CN110078082A - 一种用中频炉回收硅渣的方法 - Google Patents

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羊实
周旭
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    • C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid

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Abstract

本发明公开了一种用中频炉回收硅渣的方法，包括以下步骤：(a)在中频炉内放入总重量为A的硅渣原料进行熔炼；同时准备好总重量为0.2A的脱硅剂；(b)控制中频炉内温度至1430～1510℃，将重量为B的脱硅剂加入炉内，并使得炉内CO2浓度达到5％～10％，之后进行搅拌，其中B＜0.2A；(c)炉内反应完成后，将渣液倒入摇包内搅拌扒渣，所述摇包内提前放入重量为C的脱硅剂，其中B+C＝0.2A，C＜B；(d)过滤摇包内的产物，回收固相。本发明的目的在于提供一种用中频炉回收硅渣的方法，以解决现有技术中硅渣回收处理的产物中含有大量氧化铝的问题，实现降低回收产物中铝元素的含量、提高硅质回收率的目的。

Description

一种用中频炉回收硅渣的方法
技术领域
本发明涉及硅渣处理领域，具体涉及一种用中频炉回收硅渣的方法。
背景技术
硅渣为经过脱硅操作所分离出的一类固体物质，其中依然含有大量硅元素，若直接废弃较为可惜，它依然具有回收能力。因此，对于硅渣进行回收处理能够有效的变废为宝节约资源。现有的回收方式是以赤泥作为脱硅剂中的活性物质，和硅渣中的硅元素进行反映，生产二氧化硅将其分离出来。赤泥是从铝土矿中提炼氧化铝后排出的工业固体废物，用作脱硅剂虽然成本极低能够废物利用，但是其中含有的大量铝元素会生成氧化铝，进而影响到回收的硅质的纯度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用中频炉回收硅渣的方法，以解决现有技术中硅渣回收处理的产物中含有大量氧化铝的问题，实现降低回收产物中铝元素的含量、提高硅质回收率的目的。
本发明通过下述技术方案实现：
一种用中频炉回收硅渣的方法，包括以下步骤：
(a)在中频炉内放入总重量为A的硅渣原料进行熔炼；同时准备好总重量为0.2A的脱硅剂；
(b)控制中频炉内温度至1430～1510℃，将重量为B的脱硅剂加入炉内，并使得炉内CO2浓度达到5％～10％，之后进行搅拌，其中B＜0.2A；
(c)炉内反应完成后，将渣液倒入摇包内搅拌扒渣，所述摇包内提前放入重量为C的脱硅剂，其中B+C＝0.2A，C＜B；
(d)过滤摇包内的产物，回收固相。
针对现有技术中硅渣回收处理的产物中含有大量氧化铝的问题，本发明提出一种用中频炉回收硅渣的方法，在中频炉内放入总重量为A的硅渣原料进行熔炼；同时准备好总重量为0.2A的脱硅剂，控制中频炉内温度至1430～1510℃，将重量为B的脱硅剂加入炉内。由氧化自由能与温度关系曲线可得，当温度高于1510℃时，碳的氧化自由能变化比硅小，碳比硅更易氧化，因而会对硅造成保护。同时，申请人研究发现，当温度低于1430℃时，受热力学因素与动力学因素的双重影响，在硅氧化的同时极易引起钒的氧化，因此我们控制中频炉内温度在1430～1510℃区间内，既可以让碳元素对钛元素进行保护，避免钛元素被氧化，同时又能够确保硅元素处于容易被氧化的氧化自由能区间内。