，通常是袋滤器中从炉废气中回收颗粒状SiO2。由此方法产生的微硅石其粒度大体在0.02～0.5微米，各颗粒基本上为球形。在近二十年已发现微硅石具有越来越多的用途如作为混凝土、耐火材料、陶瓷材料、油井粘合泥浆、塑料材料、纸和其它材料中的添加物质。
在用上述方法生产高硅铸铁和硅时，通常使用包含约65％重量煤的碳质还原材料，其中的剩余部分是焦炭和，任选地，木屑。已表示就高硅铸铁和硅的生产率和产率而言这种混合物可以给出最好可能的炉操作。
通过此方法回收的微硅石用其中将黑毡(black felt)的反射系数为0而BaSO4的反射系数为98.6的方法测得的反射系数为30-50。因此，所生产的微硅石具有较深的颜色，这对于需要白色产品的许多微硅石应用场合是一个问题。所述微硅石具有如此低的反射性主要是由于所述微硅石颗粒的含碳量高达3％重量。
表1给出了在供生产75％高硅铸铁的炉中通过常规方法生产的微硅石的化学组成和一些其他性质。
表1
化合物                    ％重量
SiO2                    86-90
SiC                      0.1-0.4
Fe2O3                 0.3-0.9
TiO                      0.02-0.06
Al2O3                 0.2-0.6
MgO                      2.5-3.5
CaO                      0.2-0.5
Na2O                   0.9-1.8
K2O                    2.5-3.5
S                        0.2-0.4
C                        0.8-2.0
P                        0.03-0.08
点火损失(1000℃)          2.4-4.0
体密度，得自滤器，g/l     200-300
体密度，紧密的，g/l       500-700
实际密度g/cm3           2.20-2.25
比表面m2/g              18-22
主要粒度，
＜1μm的百分率              90
已试着用两种方法去解决低反射性微硅石的问题。一种方法是将作为生产高硅铸铁和硅的电熔炼炉中的副产物产生的微硅石在流化床中在最高达900℃的温度下热处理，以燃烧微硅石中所含的碳。该方法描述在日本专利公开No.11559/84中。另一种方法是，在所谓的微硅石产生器中从由SiO2和Si组成的进料生产微硅石。在该方法中，除了微硅石，还产生了一小部分硅。上述两种方法部有缺点。微硅石的热处理意味着要进行非常昂贵和难以控制的额外步骤。不严格控制温度和保留时间，部分无定形SiO2颗粒就会转变成结晶状态。这将给出一种具有完全不同性质的产品。此外，晶状SiO2对健康构成危险。在微硅石产生器中生产微硅石是非常昂贵的，并难以设计高容量微硅石产生器。
〔发明公开〕
这样，需要提供一种能克服上述先有方法的缺点的、生产微硅石的方法。
因此，本发明涉及一种在用于生产高硅铸铁或硅的熔炼炉中用包含SiO2源和固态碳质还原剂的进料生产具有65～90％反射比的微硅石的方法，其中，微硅石从来自熔炼炉的废气中回收，供应给炉中的固态还原剂就每千克产生的微硅石而言含有低于1.25千克量的挥发性物质，并且炉中进料上方的气体气氛中的温度保持在500℃以上。
就每千克产生的微硅石而言，固态还原剂中挥发性物质的量优选保持在1.0千克以下，而炉进料上方的气体气氛中的温度优选保持在600℃以上。为了最好的结果，就每千克产生的微硅石，还原剂中挥发性物质的量保持在0.5千克以下。
令人惊奇地发现，通过本发明方法，人们可以在不降低高硅铸铁或硅的产率的同时生产具有非常高的反射性的微硅石。按照本发明的方法，通过改变还原剂混合物中焦炭和煤的比率并保持炉中进料上方的温度高于500℃，便可以生产具有非常高的反射性的微硅石。
因为煤的挥发性物质的含量明显高于焦炭的，所以实际上人们可以在还原剂混合物中降低煤的量而增加焦炭的量。根据一个特别优选的具体实施方案，还原剂完全由焦炭组成。
通过本发明，人们已成功地生产出具有最高达90的白度的微硅石，同时所产生的微硅石的其他性质不发生变化，并且生产微硅石的成本并不明显高于用常规还原剂混合物生产微硅石。
              实施例1
在43MW具有环形切面并装备有三个自焙碳电极的电熔炼炉中，用由作为SiO2源的石英岩和作为还原剂的100％焦炭组成的进料生产75％FeSi。所述焦炭具有5.2％重量含量的挥发性物质。
将所述进料以每小时18.27吨的量送入炉中，并按每小时5.67吨的量从炉中排出75％FeSi，同时从炉废气每小时回收0.81吨微硅石炉中进料上方的温度保持恒定在700℃。每产生一吨高硅铸铁耗能7.7MWh。
还原剂中挥发性物质的量与每千克所产生的微硅石的量的比率为0.27。
在炉操作期间每隔一段时间对所产生的微硅石取样一次，用ZeissErephomet D145仪器测量白度或反射比。结果表明，所产生的微硅石的白度在80-84之间变化。
                     实施例2
在与实施例1所用炉相同的熔炼炉中，用由作为SiO2源的石英岩和一种还原剂混合物构成的进料生产75％FeSi，其中所述还原剂混合物由80％重量的具有5.2％重量的挥发性物质含量的焦炭和20％重量的具有33.8％重量的挥发性物质含量的煤组成。
将所述进料以每小时16.32吨的量送入炉中，并按每小时5.40吨的量从炉中排出75％FeSi，同时从炉废气中每小时回收0.56吨微硅石。炉中进料上方气体气氛的温度保持恒定在700℃。每产生一吨高硅铸铁耗能7.5MWh。
还原剂中挥发性物质的量和1千克所产生的微硅石之间的比率为1.00。
在炉操作期间每隔一段时间对所产生的微硅石取样一次，如实施例1中所述的同样方法测定反射比。结果表明，所产生的微硅石的反射比在67-76之间。
                  实施例3(比较)
为了比较，用由65％重量的煤和35％重量的焦炭组成的常规还原剂混合物操作炉。还原剂混合物中挥发性物质与所产生的微硅石的量之间的比率为1.90。炉中进料上方的温度在该实施例中也保持在700℃。每小时75％FeSi的生产率与实施例1和2相同，每吨产生的高硅铸铁耗能7.7MWh。
每隔一段时间对所产生的微硅石取样一次，测量反射比。结果表明反射比为40。
比较实施例1和2的结果和实施例3的结果，结果表明，通过本发明方法获得了白度显著增加的微硅石，同时不影响能耗和FeSi的产率。因为具有高反射性的微硅石的产生总是与FeSi产率降低和就每吨所产生的微硅石能耗增加相联系，所以以上结果是非常令人惊奇的。

Claims (4)

1．一种在生产高硅铸铁或硅的熔炼炉中用包含SiO2源和固态碳质还原剂的进料生产具有65-90％的反射比的微硅石的方法，其中微硅石从来自熔炼炉的废气中回收，所述方法的特征在于，供应给炉中的固状还原剂就每千克产生的微硅石而言含有0～1.25千克量的挥发性物质，并且炉中进料上方的气体气氛中的温度保持在500℃以上。
2．根据权利要求1的方法，其特征在于，就每千克产生的微硅石而言，所述固态还原剂中挥发性物质的量保持在0～1.0千克。
3．根据权利要求1的方法，其特征在于，炉中进料上方气氛中的温度保持在600℃以上。
4．根据权利要求1或2的方法，其特征在于，还原剂是焦炭。
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