CN107055542A - 处理含硅硅渣的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种处理含硅硅渣的方法，含硅硅渣中含有硅金属、氧化铁、氧化钙、氧化铝、氧化镁和氧化硅中的至少一种，该方法包括：(1)将含硅硅渣进行第一破碎处理，以便得到第一破碎料；(2)将第一破碎料进行粗选处理，以便得到第一硅金属和粗选料；(3)将粗选料进行第二破碎处理，以便得到第二破碎料；(4)将第二破碎料进行分级处理，以便得到分级料；(5)将分级料分别进行分选处理，以便分别得到第二硅金属、中矿和尾渣，并将各级分选得到的中矿返回各级继续进行分选处理；(6)将第一硅金属和经步骤(5)收集起来的各级第二硅金属混合进行熔化处理，以便得到硅产品。该方法可以达到很好地回收利用硅渣中硅金属的目的。

Description

处理含硅硅渣的方法
技术领域
本发明属于硅及硅合金冶炼领域，具体而言，本发明涉及处理含硅硅渣的方法。
背景技术
为落实《循环经济促进法》和《循环经济发展战略及近期行动计划》，国家发改委印发(国发[2013]5号)《2015年循环经济推进计划》，提出要以资源高效循环利用为核心，着力构建循环型产业体系。并明确将“推进资源综合利用”作为加快构建循环型产业体系的重点任务之一。同时《中华人民共和国环境保护法》第四章防治污染和其他公害，也要求企业应当优先采用资源利用率高及废弃物综合利用的技术。
众所周知，在硅及硅合金冶炼生产过程中，Fe2O3、SiO2、MgO、Al2O3、CaO等杂质因还原温度不同，其中的Fe2O3和SiO2绝大部分被还原，而Al2O3、MgO和CaO只能部分还原。未还原的Fe2O3、Al2O3、MgO和CaO与SiO2一起形成熔渣。这种熔渣有的积聚在一起形成明显的浅色熔渣块，局限在晶界间，界限分明，破碎时可用手工清除；而另一些熔渣则变成深色的仅在显微镜下才能看到的颗粒，和硅混杂在一起，成为硅中的杂质。此硅渣中含有15wt％以上的硅金属，若能有效地回收利用此部分硅金属，经济效益显著。然而目前各硅生产企业的含硅硅渣中的硅金属还无法有效地回收利用，企业要么以每吨数十元廉价销售处理，要么将其用来铺路或作为弃渣堆存，造成硅资源的严重浪费，同时影响了硅生产企业的经济效益。
因此，现有处理含硅硅渣的技术有待进一步改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种处理含硅硅渣的方法，该方法可以实现含硅硅渣中硅金属与其他杂质的有效分离，且将分选出的硅金属进行重熔，可以生产出优质高价的硅产品，而所得尾渣中硅含量不高于15wt％。由此，采用本发明的方法，可以达到很好地回收利用硅渣中硅金属的目的，不仅提高了生产企业的经济效益，而且对构建资源节约型、环境友好型企业有着深远和重大的现实意义。
本申请是基于发明人下列发现完成的：在硅及硅合金冶炼生产过程中，未还原的杂质Fe2O3、Al2O3、MgO和CaO与SiO2一起形成的熔渣有两种状态，一种是明显的浅色熔渣块，破碎后可粗选出来，另一种变成深色的仅在显微镜下才能看到的颗粒，和硅混杂在一起，成为硅中的杂质。熔渣硅渣中含有15wt％以上的硅金属。在硅及硅合金冶炼生产企业中，能否有效地回收利用硅渣中含量大于15wt％的硅金属，对硅及硅合金冶炼生产企业意义重大，既影响着企业的经济效益，又关系着企业的转型。目前，各硅及硅合金冶炼生产企业的含硅硅渣中的硅金属还无法有效地回收利用。企业要么以每吨数十元廉价销售处理，要么将其用来铺路或作为弃渣堆存，造成硅资源的严重浪费，同时影响了硅生产企业的经济效益。鉴于此，本申请的发明人通过对现有处理含硅硅渣的技术进行积极探索，旨在解决现有技术中存在的缺陷，以期达到回收利用硅及硅冶炼生产过程中所产生的硅渣中的硅金属，从而提高硅及硅冶炼生产企业的经济效益。
为此，在本发明的一个方面，本发明提出了一种处理含硅硅渣的方法，所述含硅硅渣中含有硅金属、氧化铁、氧化钙、氧化铝、氧化镁和氧化硅中的至少一种。根据本发明的实施例，该方法包括：(1)将所述含硅硅渣进行第一破碎处理，以便得到第一破碎料；(2)将所述第一破碎料进行粗选处理，以便得到第一硅金属和粗选料；(3)将所述粗选料进行第二破碎处理，以便得到第二破碎料；(4)将所述第二破碎料进行分级处理，以便得到分级料；(5)将所述分级料分别进行分选处理，以便分别得到第二硅金属、中矿和尾渣，并将各级分选得到的中矿返回各级继续进行所述分选处理；(6)将所述第一硅金属和经步骤(5)收集起来的各级第二硅金属混合进行熔化处理，以便得到硅产品。
由此，根据本发明实施例的处理含硅硅渣的方法，通过利用含硅硅渣中硅金属与其他杂质比重的不同，将含硅硅渣利用破碎筛分设备进行破碎和分级，然后对各级分级料分别进行分选，可以实现硅金属与其他杂质的有效分离，最后将分选出的硅金属进行重熔，可生产出优质高价的硅产品，从而提高硅及硅冶炼生产企业的经济效益，且最后所得的尾渣中的硅含量不高于15wt％。
