CN108726522B - 一种有效提高硅金属回收率的硅渣电选方法 - Google Patents

一种有效提高硅金属回收率的硅渣电选方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种有效提高硅金属回收率的硅渣电选方法，所述的方法包括以下步骤：1）硅渣破碎：首先将硅渣充分破碎，控制破碎后的硅渣粒度为60‑200目；2）硅渣表面预处理：在经过步骤（1）破碎后的硅渣中加入表面改性剂，并充分搅拌均匀；3）硅渣加热：将经过步骤（2）处理的硅渣加热干燥，温度为60~120℃，干燥10~30min；4）电选：将步骤（3）得到的硅渣投入电选设备，根据硅渣中单质硅与熔渣电性质差异进行分选，得到精矿和硅渣尾矿，即可。本发明采用电选的方式从工业硅弃渣中提炼单质硅，提炼方法简单，成本低廉，硅渣中硅金属回收率由当前的65%左右提高到90%以上，有效实现了硅渣资源的最大化回收利用。

Description

一种有效提高硅金属回收率的硅渣电选方法
技术领域
本发明属于硅渣处理技术领域，具体涉及一种有效提高硅金属回收率的硅渣电选方法。
背景技术
工业硅是以硅石为原料，碳质原料为还原剂，在电热炉内冶炼而成的产品，其主成分硅元素的含量在98% 左右。在工业硅冶炼生产过程中Fe2O3、SiO2、MgO、Al2O3、CaO 等因为还原温度不同，Fe2O3、SiO2绝大部分被还原，Al2O3、MgO 和 CaO 只能部分还原。未还原的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；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，硅渣中含有15%以上的单质硅。目前很多企业在生产中不注重对硅渣的处理，因此造成的后果便是长期以来都将硅渣作为弃渣堆存或用于铺路，占据了大量的土地资源，而且硅渣的已经还原的单质硅，并没有进行进一步的有效分离，使得这部分单质硅也随之占地堆存，或者混合在硅渣中成为廉价的铺路材料，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。硅渣资源综合回收利用已经成为国内外工业硅行业所面临的一大关键共性技术难题。
国内外对硅渣综合回收利用已有大量研究，包括利用废碱水生产工业用锆硅渣，利用盐酸处理后加入动物胶、通过调节PH值来进行硅渣处理等，该类技术的研究成果为后来的研究提供了宝贵的经验和理论依据。现有的硅渣分选回收技术，也实现了硅金属和氧化物的部分分离，但因粒度分级和后期分选级数等存在不足，部分硅与渣不能有效分离，使得分选后尾渣含硅约25%，含单质硅约15%，年损失硅金属量极大；此外，由于之前的分选技术为重选，生产过程中用到大量的水，这不仅需要消耗大量的水资源，而且职工长期处于潮湿环境中工作易患上风湿病和支气管炎等职业病。
电选是利用矿物在高压电场中电性的差异进行分离的一种选矿方法，是基于被分离物料在电性质上的差别，在电选电场中受到的电场力和机械力的作用不同，从而具有不同的运动状态而实现分选。目前采用电选对硅渣进行回收利用的技术尚未见报道。而且如何把控电选条件，使得硅渣电选效果最佳也是电选技术的重点及难点。
因此，针对现有的问题有必要发明一种有效提高硅金属回收率的硅渣电选方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有效提高硅金属回收率的硅渣电选方法。
本发明的目的是这样实现的，包括以下步骤：
