CN111232988B - 一种工业硅渣中渣硅高效分离的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种工业硅渣中渣硅高效分离的方法，属于工业硅渣处理的技术领域。本发明将熔融工业硅渣匀速倒入水淬池的淬火介质中急速冷却，再进行固液分离、脱水处理得到颗粒状单质硅和渣硅的混合物；颗粒状单质硅和渣硅的混合物经色选机色选分离得到单质硅颗粒和渣硅颗粒。本发明对工业硅渣进行水淬造粒分离硅和渣得到颗粒状单质硅和渣硅的混合物，颗粒状单质硅和渣硅的混合物经色选分离实现单质硅和硅渣的高效分离。本发明工艺简单，实现硅渣中夹杂的单质硅的高效回收利用，工艺简单，生产成本低，效率高，易于实现产业化应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种工业硅渣中渣硅高效分离的方法，属于工业硅渣处理的技术领域。
背景技术
硅是一种重要的工业金属，是用于生产有机硅、硅铁、硅铝合金、太阳能级硅的重要基础原料。在金属硅冶炼生产过程中，SiO2、FeO最容易被碳还原。而硅石内的CaO、Al2O3等与碳反应较为困难，只有部分能被碳还原为金属，未还原的氧化物将形成熔渣。工业硅二次精炼也称为抬包炉外精炼，采取的方式主要有吹气精炼，吹气精炼是通过抬包底部的喷嘴系统向金属硅熔体中吹入工业氧或压缩空气，使金属硅中Ca、Al等杂质元素被气体氧化转化为相应的氧化物形成硅渣，形成氧化膜硅渣漂浮在硅熔体表面除去，从而使金属硅的纯度得到提高。由于硅渣的粘度大，流动性较差，在精炼过程中会包裹住一部分金属硅，工业硅二次精炼形成的大块硅渣存在明显的界限，其中深色区域为精炼后的硅渣部分，而存在的具有金属光泽的浅色区域则是渣中夹杂的金属硅部分，金属硅的含量在15%左右。
目前，国内外针对工业硅二次精炼过程中已形成的硅渣进行分离回收处理技术主要是将硅渣回炉重新结晶、提纯；或将硅渣破碎分选处理后，实现含硅硅渣中硅金属与其他杂质的有效分离，人工分拣或重选分选出的硅金属，进行重熔，得到高价的硅产品。但是，硅渣分离不完全，并且人工分拣方法耗时费力，且很难将硅与渣完全分离；重选工艺需要浪费较多的水资源，且分离效果相对较差；电磁感应熔炼或直接回炉熔炼的方法，在熔炼的过程中硅的损失较大，且能耗高，渣的粘度较大，很难直接实现分离。并且现有技术没有对硅渣形成前进行分离处理。因此急需一种在硅渣形成前实现硅和渣高效分离的方法。
发明内容
本发明针对现有技术存在的硅渣堆存，硅资源损失，难回收利用的问题，提供一种工业硅渣中渣硅高效分离的方法，即将熔融工业硅渣匀速倒入水淬池的淬火介质中急速冷却，再进行固液分离、脱水处理得到颗粒状单质硅和渣硅的混合物；颗粒状单质硅和渣硅的混合物经色选机色选分离得到单质硅颗粒和渣硅颗粒。本发明工艺简单，有利于硅渣中夹杂的单质硅的高效回收利用，生产成本低，效率高，易于实现产业化应用。
一种工业硅渣中渣硅高效分离的方法，具体步骤如下：
（1）将熔融工业硅渣匀速倒入水淬池的淬火介质中急速冷却，再进行固液分离、脱水处理得到颗粒状单质硅和渣硅的混合物；其中熔融工业硅渣为炉外精炼后的工业硅熔体浇铸后，精炼抬包内残留的熔融精炼渣和微量硅熔体的混合熔融物；
（2）步骤（1）所得颗粒状单质硅和渣硅的混合物经色选机色选分离得到单质硅颗粒和渣硅颗粒。
所述工业硅渣中渣硅高效分离的方法，还包括将步骤（2）色选分离的渣硅颗粒进行浮选分离得到单质硅颗粒和渣尾矿。