另外，根据本发明上述实施例的处理含硅硅渣的方法，还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一个实施例中，在步骤(1)中，所述第一破碎料的粒径不高于200mm。由此，可以显著提高后续粗选过程中硅金属与粗选料的分离效率。
在本发明的一个实施例中，在步骤(3)中，所述第二破碎料的粒径不高于20mm。由此，可以显著提高后续分级料分选过程中硅金属的分离效率。
在本发明的一个实施例中，在步骤(3)中，所述第二破碎料的粒径不高于15mm。由此，可以显著提高后续分级料分选过程中硅金属的分离效率。
在本发明的一个实施例中，在步骤(4)中，各级所述分级料中最大物料粒径与最小物料粒径差为0.1～5mm。由此，可以进一步提高后续分级料分选过程中硅金属的分离效率。
在本发明的一个实施例中，在步骤(4)中，将所述第二破碎料进行八级分级处理，并且八级分级料的粒径依次为0.1～0.5mm、0.6～1.0mm、1.1～4.0mm、4.1～8.0mm、8.1～12.0mm、12.1～15.0mm、15.1～17.0mm、17.1～20.0mm。在本发明的一个实施例中，在步骤(4)中，将所述第二破碎料进行六级分级处理，并且六级分级料的粒径依次为0.1～0.5mm、0.6～1.0mm、1.1～4.0mm、4.1～8.0mm、8.1～12.0mm、12.1～15.0mm。由此，可以进一步提高含硅硅渣中硅金属的回收效率。
在本发明的一个实施例中，所述第二硅金属中硅含量不低于50wt％。由此，可以进一步提高含硅硅渣中硅金属的回收效率。
在本发明的一个实施例中，所述中矿中硅含量为15～50wt％。由此，可以进一步提高含硅硅渣中硅金属的回收效率。
在本发明的一个实施例中，所述尾渣中硅含量不高于15wt％。由此，可以显著提高硅及硅冶炼企业的生产经济效益。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的处理含硅硅渣的方法的流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种处理含硅硅渣的方法，所述含硅硅渣中含有硅金属、氧化铁、氧化钙、氧化铝、氧化镁和氧化硅中的至少一种。根据本发明的实施例，该方法包括：(1)将含硅硅渣进行第一破碎处理，以便得到第一破碎料；(2)将第一破碎料进行粗选处理，以便得到第一硅金属和粗选料；(3)将粗选料进行第二破碎处理，以便得到第二破碎料；(4)将第二破碎料进行分级处理，以便得到分级料；(5)将分级料分别进行分选处理，以便分别得到第二硅金属、中矿和尾渣，并将各级分选得到的中矿返回各级继续进行分选处理；(6)将第一硅金属和经步骤(5)收集起来的各级第二硅金属混合进行熔化处理，以便得到硅产品。发明人通过大量实验意外发现，通过利用含硅硅渣中硅金属与其他杂质比重的不同，将含硅硅渣利用破碎筛分设备进行破碎和分级，然后对各级分级料分别进行分选，可以实现硅金属与其他杂质的有效分离，最后将分选出的硅金属进行重熔，可生产出优质高价的硅产品，从而提高硅及硅冶炼生产企业的经济效益，且最后所得的尾渣中的硅含量不高于15wt％。
下面参考图1对本发明实施例的处理含硅硅渣的方法进行详细描述。根据本发明的实施例，该方法包括：
S100：将含硅硅渣进行第一破碎处理
该步骤中，含硅硅渣中含有硅金属、氧化铁、氧化钙、氧化铝、氧化镁和氧化硅中的至少一种，具体的，将含硅硅渣进行第一破碎处理，得到第一破碎料。需要说明的是，该步骤中第一破碎处理的方法并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。
根据本发明的一个实施例，第一破碎料的粒径并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，第一破碎料的粒径可以为不高于200mm。发明人发现，若第一破碎料粒径过高，使得硅金属颗粒被大量夹杂在与Al2O3、MgO和CaO与SiO2一起形成熔渣的晶界间，导致硅金属颗粒难以被粗选分离回收；同时粒径过高，增加第二破碎的破碎难度。
S200：将第一破碎料进行粗选处理
该步骤中，将第一破碎料进行粗选处理，得到第一硅金属和粗选料。发明人发现，通过将步骤S100所得的第一破碎料进行粗选处理，可将夹杂在浅色熔渣块中的硅金属颗粒分选出来，此部分第一硅金属可直接进行重熔，由此，可大大减少后续粗选料再加工的工作总量。需要说明的是，该步骤中粗选的方法并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。
S300：将粗选料进行第二破碎处理
该步骤中，将粗选料进行第二破碎处理，得到第二破碎料。发明人发现，通过将步骤S200所得的粗选料进行第二破碎处理，可以得到粒径更小的第二破碎料。由此，有利于硅渣的分级处理。需要说明的是，该步骤中第二破碎处理的方法并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。