脱硅剂总用量为硅渣原料总重量的0.2倍，直接加入中频炉内的用量B仅仅是脱硅剂总用量的一部分。在熔炼开始时炉内CO2浓度需满足5％～10％，从而通过二氧化碳辅助脱硅剂进行脱硅，此时的二氧化碳也起到脱硅剂的作用，其反应原理为二氧化碳和硅生成一氧化碳和二氧化硅。炉内反应完成后，将渣液倒入摇包内搅拌扒渣，所述摇包内提前放入重量为C的脱硅剂，其中B+C＝0.2A，C＜B。即是将剩余的脱硅剂放入摇包内进行二次反应，提高对硅的脱离回收能力，避免中频炉内反应不完全；此过程能够显著提高对硅元素的回收率。最后过滤摇包内的产物，回收固相。
所述脱硅剂由以下重量配比的组分组成：为氧化铁:石灰:萤石:水玻璃＝7:1:1.5:0.5。本发明中的脱硅剂完全摒弃了传统的赤泥，利用氧化铁作为主剂，氧化铁与硅离子能够反应生成二氧化硅和氧离子，其产物对于二氧化硅无污染，克服了现有技术中生成氧化铝难以与二氧化硅分离的问题，显著提高了回收硅质的纯度。石灰和萤石作为辅剂，使得反应环境处于强碱性环境中，降低熔渣的溶化性温度，进而能够降低液态硅渣的粘度、改善流动性。水玻璃作为粘接剂，确保脱硅剂的整体性，避免出现分层现象。
所述脱硅剂的制备方法为：将石灰和萤石捣碎成粉末，添加水玻璃搅拌均匀成糊状；再涂覆在氧化铁块的表面。石灰和萤石捣碎成粉末后，由水玻璃进行搅拌粘结，使之形成粘稠的非牛顿流体，之后将其涂覆在块状的氧化铁表面。在工作过程中，首先是表面的涂覆层融化，石灰和萤石首先将反应环境变位强碱性环境，之后氧化铁再熔化与硅元素进行反应，极大的确保了反应环境的稳定性，提高了硅质回收的效率。
其中，B:C＝2:1。
A≤200kg。即是每次经过本方法进行处理的硅渣重量控制在200kg以内，这是由于昝化期内会被氧化生成氧化亚铁进入炉内，硅渣材料中也会带有氧化亚铁，因此实际的用铁量应比理论量少，若一次处理过多的硅渣，容易导致脱硅剂用量估算不准，导致原料浪费。
步骤(d)中通过孔径0.1mm的筛网进行过滤。
还包括步骤(e)：对回收的固相使用冷水浸泡0.5～1h并排走生成的气体。通过本方法虽然克服了氧化铝的干扰，但是由于石灰和萤石的存在，生产产物中会有氧化钙的存在，因此冷水浸泡0.5～1h，不仅能够快速降温，还能够高效的对氧化钙进行处理，浸泡后的产物中不会再有氧化钙的存在，氧化钙遇水生产的二氧化碳直接排放即可。
步骤(a)中硅渣完全熔化为渣液时，取样测定其中的硅含量；步骤(d)中对过滤后的渣液取样测定其中的硅含量。以后次测定的硅含量除以前次测定的硅含量，即能够得到硅质的回收率。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明一种用中频炉回收硅渣的方法，控制中频炉内温度在1430～1510℃区间内，既可以让碳元素对钛元素进行保护，避免钛元素被氧化，同时又能够确保硅元素处于容易被氧化的氧化自由能区间内。
2、本发明一种用中频炉回收硅渣的方法，脱硅剂完全摒弃了传统的赤泥，利用氧化铁作为主剂，氧化铁与硅离子能够反应生成二氧化硅和氧离子，其产物对于二氧化硅无污染，克服了现有技术中生成氧化铝难以与二氧化硅分离的问题，显著提高了回收硅质的纯度。石灰和萤石作为辅剂，使得反应环境处于强碱性环境中，降低熔渣的溶化性温度，进而能够降低液态硅渣的粘度、改善流动性。水玻璃作为粘接剂，确保脱硅剂的整体性，避免出现分层现象。