进一步的，所述浮选分离的具体步骤为将步骤（2）色选分离的渣硅颗粒破碎、湿磨、调浆得到硅渣浆料，在硅渣浆料中依次加入捕收剂、起泡剂、抑制剂，浮选得到单质硅粉和渣尾矿。
更进一步的，所述破碎至硅渣粒径为1-10mm；湿磨浓度为40-70%，湿磨时间为5-30min，湿磨速度为600-2000r/min；调浆质量浓度为10%-40%。
更进一步的，所述工业硅渣中渣硅高效分离的方法，其特征在于：以渣硅颗粒计，捕收剂的添加量为100~600g/t、起泡剂的添加量为 30~500g/t、抑制剂的添加量为300 ~1500g/t。
更进一步的，所述工业硅渣中渣硅高效分离的方法，其特征在于：捕收剂为煤油、柴油或丁基黄药，起泡剂为2#油、松油醇或聚乙二醇，抑制剂包括但不限于水玻璃、乳酸或柠檬酸。
进一步的，所述步骤（1）匀速倒入的流速为20~100kg/min，淬火介质的温度为25 ~50 ℃。
进一步的，所述色选工艺可以采用单层/双层履带式机型，采用高性能LED光源系统，智能光控技术，对被选硅渣进行施光；采用履带传送给料系统，将渣硅颗粒均匀输送到检测分离区域；图像采集系统采用2-8个高清全彩镜头对硅渣的颜色信息进行全面捕获，运用颜色和形状相结合的全数字图像处理算法进行分选；采用智能高频电磁阀对渣硅颗粒进行挑选，响应时间短至几个毫秒。
进一步的，所述色选分选工艺中控制气压为0.1 ~0.4Mpa，设备的给料量为30-80%；灵敏度为100-240；背景板设置为400-500；色差类型为白/黑；色度：单质硅为150-230，渣为20-80；亮度：单质硅为180-220，渣为40-70；清灰间隔为15-60min，清灰时间为5-30s。
进一步的，所述色选机处理能力为2-50吨/小时；色选次数为1次以上。
色选分离的原理：在光源的作用下，根据硅与渣光学特性的差异，利用光电探测技术将硅渣中不同颜色的硅与渣进行自动分拣，实现硅与渣的分离。
渣硅颗粒浮选分离的原理：通过添加捕收剂、起泡剂、抑制剂等助剂改变硅与渣表面性能，根据硅与硅渣的可浮性的差异进行分选，使得金属硅与硅渣实现有效分离，实现硅渣资源的高效回收利用。
本发明在色选工艺之后，增加浮选工艺可进一步实现渣硅颗粒的硅和渣分离。
本发明的有益效果是：
（1）本发明对熔融的工业硅渣直接进行水淬造粒，实现了单质硅与渣颗粒的初步分离，改变了传统硅渣形成大块的状态，节省了对传统硅渣进行破碎后才能分离的过程，并且水淬造粒后得到的单质硅和渣颗粒的混合物存在明显的光学性能的差异，结合色选对其进行分离，分别获得单质硅颗粒和渣硅颗粒，实现了硅渣中单质硅的高效回收；
（2）本发明也可采用水淬、色选和浮选联合工艺，实现硅渣中单质硅的高效分离与回收，色选获得的单质硅颗粒的纯度达到工业硅品质的要求，浮选得到的单质硅纯度达到95%以上，通过色选和浮选可以实现工业硅渣中单质硅的回收率达到96%以上；
（3）本发明工艺简单，生产成本低，效率高，单质硅的回收率高，具有环境友好及可持续发展的重要意义。
附图说明
图1为本发明实施例的精炼硅渣回收工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1：一种工业硅渣中渣硅高效分离的方法（见图1），具体步骤如下：
（1）熔融工业硅渣为炉外精炼后的工业硅熔体浇铸后，将精炼抬包内残留的熔融精炼渣和微量硅熔体的混合熔融物以流速为20kg/min的速度匀速倒入水淬池的淬火介质（水）中急速冷却，再进行固液分离、脱水处理得到颗粒状单质硅和渣；其中淬火介质（水）的温度为20℃，颗粒状单质硅和渣的粒径为2mm~1cm；本实施例精炼渣的硅与渣的分离率达到93.6%；
