CN108862280A - 一种冶炼金属硅的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种冶炼金属硅的方法，其步骤为：接通矿热炉的电源，对矿热炉的炉体内进行升温处理，将硅矿石原料加入矿热炉中；进行煅烧熔融，发生还原反应；进行造渣精炼并静置分层；造渣精炼后的硅液从矿热炉的出口流出，在该过程中，开启水冷装置，定向凝固；待硅液全部结晶完毕，采用机械切除杂质浓度高的部分，即得金属硅。本发明生产工艺简单易行，通过采用木炭、石油焦、烟煤混合物料还原硅矿石，结合造渣精炼，采用定向凝固法，同时去除多种杂质，满足了冶金级高纯硅的要求，进而提高了金属硅产品的质量，适于产业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及金属硅冶炼技术领域，尤其涉及一种冶炼金属硅的方法。
背景技术
金属硅又称结晶硅或工业硅，金属硅是由石英和焦炭在电热炉内冶炼成的产品，金属硅已成为很多新兴能源市场的初级产品。近年来，随着市场对金属硅产品质量、品种要求的越来越高，对金属硅的冶炼也提出了新要求。
在传统的金属硅冶炼过程中，主要有湿法冶金法(酸洗、溶液腐蚀)、熔渣处理法、粉末冶金法、气体吹炼法、能束(电子束、等离子束)法、定向凝固法、硅合金法、高纯原料法、钠还原法、铝热还原法和电解法，采用上述金属硅的冶炼方法不能同时去除多种杂质，往往只能对其中的某种杂质有效，无法满足冶金级高纯硅的要求，进而影响着金属硅产品的质量。
发明内容
本发明旨在解决现有技术的不足，而提供一种冶炼金属硅的方法。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：
一种冶炼金属硅的方法，其特征在于，其步骤为：
a、接通矿热炉的电源，对矿热炉的炉体内进行升温处理，将矿热炉升温至500℃-700℃，并将硅矿石原料经粉碎、筛分、清洗、干燥后加入矿热炉中；
b、将混合物料加入矿热炉中，并将矿热炉升温至1600℃-1900℃，进行煅烧熔融，发生还原反应；
c、还原反应结束后，由进料端加入造渣剂后，将矿热炉升温至1200℃-1400℃，发生化学反应进行造渣精炼，造渣精炼结束后，混合液静置，硅液上浮与渣相分层；
d、造渣精炼后的硅液从矿热炉的出口流出，在该过程中，开启水冷装置，进行定向凝固；
e、利用杂质在硅液结晶过程中的平衡分凝系数远小于1的性质，采用定向凝固法，使杂质不断从固-液界面偏析到硅液中，待硅液全部结晶完毕，采用机械切除杂质浓度高的部分，即得金属硅。
作为优选，所述步骤a中硅矿石的筛分粒度为10mm-30mm，干燥温度为80℃-100℃，干燥时间为15min-18min。
作为优选，所述步骤b中的混合物料由如下重量份数的原料组成：
作为优选，所述步骤b中采用干式电磁除铁器对混合物料中的木炭、石油焦、烟煤进行磁选除铁。
作为优选，所述步骤c中的造渣剂选用粒度为10mm-15mm的二氧化硅。
作为优选，所述步骤e中采用切割刀具进行机械切除。
本发明的有益效果是：本发明提供一种冶炼金属硅的方法，生产工艺简单易行，通过采用木炭、石油焦、烟煤混合物料还原硅矿石，结合造渣精炼，采用定向凝固法，同时去除多种杂质，满足了冶金级高纯硅的要求，进而提高了金属硅产品的质量，适于产业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
一种冶炼金属硅的方法，其特征在于，其步骤为：
a、接通矿热炉的电源，对矿热炉的炉体内进行升温处理，将矿热炉升温至500℃-700℃，并将硅矿石原料经粉碎、筛分、清洗、干燥后加入矿热炉中；
b、将混合物料加入矿热炉中，并将矿热炉升温至1600℃-1900℃，进行煅烧熔融，发生还原反应；
c、还原反应结束后，由进料端加入造渣剂后，将矿热炉升温至1200℃-1400℃，发生化学反应进行造渣精炼，造渣精炼结束后，混合液静置，硅液上浮与渣相分层；
d、造渣精炼后的硅液从矿热炉的出口流出，在该过程中，开启水冷装置，进行定向凝固；
e、利用杂质在硅液结晶过程中的平衡分凝系数远小于1的性质，采用定向凝固法，使杂质不断从固-液界面偏析到硅液中，待硅液全部结晶完毕，采用机械切除杂质浓度高的部分，即得金属硅。
作为优选，所述步骤a中硅矿石的筛分粒度为10mm-30mm，干燥温度为80℃-100℃，干燥时间为15min-18min。
作为优选，所述步骤b中的混合物料由如下重量份数的原料组成：
作为优选，所述步骤b中采用干式电磁除铁器对混合物料中的木炭、石油焦、烟煤进行磁选除铁。
作为优选，所述步骤c中的造渣剂选用粒度为10mm-15mm的二氧化硅。
作为优选，所述步骤e中采用切割刀具进行机械切除。
实施例1
一种冶炼金属硅的方法，其步骤为：
a、接通矿热炉的电源，对矿热炉的炉体内进行升温处理，将矿热炉升温至500℃，并将硅矿石原料经粉碎、筛分、清洗、干燥后加入矿热炉中，硅矿石的筛分粒度为30mm，干燥温度为80℃，干燥时间为15min；
b、混合物料由重量份数为60份木炭、10份石油焦、25份烟煤和5份杂质铁组成，采用干式电磁除铁器对混合物料中的木炭、石油焦、烟煤进行磁选除铁，将混合物料加入矿热炉中，并将矿热炉升温至1600℃，进行煅烧熔融，发生还原反应；