1）硅渣破碎：首先将硅渣充分破碎，控制破碎后的硅渣粒度为60-200目；
2）硅渣表面预处理：在经过步骤（1）破碎后的硅渣中加入表面改性剂，并充分搅拌均匀；
3）硅渣加热：将经过步骤（2）处理的硅渣加热干燥，温度为60~120℃，干燥10~30min；
4）电选：将步骤（3）得到的硅渣投入电选设备，在电场的作用下，根据硅渣中单质硅与熔渣电性差异进行分选，得到精矿和硅渣尾矿，即可。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明采用电选的方式从工业硅弃渣中提炼单质硅，提炼方法简单，成本低廉，硅渣中硅金属回收率由当前的65%左右提高到90%以上，有效实现了硅渣资源的最大化回收利用。
2、本发明先通过硅渣破碎，接着进行前处理，最后进行电选，根据硅渣形成机理及硅渣中硅金属与杂质的物理化学特性不同的原理，实现硅金属和杂质的分离，减少硅渣中工业硅的夹带损失，实现硅渣资源的高效回收利用，提取硅金属后的尾渣销售给水泥厂做原料，提高经济效益。进一步的，通过将硅渣粒度范围梯度细化，对照相应粒度控制电选参数，使得硅渣粒度均匀度好，配合适当的电选参数，进一步提高电选效率以及准确度。
3、本发明通过先加温干燥，除去可能存在的水分，保证其导电性不因水的存在而有所改变，提高电选的准确性。
4、本发明操作简便，生产成本低，便于推广，自动化程度低，对环境友好，不仅实现硅单质回收，提高产值，而且大大降低弃渣量，对环境友好，经济效益高。
5、本发明通过硅渣表面预处理，从而有选择性的改变硅单质与熔渣的表面状况，有利于分选。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
本发明所述的有效提高硅金属回收率的硅渣电选方法，包括以下步骤：
1）硅渣破碎：首先将硅渣充分破碎，控制破碎后的硅渣粒度为60-200目；
2）硅渣表面预处理：在经过步骤（1）破碎后的硅渣中加入表面改性剂，并充分搅拌均匀；
3）硅渣加热：将经过步骤（2）处理的硅渣加热干燥，温度为60~120℃，干燥10~30min；
4）电选：将步骤（3）得到的硅渣投入电选设备，在电场的作用下，根据硅渣中单质硅与熔渣电性差异进行分选，得到精矿和硅渣尾矿，即可。
步骤（4）中所述的电选的参数为电晕电极角度为35~45°，电极距离为1~3cm，辊筒转速为150~400转/分，电压为常温下12~25千伏。
当所述的硅渣为60~100目时，所述的电选的参数为电晕电极角度为40~45°，电极距离为1~2cm，辊筒转速为150~200转/分，电压为常温下12~18千伏；当所述的硅渣为100~160目时，所述的电选的参数为电晕电极角度为38~42°，电极距离为1.5~2.5cm，辊筒转速为200~300转/分，电压为常温下15~20千伏；当所述的硅渣为160~200目时，所述的电选的参数为电晕电极角度为35~40°，电极距离为2~3cm，辊筒转速为200~400转/分，电压为常温下18~25千伏。
所述的表面改性剂为硅油。
所述的表面改性剂的加入量为1~2kg/t硅渣。
所述的电选设备为鼓筒式电选机、板式电选机、皮带式电选机、圆筒式电选机、摇床式电选机、旋流式电选机中的任一种。
步骤（4）中所述的电选包括一级电选和二级电选，具体为将硅渣投入一级电选设备，得到一级精矿和一级尾矿，接着将一级精矿投入二级电选设备，得到精矿和二级尾矿，所述的一级尾矿和二级尾矿合并为硅渣尾矿。
所述的一级电选设备和二级电选设备均为筛板式电选机或圆筒式电选机。
所述的方法还包括步骤（5）循环电选：将步骤（4）中得到的硅渣尾矿返回步骤（2）中与待处理硅渣混合并重新处理。