（2）步骤（1）所得颗粒状单质硅和渣硅的混合物经色选机色选分离得到单质硅颗粒和渣硅颗粒：将颗粒状单质硅和渣硅的混合物进行两次色选，采用单层履带式机型，高性能LED光源系统，智能光控技术，采用履带传送给料系统，将渣硅颗粒均匀输送到检测分离区域；图像采集系统采用4个高清全彩镜头对硅渣的颜色信息进行全面捕获，运用颜色和形状相结合的全数字图像处理算法进行分选；采用智能高频电磁阀对渣硅颗粒进行挑选；其中两次色选为第一次色选后所得渣硅颗粒返回进行第二次色选。
其中色选分选工艺中控制气压为0.15Mpa，色选中供料量为30%，灵敏度为240；背景板设置为450；色差类型为白/黑；色度：单质硅为150，渣为30；亮度：单质硅为180，渣为40；清灰间隔为30min，清灰时间为15s；色选次数为2次；色选机的处理量为8吨/小时，单质硅和渣硅颗粒的分离率达到95%；本实施例颗粒状单质硅的纯度为97%；
（3）将色选分离出的渣硅颗粒进行破碎至粒径为1-3mm，进行湿磨5min，其中湿磨浓度为40%，湿磨速度为600r/min；湿磨后加水调浆至质量浓度为10%的硅渣浆料，采用浮选工艺，在硅渣浆料中依次加入捕收剂、起泡剂、抑制剂，机械搅拌0.5min至矿浆混合均匀，打开充气阀门直至含硅泡沫聚集于表面上，进行刮泡5min，得到单质硅粉和渣尾矿，实现硅渣中单质硅的分离；其中以渣硅颗粒计，捕收剂（煤油）的添加量为200g/t、起泡剂（2#油）的添加量为50g/t、抑制剂（水玻璃）的添加量为500g/t；本实施例浮选所得单质硅的纯度为98%；本实施例渣硅颗粒中硅与渣的分离率为96%；
本实施例采用水淬、色选和浮选联合工艺，实现硅渣中单质硅的高效分离与回收，通过色选和浮选可以实现工业硅渣中单质硅的回收率达到92%。
实施例2：一种工业硅渣中渣硅高效分离的方法（见图1），具体步骤如下：
（1）熔融工业硅渣为炉外精炼后的工业硅熔体浇铸后，将精炼抬包内残留的熔融精炼渣和微量硅熔体的混合熔融物以流速为40kg/min的速度匀速倒入水淬池的淬火介质（水）中急速冷却，再进行固液分离、脱水处理得到颗粒状单质硅和渣；其中淬火介质（水）的温度为40℃，颗粒状单质硅和渣的粒径为3mm~1cm；本实施例精炼渣的硅与渣的分离率达到93.2%；
（2）步骤（1）所得颗粒状单质硅和渣硅的混合物经色选机色选分离得到单质硅颗粒和渣硅颗粒：将颗粒状单质硅和渣硅的混合物进行一次色选，采用双层履带式机型，高性能LED光源系统，智能光控技术，采用履带传送给料系统，将渣硅颗粒均匀输送到检测分离区域；图像采集系统采用6个高清全彩镜头对硅渣的颜色信息进行全面捕获，运用颜色和形状相结合的全数字图像处理算法进行分选；采用智能高频电磁阀对渣硅颗粒进行挑选；
其中色选分选工艺中控制气压为0.4Mpa，色选中供料量为60%，灵敏度为160；背景板设置为400；色差类型：白/黑；色度：单质硅为200，渣为60；亮度：单质硅为220，渣为60；清灰间隔为60min，清灰时间为20s；色选速度为15吨/小时；单质硅和渣硅颗粒的分离率达到93%；本实施例颗粒状单质硅的纯度为96%；