3、本发明一种用中频炉回收硅渣的方法，工作过程中，首先是表面的涂覆层融化，石灰和萤石首先将反应环境变位强碱性环境，之后氧化铁再熔化与硅元素进行反应，极大的确保了反应环境的稳定性，提高了硅质回收的效率。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：
一种用中频炉回收硅渣的方法，包括以下步骤：
(a)在中频炉内放入总重量为A的硅渣原料进行熔炼；同时准备好总重量为0.2A的脱硅剂；
(b)控制中频炉内温度至1430～1510℃，将重量为B的脱硅剂加入炉内，并使得炉内CO2浓度达到5％～10％，之后进行搅拌，其中B＜0.2A；
(c)炉内反应完成后，将渣液倒入摇包内搅拌扒渣，所述摇包内提前放入重量为C的脱硅剂，其中B+C＝0.2A，C＜B；
(d)过滤摇包内的产物，回收固相。
其中，所述脱硅剂由以下重量配比的组分组成：为氧化铁:石灰:萤石:水玻璃＝7:1:1.5:0.5。脱硅剂的制备方法为：将石灰和萤石捣碎成粉末，添加水玻璃搅拌均匀成糊状；再涂覆在氧化铁块的表面。
优选的，加入中频炉内的脱硅剂重量B:加入摇包内的脱硅剂重量C＝2:1。
优选的，A≤200kg。
优选的，步骤(d)中通过孔径0.1mm的筛网进行过滤。
还包括步骤(e)：对回收的固相使用冷水浸泡0.5～1h并排走生成的气体。
本发明中在步骤(a)中硅渣完全熔化为渣液时，取样测定其中的硅含量；步骤(d)中对过滤后的渣液取样测定其中的硅含量。最终求得硅质回收率为63％。
对比例1：
本对比例中采用与实施例1相同的工艺方法，区别点仅是没有在中频炉内通入高浓度的二氧化碳，中频炉内在开始熔炼时为普通的空气。本对比例中最终供求得的硅质回收率仅为51％，明显低于通入二氧化碳作为辅助脱硅剂的实施例1。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用中频炉回收硅渣的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)在中频炉内放入总重量为A的硅渣原料进行熔炼；同时准备好总重量为0.2A的脱硅剂；
(b)控制中频炉内温度至1430～1510℃，将重量为B的脱硅剂加入炉内，并使得炉内CO2浓度达到5％～10％，之后进行搅拌，其中B＜0.2A；
(c)炉内反应完成后，将渣液倒入摇包内搅拌扒渣，所述摇包内提前放入重量为C的脱硅剂，其中B+C＝0.2A，C＜B；
(d)过滤摇包内的产物，回收固相。
2.根据权利要求1所述的一种用中频炉回收硅渣的方法，其特征在于，所述脱硅剂由以下重量配比的组分组成：为氧化铁:石灰:萤石:水玻璃＝7:1:1.5:0.5。
3.根据权利要求2所述的一种用中频炉回收硅渣的方法，其特征在于，所述脱硅剂的制备方法为：将石灰和萤石捣碎成粉末，添加水玻璃搅拌均匀成糊状；再涂覆在氧化铁块的表面。
4.根据权利要求1所述的一种用中频炉回收硅渣的方法，其特征在于，B:C＝2:1。
5.根据权利要求1所述的一种用中频炉回收硅渣的方法，其特征在于，A≤200kg。
6.根据权利要求1所述的一种用中频炉回收硅渣的方法，其特征在于，步骤(d)中通过孔径0.1mm的筛网进行过滤。
7.根据权利要求1所述的一种用中频炉回收硅渣的方法，其特征在于，还包括步骤(e)：对回收的固相使用冷水浸泡0.5～1h并排走生成的气体。
8.根据权利要求1所述的一种用中频炉回收硅渣的方法，其特征在于，步骤(a)中硅渣完全熔化为渣液时，取样测定其中的硅含量；步骤(d)中对过滤后的渣液取样测定其中的硅含量。
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