所述的硅渣尾矿为含硅量不超过10%的硅渣尾矿。
实施例1
一种有效提高硅金属回收率的硅渣电选方法，包括以下步骤：
1）硅渣破碎：首先将硅渣充分破碎，控制破碎后的硅渣粒度为60-100目；
2）硅渣表面预处理：在经过步骤（1）破碎后的硅渣中加入表面改性剂，并充分搅拌均匀；所述的表面改性剂为硅油，加入量为1kg/t硅渣；
3）硅渣加热：将经过步骤（2）处理的硅渣加热干燥，温度为60℃，干燥10min；
4）电选：将步骤（3）得到的硅渣投入电选设备，在电场的作用下，根据硅渣中单质硅与熔渣电性差异进行分选，得到精矿和硅渣尾矿，即可；所述的硅渣尾矿为含硅量不超过10%的硅渣尾矿。所述的电选的参数为电晕电极角度为40°，电极距离为1cm，辊筒转速为150转/分，电压为常温下12千伏； 所述的电选设备为板式电选机。
本实施例1的电选方法简单，硅渣中硅金属回收率达到91.3%，有效实现了硅渣资源的最大化回收利用；生产过程中电选设备工作稳定，且相对于重选极大的减少了水资源浪费，改善员工工作环境，生产成本降低11%左右，与现有技术相比具有极大的优势。
实施例2
一种有效提高硅金属回收率的硅渣电选方法，包括以下步骤：
1）硅渣破碎：首先将硅渣充分破碎，控制破碎后的硅渣粒度为60-100目；
2）硅渣表面预处理：在经过步骤（1）破碎后的硅渣中加入表面改性剂，并充分搅拌均匀；所述的表面改性剂为硅油，加入量为2kg/t硅渣；
3）硅渣加热：将经过步骤（2）处理的硅渣加热干燥，温度为120℃，干燥30min；
4）电选：将步骤（3）得到的硅渣投入电选设备，在电场的作用下，根据硅渣中单质硅与熔渣电性差异进行分选，所述的电选包括一级电选和二级电选，具体为将硅渣投入一级电选设备，得到一级精矿和一级尾矿，接着将一级精矿投入二级电选设备，得到精矿和二级尾矿，所述的一级尾矿和二级尾矿合并为硅渣尾矿，即可；所述的硅渣尾矿为含硅量不超过10%的硅渣尾矿。所述的电选的参数为电晕电极角度为45°，电极距离为2cm，辊筒转速为200转/分，电压为常温下18千伏；所述的一级电选设备和二级电选设备均为筛板式电选机。
本实施例2的电选方法简单，硅渣中硅金属回收率达到90.7%，有效实现了硅渣资源的最大化回收利用；生产过程中电选设备工作稳定，且相对于重选极大的减少了水资源浪费，改善员工工作环境，生产成本降低9%左右，与现有技术相比具有极大的优势。
实施例3
一种有效提高硅金属回收率的硅渣电选方法，包括以下步骤：
1）硅渣破碎：首先将硅渣充分破碎，控制破碎后的硅渣粒度为100~160目；
2）硅渣表面预处理：在经过步骤（1）破碎后的硅渣中加入表面改性剂，并充分搅拌均匀；所述的表面改性剂为硅油，加入量为1.2kg/t硅渣；
3）硅渣加热：将经过步骤（2）处理的硅渣加热干燥，温度为80℃，干燥15min；
4）电选：将步骤（3）得到的硅渣投入电选设备，在电场的作用下，根据硅渣中单质硅与熔渣电性差异进行分选，得到精矿和硅渣尾矿，即可；所述的硅渣尾矿为含硅量不超过10%的硅渣尾矿。所述的电选的参数为电晕电极角度为38°，电极距离为1.5cm，辊筒转速为200转/分，电压为常温下15千伏； 所述的电选设备为鼓筒式电选机；
5）循环电选：将步骤（4）中得到的硅渣尾矿返回步骤（2）中与待处理硅渣混合并重新处理。
本实施例3的电选方法简单，硅渣中硅金属回收率达到91.1%，有效实现了硅渣资源的最大化回收利用；生产过程中电选设备工作稳定，且相对于重选极大的减少了水资源浪费，改善员工工作环境，生产成本降低12%左右，与现有技术相比具有极大的优势。