（3）将色选分离出的渣硅颗粒进行破碎至粒径为1-3mm，进行湿磨10min，其中湿磨浓度为50%，湿磨速度为1200r/min；湿磨后加水调浆至质量浓度为25%的硅渣浆料，采用浮选工艺，在硅渣浆料中依次加入捕收剂、起泡剂、抑制剂，机械搅拌1.0min至矿浆混合均匀，打开充气阀门，直至含硅泡沫聚集于表面上，进行刮泡10min，得到单质硅粉和渣尾矿，实现硅渣中单质硅的分离；其中以渣硅颗粒计，捕收剂（柴油）的添加量为100g/t、起泡剂（松油醇）的添加量为100 g/t、抑制剂（乳酸）的添加量为300 g/t；本实施例浮选所得单质硅的纯度为97%；本实施例渣硅颗粒中硅与渣的分离率为98%；
本实施例采用水淬、色选和浮选联合工艺，实现硅渣中单质硅的高效分离与回收，通过色选和浮选可以实现工业硅渣中单质硅的回收率达到91%。
实施例3：一种工业硅渣中渣硅高效分离的方法（见图1），具体步骤如下：
（1）熔融工业硅渣为炉外精炼后的工业硅熔体浇铸后，将精炼抬包内残留的熔融精炼渣和微量硅熔体的混合熔融物以流速为60kg/min的速度匀速倒入水淬池的淬火介质（水）中急速冷却，再进行固液分离、脱水处理得到颗粒状单质硅和渣；其中淬火介质（水）的温度为25 ℃，颗粒状单质硅和渣的粒径为4mm~2cm；本实施例精炼渣的硅与渣的分离率达到95.2%；
（2）步骤（1）所得颗粒状单质硅和渣硅的混合物经色选机色选分离得到单质硅颗粒和渣硅颗粒：将颗粒状单质硅和渣硅的混合物渣硅颗粒进行三次色选，采用双层履带式机型，高性能LED光源系统，智能光控技术，采用履带传送给料系统，将渣硅颗粒均匀输送到检测分离区域；图像采集系统采用8个高清全彩镜头对硅渣的颜色信息进行全面捕获，运用颜色和形状相结合的全数字图像处理算法进行分选；采用智能高频电磁阀对渣硅颗粒进行挑选；其中三次色选为第一次色选后所得渣硅颗粒返回进行第二次色选，第二次色选后所得渣硅颗粒再返回进行第三次色选；
其中色选分选工艺中控制气压为0.3Mpa色选中供料量为35%，灵敏度为200；背景板设置为450；色差类型为白/黑；色度：单质硅为170，渣为40；亮度：单质硅为200，渣为50；清灰间隔为15min，清灰时间为5s；色选速度为2吨/小时；色选获得的单质硅颗粒的纯度达到工业硅品质的要求，单质硅和渣硅颗粒的分离率达到98%；本实施例颗粒状单质硅的纯度为99%；
（3）将色选分离出的渣硅颗粒进行破碎至粒径为1-5mm，进行湿磨15min，其中湿磨浓度为60%，湿磨速度为1500r/min；湿磨后加水调浆至质量浓度为20%的硅渣浆料，采用浮选工艺，在硅渣浆料中依次加入捕收剂、起泡剂、抑制剂，机械搅拌2.0min至矿浆混合均匀，打开充气阀门，直至含硅泡沫聚集于表面上，进行刮泡15min，得到单质硅粉和渣尾矿，实现硅渣中单质硅的分离；其中以渣硅颗粒计，捕收剂（丁基黄药）的添加量为300g/t、起泡剂（2#油）的添加量为500g/t、抑制剂（柠檬酸）的添加量为500g/t；本实施例浮选所得单质硅的纯度为99%；本实施例渣硅颗粒中硅与渣的分离率为98%；
本实施例采用水淬、色选和浮选联合工艺，实现硅渣中单质硅的高效分离与回收，通过色选和浮选可以实现工业硅渣中单质硅的回收率达到95%。
实施例4：一种工业硅渣中渣硅高效分离的方法（见图1），具体步骤如下：
（1）熔融工业硅渣为炉外精炼后的工业硅熔体浇铸后，将精炼抬包内残留的熔融精炼渣和微量硅熔体的混合熔融物以流速为80kg/min的速度匀速倒入水淬池的淬火介质（水）中急速冷却，再进行固液分离、脱水处理得到颗粒状单质硅和渣；其中淬火介质（水）的温度为50℃，颗粒状单质硅和渣的粒径为5mm~3cm；本实施例精炼渣的硅与渣的分离率达到92.7%；