根据本发明的一个实施例，第二破碎料的粒径并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，第二破碎料的粒径可以为不高于20mm。发明人发现，若第二破碎粒径过高，与Fe2O3、Al2O3、MgO和CaO与SiO2一起形成熔渣的硅金属，被大量夹杂在晶界间，难以分离；同时粒径过高，不仅粒度分级范围大，且分选效果差。
根据本发明的再一个实施例，第二破碎料的粒径并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，第二破碎料的粒径可以为不高于15mm。由此，可以显著提高硅渣中硅金属的回收利用率。
S400：将第二破碎料进行分级处理
该步骤中，将第二破碎料进行分级处理，以便得到分级料。发明人发现，通过将步骤S300所得的第二破碎料进行分级处理，可以得到粒度相对较均匀的各级分级料，从而可以显著提高各级分级料中硅金属的分离效率。需要说明的是，该步骤中分级处理的方法并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。
根据本发明的一个实施例，各级分级料中最大物料粒径与最小物料的粒径差并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，各级分级料中最大物料粒径与最小物料的粒径差可以为0.1～5mm。发明人经过大量试验研究发现，硅金属在Fe2O3、Al2O3、MgO、CaO、SiO2等熔渣的晶界呈规律性分布，本申请范围的粒径分级控制可有效实现硅金属与渣的有效分离，为后续分选提供有利条件，而粒径分级过高或过低均会造成熔渣夹杂硅金属量增大，导致后续分选过程中硅金属回收率下降。
根据本发明的再一个实施例，当第二破碎料的粒径可以为不高于20mm时，分级处理的级数并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，可以将第二破碎料进行八级分级处理，并且八级分级料的粒径依次为0.1～0.5mm、0.6～1.0mm、1.1～4.0mm、4.1～8.0mm、8.1～12.0mm、12.1～15.0mm、15.1～17.0mm、17.1～20.0mm。发明人发现，采用该分级方式可以显著优于其他分级方式保证各级分级料在后续分选过程中所得硅金属具有较高的分离效率，从而提高含硅硅渣中硅金属的回收效率。
根据本发明的又一个实施例，第二破碎料的粒径可以为不高于15mm时，分级处理的级数并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，可以将第二破碎料进行六级分级处理，并且六级分级料的粒径依次为0.1～0.5mm、0.6～1.0mm、1.1～4.0mm、4.1～8.0mm、8.1～12.0mm、12.1～15.0mm。发明人发现，采用该分级方式可以显著优于其他分级方式保证各级分级料在后续分选过程中所得硅金属具有较高的分离效率，从而提高含硅硅渣中硅金属的回收效率。
S500：将分级料分别进行分选处理
该步骤中，将分级料分别进行分选处理，以便分别得到第二硅金属、中矿和尾渣，并将各级分选得到的中矿返回各级继续进行分选处理。发明人发现，将各个级别的分级料分别进行分选，能很好的选出各级中的第二硅金属、中矿和尾渣，而各级分选所得的中矿可返回各级重复分选，从而可以进一步提高硅渣中硅金属的回收利用率。需要说明的是，此步骤中分选的方法并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以根据粒度大小选择对应的摇床、跳汰机、重介旋流器等重选设备进行分选。
根据本发明的一个实施例，第二硅金属中的硅含量并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，第二硅金属中硅含量可以为不低于50wt％。由此，经后续熔化处理可以得到优质高价的硅产品。
根据本发明的再一个实施例，中矿中的硅含量并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，中矿中硅含量可以为15～50wt％。由此，可以有效避免硅资源的浪费。
根据本发明的又一个实施例，尾渣中的硅含量并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，尾渣中硅含量可以为不高于15wt％。由此，可以进一步提高硅资源的回收率。根据本发明的再一个具体实施例，尾渣可直接外销用于水泥生产的原料，从而提高企业的经济效益。
S600：将第一硅金属和经步骤S500收集起来的各级第二硅金属混合进行熔化处理