实施例4
一种有效提高硅金属回收率的硅渣电选方法，包括以下步骤：
1）硅渣破碎：首先将硅渣充分破碎，控制破碎后的硅渣粒度为100-160目；
2）硅渣表面预处理：在经过步骤（1）破碎后的硅渣中加入表面改性剂，并充分搅拌均匀；所述的表面改性剂为硅油，加入量为1.4kg/t硅渣；
3）硅渣加热：将经过步骤（2）处理的硅渣加热干燥，温度为100℃，干燥20min；
4）电选：将步骤（3）得到的硅渣投入电选设备，在电场的作用下，根据硅渣中单质硅与熔渣电性差异进行分选，所述的电选包括一级电选和二级电选，具体为将硅渣投入一级电选设备，得到一级精矿和一级尾矿，接着将一级精矿投入二级电选设备，得到精矿和二级尾矿，所述的一级尾矿和二级尾矿合并为硅渣尾矿，即可；所述的硅渣尾矿为含硅量不超过10%的硅渣尾矿。所述的电选的参数为电晕电极角度为42°，电极距离为2.5cm，辊筒转速为300转/分，电压为常温下20千伏； 所述的一级电选设备和二级电选设备均为圆筒式电选机。
5）循环电选：将步骤（4）中得到的硅渣尾矿返回步骤（2）中与待处理硅渣混合并重新处理。
本实施例4的电选方法简单，硅渣中硅金属回收率达到90.9%，有效实现了硅渣资源的最大化回收利用；生产过程中电选设备工作稳定，且相对于重选极大的减少了水资源浪费，改善员工工作环境，生产成本降低10%左右，与现有技术相比具有极大的优势。
实施例5
一种有效提高硅金属回收率的硅渣电选方法，包括以下步骤：
1）硅渣破碎：首先将硅渣充分破碎，控制破碎后的硅渣粒度为160-200目；
2）硅渣表面预处理：在经过步骤（1）破碎后的硅渣中加入表面改性剂，并充分搅拌均匀；所述的表面改性剂为硅油，加入量为1.6kg/t硅渣；
3）硅渣加热：将经过步骤（2）处理的硅渣加热干燥，温度为70℃，干燥25min；
4）电选：将步骤（3）得到的硅渣投入电选设备，在电场的作用下，根据硅渣中单质硅与熔渣电性差异进行分选，得到精矿和硅渣尾矿，即可；所述的硅渣尾矿为含硅量不超过10%的硅渣尾矿。所述的电选的参数为电晕电极角度为35°，电极距离为2cm，辊筒转速为200转/分，电压为常温下18千伏。所述的电选设备为旋流式电选机。
本实施例5的电选方法简单，硅渣中硅金属回收率达到90.5%，有效实现了硅渣资源的最大化回收利用；生产过程中电选设备工作稳定，且相对于重选极大的减少了水资源浪费，改善员工工作环境，生产成本降低12%左右，与现有技术相比具有极大的优势。
实施例6
一种有效提高硅金属回收率的硅渣电选方法，包括以下步骤：
1）硅渣破碎：首先将硅渣充分破碎，控制破碎后的硅渣粒度为160-200目；
2）硅渣表面预处理：在经过步骤（1）破碎后的硅渣中加入表面改性剂，并充分搅拌均匀；所述的表面改性剂为硅油，加入量为1.8kg/t硅渣；
3）硅渣加热：将经过步骤（2）处理的硅渣加热干燥，温度为110℃，干燥18min；
4）电选：将步骤（3）得到的硅渣投入电选设备，在电场的作用下，根据硅渣中单质硅与熔渣电性差异进行分选，得到精矿和硅渣尾矿，即可；所述的硅渣尾矿为含硅量不超过10%的硅渣尾矿。所述的电选的参数为电晕电极角度为40°，电极距离为3cm，辊筒转速为400转/分，电压为常温下25千伏。所述的电选包括一级电选和二级电选，具体为将硅渣投入一级电选设备，得到一级精矿和一级尾矿，接着将一级精矿投入二级电选设备，得到精矿和二级尾矿，所述的一级尾矿和二级尾矿合并为硅渣尾矿。所述的一级电选设备为圆筒式电选机，所述的二级电选设备为筛板式电选机。