（2）步骤（1）所得颗粒状单质硅和渣硅的混合物经色选机色选分离得到单质硅颗粒和渣硅颗粒：将颗粒状单质硅和渣硅的混合物进行一次色选，采用双层履带式机型，高性能LED光源系统，智能光控技术，采用履带传送给料系统，将渣硅颗粒均匀输送到检测分离区域；图像采集系统采用6个高清全彩镜头对硅渣的颜色信息进行全面捕获，运用颜色和形状相结合的全数字图像处理算法进行分选；采用智能高频电磁阀对渣硅颗粒进行挑选；
其中色选分选工艺中控制气压为0.2Mpa，色选中供料量为40%，灵敏度为：150；背景板设置为：500；色差类型：白/黑；色度：单质硅为180，渣为50；亮度：单质硅为190，渣为45；清灰间隔20min，清灰时间：10s；色选速度为30吨/小时；色选获得的单质硅颗粒的纯度达到工业硅品质的要求，单质硅和渣硅颗粒的分离率达到95%；本实施例颗粒状单质硅的纯度为97%；
（3）将色选分离出的渣硅颗粒进行破碎至粒径为1-5mm，进行湿磨20min，其中湿磨浓度为65%，湿磨速度为1800r/min；湿磨后加水调浆至质量浓度为30%的硅渣浆料，采用浮选工艺，在硅渣浆料中依次加入捕收剂、起泡剂、抑制剂，机械搅拌2.5min至矿浆混合均匀，打开充气阀门，直至含硅泡沫聚集于表面上，进行刮泡20min，得到单质硅粉和渣尾矿，实现硅渣中单质硅的分离；其中以渣硅颗粒计，捕收剂（煤油）的添加量为600g/t、起泡剂（2#油）的添加量为500 g/t、抑制剂（水玻璃）的添加量为1000g/t；本实施例浮选所得单质硅的纯度为96%；本实施例渣硅颗粒中硅与渣的分离率为96.5%；
本实施例采用水淬、色选和浮选联合工艺，实现硅渣中单质硅的高效分离与回收，通过色选和浮选可以实现工业硅渣中单质硅的回收率达到94%。
实施例5：一种工业硅渣中渣硅高效分离的方法（见图1），具体步骤如下：
（1）熔融工业硅渣为炉外精炼后的工业硅熔体浇铸后，将精炼抬包内残留的熔融精炼渣和微量硅熔体的混合熔融物以流速为100kg/min的速度匀速倒入水淬池的淬火介质（水）中急速冷却，再进行固液分离、脱水处理得到颗粒状单质硅和渣；其中淬火介质（水）的温度为35℃，颗粒状单质硅和渣的粒径为5mm~3cm；本实施例精炼渣的硅与渣的分离率达到91.5%；
（2）步骤（1）所得颗粒状单质硅和渣硅的混合物经色选机色选分离得到单质硅颗粒和渣硅颗粒：将颗粒状单质硅和渣硅的混合物渣硅颗粒进行一次色选，采用双层履带式机型，高性能LED光源系统，智能光控技术，采用履带传送给料系统，将渣硅颗粒均匀输送到检测分离区域；图像采集系统采用8个高清全彩镜头对硅渣的颜色信息进行全面捕获，运用颜色和形状相结合的全数字图像处理算法进行分选；采用智能高频电磁阀对渣硅颗粒进行挑选；
其中色选分选工艺中控制气压为0.1Mpa，色选中供料量为40%，灵敏度为120；背景板设置为400；色差类型：白/黑；色度：单质硅为150，渣为20；亮度：单质硅为180，渣为50；清灰间隔为50min，清灰时间为30s；色选机的处理量为50吨/小时，色选获得的单质硅颗粒的纯度达到工业硅品质的要求，单质硅和渣硅颗粒的分离率达到95%；本实施例颗粒状单质硅的纯度为97%；
（3）将色选分离出的渣硅颗粒进行破碎至粒径为1-5mm，进行湿磨30min，其中湿磨浓度为70%，湿磨速度为2000r/min；湿磨后加水调浆至质量浓度为40%的硅渣浆料，采用浮选工艺，在硅渣浆料中依次加入捕收剂、起泡剂、抑制剂，机械搅拌3.0min至矿浆混合均匀，打开充气阀门，直至含硅泡沫聚集于表面上，进行刮泡20min，得到单质硅粉和渣尾矿，实现硅渣中单质硅的分离；其中以渣硅颗粒计，捕收剂（柴油）的添加量为500g/t、起泡剂（2#油）的添加量为30g/t、抑制剂（柠檬酸）的添加量为1500g/t；本实施例浮选所得单质硅的纯度为97%；本实施例渣硅颗粒中硅与渣的分离率为96.1%；