该步骤中，将步骤S200所得的第一硅金属和经S500收集起来的各级第二硅金属混合进行熔化处理，以便得到硅产品。发明人发现，通过将第一硅金属与各级第二硅金属进行混合溶化处理，可以得到高品质的硅产品，从而可以达到提高企业的经济效益的目的。需要说明的是，该步骤中熔化的方法并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所述原料均从商业途径获得。
实施例1
(1)将含硅硅渣破碎至粒径为70～100mm的第一破碎料；
(2)将第一破碎料进行粗选处理，实现第一硅金属的回收，同时得到粗选料；
(3)将粗选后的粗选料进行第二次破碎处理，得到粒径在20mm以下的第二破碎料；
(4)将粒径在20mm以下的第二破碎料进行筛分分级，得到0.1～0.5mm、0.6～1.0mm、1.1～4.0mm、4.1～8.0mm、8.1～12.0mm、12.1～15.0mm、15.1～17.0mm、17.1～20.0mm八个分级料，各个级别分别储存；
(5)将步骤(4)所得的八个分级料逐一投入重选设备进行分选，产出第二硅金属、中矿和尾矿，第二硅金属中硅含量大于50wt％，中矿中硅含量在15～50wt％之间，尾渣中硅含量小于15wt％。其中，分选出的第二硅金属可直接进入重熔工序生产高品质硅产品，中矿可分别再次返回进行分选，而尾渣可直接外销用于水泥生产的原料。
实施例2
(1)将含硅硅渣破碎至粒径为0～80mm的第一破碎料；
(2)将第一破碎料进行粗选处理，实现第一硅金属的回收，同时得到粗选料；
(3)将粗选后的粗选料进行第二次破碎处理，得到粒径在15mm以下的第二破碎料；
(4)将粒径在20mm以下的第二破碎料进行筛分分级，得到0.1～0.5mm、0.6～1.0mm、1.1～4.0mm、4.1～8.0mm、8.1～12.0mm、12.1～15.0mm六个分级料，各个级别分别储存；
(5)将步骤(4)所得的六个分级料逐一投入重选设备进行分选，产出第二硅金属、中矿和尾矿，第二硅金属中硅含量大于50wt％，中矿中硅含量在15～50wt％之间，尾渣中硅含量小于15wt％。其中，分选出的第二硅金属可直接进入重熔工序生产高品质硅产品，中矿可分别再次返回进行分选，而尾渣可直接外销用于水泥生产的原料。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种处理含硅硅渣的方法，所述含硅硅渣中含有硅金属、氧化铁、氧化钙、氧化铝、氧化镁和氧化硅中的至少一种，其特征在于，所述方法包括：
(1)将所述含硅硅渣进行第一破碎处理，以便得到第一破碎料；
(2)将所述第一破碎料进行粗选处理，以便得到第一硅金属和粗选料；
(3)将所述粗选料进行第二破碎处理，以便得到第二破碎料；
(4)将所述第二破碎料进行分级处理，以便得到分级料；
(5)将所述分级料分别进行分选处理，以便分别得到第二硅金属、中矿和尾渣，并将各级分选得到的中矿返回各级继续进行所述分选处理；
(6)将所述第一硅金属和经步骤(5)收集起来的各级第二硅金属混合进行熔化处理，以便得到硅产品。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述第一破碎料的粒径不高于200mm。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述第二破碎料的粒径不高于20mm。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述第二破碎料的粒径不高于15mm。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，各级所述分级料中最大物料粒径与最小物料粒径差为0.1～5mm。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，将所述第二破碎料进行八级分级处理，并且八级分级料的粒径依次为0.1～0.5mm、0.6～1.0mm、1.1～4.0mm、4.1～8.0mm、8.1～12.0mm、12.1～15.0mm、15.1～17.0mm、17.1～20.0mm。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，将所述第二破碎料进行六级分级处理，并且六级分级料的粒径依次为0.1～0.5mm、0.6～1.0mm、1.1～4.0mm、4.1～8.0mm、8.1～12.0mm、12.1～15.0mm。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(5)中，所述第二硅金属中硅含量不低于50wt％。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(5)中，所述中矿中硅含量为15～50wt％。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(5)中，所述尾渣中硅含量不高于15wt％。
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