5）循环电选：将步骤（4）中得到的硅渣尾矿返回步骤（2）中与待处理硅渣混合并重新处理。
本实施例6的电选方法简单，硅渣中硅金属回收率达到92.8%，有效实现了硅渣资源的最大化回收利用；生产过程中电选设备工作稳定，且相对于重选极大的减少了水资源浪费，改善员工工作环境，生产成本降低8%左右，与现有技术相比具有极大的优势。

Claims (9)

1.一种有效提高硅金属回收率的硅渣电选方法，其特征在于包括以下步骤：
1）硅渣破碎：首先将硅渣充分破碎，控制破碎后的硅渣粒度为60-200目；
2）硅渣表面预处理：在经过步骤（1）破碎后的硅渣中加入表面改性剂硅油，并充分搅拌均匀；
3）硅渣加热：将经过步骤（2）处理的硅渣加热干燥，温度为60~120℃，干燥10~30min；
4）电选：将步骤（3）得到的硅渣投入电选设备，在电场的作用下，根据硅渣中单质硅与熔渣电性差异进行分选，得到精矿和硅渣尾矿，即可。
2.根据权利要求1所述有效提高硅金属回收率的硅渣电选方法，其特征在于步骤（4）中所述电选的参数为电晕电极角度为35~45°，电极距离为1~3cm，辊筒转速为150~400转/分，电压为常温下12~25千伏。
3.根据权利要求1所述有效提高硅金属回收率的硅渣电选方法，其特征在于当所述硅渣为60~100目时，所述电选的参数为电晕电极角度为40~45°，电极距离为1~2cm，辊筒转速为150~200转/分，电压为常温下12~18千伏；当所述硅渣为100~160目时，所述电选的参数为电晕电极角度为38~42°，电极距离为1.5~2.5cm，辊筒转速为200~300转/分，电压为常温下15~20千伏；当所述硅渣为160~200目时，所述电选的参数为电晕电极角度为35~40°，电极距离为2~3cm，辊筒转速为250~400转/分，电压为常温下18~25千伏。
4.根据权利要求1所述有效提高硅金属回收率的硅渣电选方法，其特征在于所述表面改性剂的加入量为1~2kg/t硅渣。
5.根据权利要求1所述有效提高硅金属回收率的硅渣电选方法，其特征在于所述电选设备为鼓筒式电选机、板式电选机、皮带式电选机、圆筒式电选机、摇床式电选机、旋流式电选机中的任一种。
6.根据权利要求1所述有效提高硅金属回收率的硅渣电选方法，其特征在于步骤（4）中所述电选包括一级电选和二级电选，具体为将硅渣投入一级电选设备，得到一级精矿和一级尾矿，接着将一级精矿投入二级电选设备，得到精矿和二级尾矿，所述一级尾矿和二级尾矿合并为硅渣尾矿。
7.根据权利要求6所述有效提高硅金属回收率的硅渣电选方法，其特征在于所述一级电选设备和二级电选设备均为筛板式电选机或圆筒式电选机。
8.根据权利要求1~7任一所述有效提高硅金属回收率的硅渣电选方法，其特征在于所述方法还包括步骤（5）循环电选：将步骤（4）中得到的硅渣尾矿返回步骤（2）中与待处理硅渣混合并重新处理。
9.根据权利要求8所述有效提高硅金属回收率的硅渣电选方法，其特征在于所述硅渣尾矿为含硅量不超过10%的硅渣尾矿。
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RU2785528C1 (ru) * 2022-05-06 2022-12-08 Николай Владимирович Евсеев Способ выделения кремния из шлака кремниевого производства в виде сплава кремния и алюминия

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