本实施例采用水淬、色选和浮选联合工艺，实现硅渣中单质硅的高效分离与回收，通过色选和浮选可以实现工业硅渣中单质硅的回收率达到93%。
实施例6：一种工业硅渣中渣硅高效分离的方法（见图1），具体步骤如下：
（1）熔融工业硅渣为炉外精炼后的工业硅熔体浇铸后，将精炼抬包内残留的熔融精炼渣和微量硅熔体的混合熔融物以流速为100kg/min的速度匀速倒入水淬池的淬火介质（水）中急速冷却，再进行固液分离、脱水处理得到颗粒状单质硅和渣；其中淬火介质（水）的温度为25℃，颗粒状单质硅和渣的粒径为5mm~3cm；本实施例精炼渣的硅与渣的分离率达到91%；
（2）步骤（1）所得颗粒状单质硅和渣硅的混合物经色选机色选分离得到单质硅颗粒和渣硅颗粒：将颗粒状单质硅和渣硅的混合物渣硅颗粒进行一次色选，采用双层履带式机型，高性能LED光源系统，智能光控技术，采用履带传送给料系统，将渣硅颗粒均匀输送到检测分离区域；图像采集系统采用2个高清全彩镜头对硅渣的颜色信息进行全面捕获，运用颜色和形状相结合的全数字图像处理算法进行分选；采用智能高频电磁阀对渣硅颗粒进行挑选；
其中色选分选工艺中控制气压为0.2Mpa，色选中供料量为80%，灵敏度为100；背景板设置为400；色差类型：白/黑；色度：单质硅为150，渣为30；亮度：单质硅为180，渣为50；清灰间隔为40min，清灰时间为20s；色选机的处理量为20吨/小时，色选获得的单质硅颗粒的纯度达到工业硅品质的要求，单质硅和渣硅颗粒的分离率达到94%；本实施例颗粒状单质硅的纯度为97%；
（3）将色选分离出的渣硅颗粒进行破碎至粒径为1-10mm，进行湿磨20min，其中湿磨浓度为50%，湿磨速度为1500r/min；湿磨后加水调浆至质量浓度为30%的硅渣浆料，采用浮选工艺，在硅渣浆料中依次加入捕收剂、起泡剂、抑制剂，机械搅拌3.0min至矿浆混合均匀，打开充气阀门，直至含硅泡沫聚集于表面上，进行刮泡20min，得到单质硅粉和渣尾矿，实现硅渣中单质硅的分离；其中以渣硅颗粒计，捕收剂（柴油）的添加量为400g/t、起泡剂（松油醇）的添加量为100g/t、抑制剂（水玻璃）的添加量为1500g/t；本实施例浮选所得单质硅的纯度为97%；本实施例渣硅颗粒中硅与渣的分离率为96%；
本实施例采用水淬、色选和浮选联合工艺，实现硅渣中单质硅的高效分离与回收，通过色选和浮选可以实现工业硅渣中单质硅的回收率达到91%。
实施例7：一种工业硅渣中渣硅高效分离的方法（见图1），具体步骤如下：
（1）熔融工业硅渣为炉外精炼后的工业硅熔体浇铸后，将精炼抬包内残留的熔融精炼渣和微量硅熔体的混合熔融物以流速为30kg/min的速度匀速倒入水淬池的淬火介质（水）中急速冷却，再进行固液分离、脱水处理得到颗粒状单质硅和渣；其中淬火介质（水）的温度为25℃，颗粒状单质硅和渣的粒径为2mm~1cm；本实施例精炼渣的硅与渣的分离率达到94%；
（2）步骤（1）所得颗粒状单质硅和渣硅的混合物经色选机色选分离得到单质硅颗粒和渣硅颗粒：将颗粒状单质硅和渣硅的混合物进行两次色选，采用单层履带式机型，高性能LED光源系统，智能光控技术，采用履带传送给料系统，将渣硅颗粒均匀输送到检测分离区域；图像采集系统采用6个高清全彩镜头对硅渣的颜色信息进行全面捕获，运用颜色和形状相结合的全数字图像处理算法进行分选；采用智能高频电磁阀对渣硅颗粒进行挑选；其中两次色选为第一次色选后所得渣硅颗粒返回进行第二次色选。