c、还原反应结束后，由进料端加入造渣剂，造渣剂选用粒度为10mm的二氧化硅，将矿热炉升温至1200℃，发生化学反应进行造渣精炼，造渣精炼结束后，混合液静置，硅液上浮与渣相分层；
d、造渣精炼后的硅液从矿热炉的出口流出，在该过程中，开启水冷装置，进行定向凝固；
e、利用杂质在硅液结晶过程中的平衡分凝系数远小于1的性质，采用定向凝固法，使杂质不断从固-液界面偏析到硅液中，待硅液全部结晶完毕，采用切割刀具进行机械切除，切除杂质浓度高的部分，即得金属硅。
实施例2
一种冶炼金属硅的方法，其步骤为：
a、接通矿热炉的电源，对矿热炉的炉体内进行升温处理，将矿热炉升温至600℃，并将硅矿石原料经粉碎、筛分、清洗、干燥后加入矿热炉中，硅矿石的筛分粒度为20mm，干燥温度为90℃，干燥时间为16min；
b、混合物料由重量份数为65份木炭、14份石油焦、35份烟煤和6份杂质铁组成，采用干式电磁除铁器对混合物料中的木炭、石油焦、烟煤进行磁选除铁，将混合物料加入矿热炉中，并将矿热炉升温至1700℃，进行煅烧熔融，发生还原反应；
c、还原反应结束后，由进料端加入造渣剂，造渣剂选用粒度为13mm的二氧化硅，将矿热炉升温至1300℃，发生化学反应进行造渣精炼，造渣精炼结束后，混合液静置，硅液上浮与渣相分层；
d、造渣精炼后的硅液从矿热炉的出口流出，在该过程中，开启水冷装置，进行定向凝固；
e、利用杂质在硅液结晶过程中的平衡分凝系数远小于1的性质，采用定向凝固法，使杂质不断从固-液界面偏析到硅液中，待硅液全部结晶完毕，采用切割刀具进行机械切除，切除杂质浓度高的部分，即得金属硅。
实施例3
一种冶炼金属硅的方法，其步骤为：
a、接通矿热炉的电源，对矿热炉的炉体内进行升温处理，将矿热炉升温至700℃，并将硅矿石原料经粉碎、筛分、清洗、干燥后加入矿热炉中，硅矿石的筛分粒度为10mm，干燥温度为100℃，干燥时间为18min；
b、混合物料由重量份数为75份木炭、17份石油焦、45份烟煤和8份杂质铁组成，采用干式电磁除铁器对混合物料中的木炭、石油焦、烟煤进行磁选除铁，将混合物料木炭、石油焦、烟煤加入矿热炉中，并将矿热炉升温至1900℃，进行煅烧熔融，发生还原反应；
c、还原反应结束后，由进料端加入造渣剂，造渣剂选用粒度为15mm的二氧化硅，将矿热炉升温至1400℃，发生化学反应进行造渣精炼，造渣精炼结束后，混合液静置，硅液上浮与渣相分层；
d、造渣精炼后的硅液从矿热炉的出口流出，在该过程中，开启水冷装置，进行定向凝固；
e、利用杂质在硅液结晶过程中的平衡分凝系数远小于1的性质，采用定向凝固法，使杂质不断从固-液界面偏析到硅液中，待硅液全部结晶完毕，采用切割刀具进行机械切除，切除杂质浓度高的部分，即得金属硅。
上面对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种冶炼金属硅的方法，其特征在于，其步骤为：
a、接通矿热炉的电源，对矿热炉的炉体内进行升温处理，将矿热炉升温至500℃-700℃，并将硅矿石原料经粉碎、筛分、清洗、干燥后加入矿热炉中；
b、将混合物料加入矿热炉中，并将矿热炉升温至1600℃-1900℃，进行煅烧熔融，发生还原反应；
c、还原反应结束后，由进料端加入造渣剂后，将矿热炉升温至1200℃-1400℃，发生化学反应进行造渣精炼，造渣精炼结束后，混合液静置，硅液上浮与渣相分层；
d、造渣精炼后的硅液从矿热炉的出口流出，在该过程中，开启水冷装置，进行定向凝固；
e、利用杂质在硅液结晶过程中的平衡分凝系数远小于1的性质，采用定向凝固法，使杂质不断从固-液界面偏析到硅液中，待硅液全部结晶完毕，采用机械切除杂质浓度高的部分，即得金属硅。
2.根据权利要求1所述的一种冶炼金属硅的方法，其特征在于，所述步骤a中硅矿石的筛分粒度为10mm-30mm，干燥温度为80℃-100℃，干燥时间为15min-18min。
3.根据权利要求1所述的一种冶炼金属硅的方法，其特征在于，所述步骤b中的混合物料由如下重量份数的原料组成：
4.根据权利要求3所述的一种冶炼金属硅的方法，其特征在于，所述步骤b中采用干式电磁除铁器对混合物料中的木炭、石油焦、烟煤进行磁选除铁。
5.根据权利要求1所述的一种冶炼金属硅的方法，其特征在于，所述步骤c中的造渣剂选用粒度为10mm-15mm的二氧化硅。
6.根据权利要求1所述的一种冶炼金属硅的方法，其特征在于，所述步骤e中采用切割刀具进行机械切除。
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Cited By (4)
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| CN110006245A (zh) * | 2019-05-07 | 2019-07-12 | 马鞍山市北大益丰环保科技有限责任公司 | 一种用于岩棉生产的电热冲天炉及其熔炼方法 |
| CN110078078A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-08-02 | 宁夏荣华缘特种新材料有限公司 | 一种冶炼97金属硅的方法 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20181123 |