其中色选分选工艺中控制气压为0.15Mpa，色选中供料量为50%，灵敏度为200；背景板设置为450；色差类型为白/黑；色度：单质硅为150，渣为30；亮度：单质硅为180，渣为40；清灰间隔为30min，清灰时间为5s；色选机的处理量为8吨/小时，单质硅和渣硅颗粒的分离率达到94%；本实施例颗粒状单质硅的纯度为97%；
（3）将色选分离出的渣硅颗粒进行破碎至粒径为1-3mm，进行湿磨8min，其中湿磨浓度为40%，湿磨速度为600r/min；湿磨后加水调浆至质量浓度为20%的硅渣浆料，采用浮选工艺，在硅渣浆料中依次加入捕收剂、起泡剂、抑制剂，机械搅拌0.5min至矿浆混合均匀，打开充气阀门直至含硅泡沫聚集于表面上，进行刮泡5min，得到单质硅粉和渣尾矿，实现硅渣中单质硅的分离；其中以渣硅颗粒计，捕收剂（煤油）的添加量为200g/t、起泡剂（2#油）的添加量为50g/t、抑制剂（水玻璃）的添加量为500g/t；本实施例浮选所得单质硅的纯度为97%；本实施例渣硅颗粒中硅与渣的分离率为96.5%；
本实施例采用水淬、色选和浮选联合工艺，实现硅渣中单质硅的高效分离与回收，通过色选和浮选可以实现工业硅渣中单质硅的回收率达到93%。
Claims (4)
1.一种工业硅渣中渣硅高效分离的方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）将熔融工业硅渣匀速倒入水淬池的淬火介质中急速冷却，再进行固液分离、脱水处理得到颗粒状单质硅和渣硅的混合物；其中熔融工业硅渣为炉外精炼后的工业硅熔体浇铸后，精炼抬包内残留的熔融精炼渣和微量硅熔体的混合熔融物；
（2）步骤（1）所得颗粒状单质硅和渣硅的混合物经色选机色选分离得到单质硅颗粒和渣硅颗粒；其中色选设备控制气压为0.1 ~0.4Mpa，设备的给料量为30-80%；灵敏度为100-240；背景板设置为400-500；色差类型为白/黑；色度：单质硅为150-230，渣为20-80；亮度：单质硅为180-220，渣为40-70；清灰间隔为15-60min，清灰时间为5-30s；
色选分离的渣硅颗粒进行浮选分离得到单质硅粉和渣尾矿；
所述浮选分离的具体步骤为将步骤（2）色选分离的渣硅颗粒破碎、湿磨、调浆得到硅渣浆料，在硅渣浆料中依次加入捕收剂、起泡剂、抑制剂，浮选得到单质硅粉和渣尾矿；其中破碎至硅渣粒径为1-10mm；湿磨浓度为40-70%，湿磨时间为5-30min，湿磨速度为600-2000r/min；调浆质量浓度为10%-40%。
2.根据权利要求1所述工业硅渣中渣硅高效分离的方法，其特征在于：以渣硅颗粒计，捕收剂的添加量为100~600g/t、起泡剂的添加量为 30~500g/t、抑制剂的添加量为300 ~1500g/t。
3.根据权利要求1或2所述工业硅渣中渣硅高效分离的方法，其特征在于：捕收剂为煤油、柴油或丁基黄药，起泡剂为2#油、松油醇或聚乙二醇，抑制剂包括但不限于水玻璃、乳酸或柠檬酸。
4.根据权利要求1所述工业硅渣中渣硅高效分离的方法，其特征在于：步骤（1）匀速倒入的流速为20~100kg/min，淬火介质的温度为25~50℃。
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