CN111410198A - 一种全油焦冶炼金属硅的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全油焦冶炼金属硅的生产工艺，具体按照以下步骤实施：步骤1，对硅石进行水洗；步骤2，以石油焦为还原剂，将石油焦与硅石混合加入电炉中进行冶炼，得到高品质金属硅，其中硅石与石油焦的质量比为2‑2.2：1。通过该全油焦冶炼金属硅的生产工艺，可以制备得到高品质的金属硅。
Description
技术领域
本发明公开了冶炼工艺技术领域，涉及一种全油焦冶炼金属硅的生产工艺。
背景技术
硅是重要的石化替代材料、能源材料和电子材料。硅的地壳丰度为27％，仅次于氧(46％)，大约是碳的1000倍，资源极其丰富，开发潜力巨大。大规模、低成本利用硅资源以生产人类社会需要的能源及材料，并以此应对化石原料危机带来的威胁，减少碳排放及温室效应，是人类社会通向未来的一条必经之路。
金属硅(又称工业硅)是信息、新能源、新材料产业最基础的功能性材料，是硅产品产业链中的一个极为重要的上游产品，以其为基础衍生的工业产品，品种繁多，涉及的领域广泛，被誉为“魔术金属”“工业品精”。其主要应用为：(1)用作冶炼铝材和钢材的添加剂，以改善其产品性能；(2)用于合成各种有机硅材料，制得各种类型聚合物，进而加工成有机硅。全球有机硅材料的品种已超过10000种，广泛用于纺织、电子电器、石油、化工、轻工、建筑、冶金、机械、军工、办公设备、交通运输、医学、食品加工和日用化工等领域；(3)生产提纯后生成电子级高纯金属硅和太阳能级高纯金属硅，用于生产各种电子器件，如晶体管、整流二极管、集成电路、电子计算机芯片和太阳能电池；(4)用于制造半导体、硅陶瓷、碳化硅、氮化硅等新材料。
目前国内冶炼金属硅(又称工业硅)的电炉多采用全煤生产工艺，但因煤自身杂质含量高，冶炼出的产品的品质较差，多为冶金级产品，不能满足光伏产业化学级金属硅的需求，故而如何采用一种工艺生产出化学级金属硅产品是金属硅行业工作者必须面对的研究课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全油焦冶炼金属硅的生产工艺，以解决目前国内冶炼金属硅存在产品品质低的问题。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种全油焦冶炼金属硅的生产工艺，具体按照以下步骤实施：
步骤1，对硅石进行水洗；
步骤2，以石油焦为还原剂，将石油焦与硅石混合加入电炉中进行冶炼，得到高品质金属硅，其中硅石与石油焦的质量比为2-2.2：1。
本发明的技术方案，还具有以下特点：
在所述步骤1中，所述硅石的粒度为60mm-100mm。
在所述步骤1中，硅石水洗后，其成分要求如下：Si02＞99.0％,Al203＜0.3％,Fe203＜0.15％,CaO<O.2％，MgO＜0.15％，其余杂质总和不大于0.6％。
在所述步骤2中，进行冶炼时，还添加疏松剂，所述硅石与所述疏松剂的质量比为1:0.4。
所述疏松剂为木片或玉米芯或压制秸秆或压制甘蔗渣或松塔。
所述电炉为旋转式电炉。
所述电炉以15Hz的频率匀速、连续旋转。
在所述步骤2中，进行冶炼时每50min-60min捣炉一次。
在所述步骤2中，进行冶炼时每2.5h-3h出炉一次。
在所述步骤2中，电炉的容量为25500kVA。
本发明的有益效果是：本发明的一种全油焦冶炼金属硅的生产工艺，采用石油焦作为单一还原剂，不添加其他如烟煤、木炭等还原剂，加入一定量疏松剂(疏松剂可以是木片、玉米芯等)，可进一步提高产品品质；该生产工艺在容量25500kVA以下矿热炉上生产，反应温度在2000℃，每吨产品的消耗为：硅石2.7t/t，石油焦1.25-1.35t/t，疏松剂为0.4t/t，获得的高品质金属硅(Si≥99.37％,Fe≤0.3％,Al≤0.3％,Ca≤0.03％)以上牌号产品占总产量的95％以上。
具体实施方式
本发明的一种全油焦冶炼金属硅的生产工艺，具体按照以下步骤实施：
步骤1，对硅石进行水洗；筛选粒度为60mm-100mm的硅石，并且该硅石的成分要求为：Si02＞99.0％,Al203＜0.3％,Fe203＜0.15％,CaO<O.2％，MgO＜0.15％，其余杂质总和不大于0.6％。
步骤2，以石油焦为还原剂，将石油焦与硅石混合加入电炉中进行冶炼，得到高品质金属硅，其中硅石与石油焦的质量比为2-2.2：1；进行冶炼时，还添加疏松剂，疏松剂为木片或玉米芯或压制秸秆或压制甘蔗渣或松塔，硅石与疏松剂的质量比为1:0.4。
本发明的一种全油焦冶炼金属硅的生产工艺，采用石油焦作为单一还原剂，不添加其他如烟煤、木炭等还原剂，加入一定量疏松剂(疏松剂可以是木片、玉米芯等)，可进一步提高产品品质；该生产工艺在容量25500kVA以下矿热炉上生产，反应温度在2000℃，每吨产品的消耗为：硅石2.7t/t，石油焦1.25-1.35t/t，疏松剂为0.4t/t，获得的高品质金属硅(Si≥99.37％,Fe≤0.3％,Al≤0.3％,Ca≤0.03％)以上牌号产品占总产量的95％以上。
由于光伏产业对金属硅(又称工业硅)产品中铁、铝、钙、钛、磷、硼等化学元素的含量限制严格，故对原料的要求也非常严格，要求硅石，Si02＞99.0％,Al203＜0.3％,Fe203＜0.15％,CaO<O.2％，MgO＜0.15％，其他杂质总和不大于0.6％；粒度也因电炉容量不同而不一样。
同时，需要注意硅石的抗爆性，针对抗爆性选择适合的粒度。为确保好的抗爆性，本发明技术方案所选的硅石的粒度为60mm-100mm。
化学级金属硅(又称工业硅)冶炼所用的主要还原剂有石油焦、烟煤、木炭。为增大炉料的电阻率，增加化学活性，也有搭配气煤焦，硅石焦、蓝炭、半焦、低温焦、木块的。在碳质还原剂化学成分中，主要应考虑固定碳、灰分、挥发分和水分。一般要求固定碳要高，所需还原剂总量减少，从而灰分带入的杂质少，渣量相应减少，电能消耗降低，化学硅中杂质含量降低。碳质还原剂的电阻率要大，气孔率要高。炉料电阻率主要取决于碳质还原剂。碳质还原剂电阻率大，化学活性好，硅的回收率高。
石油焦是所用于金属硅(又称工业硅)生产的还原剂中灰分最低的，含灰分0.17～0.6％，固定碳90～95％，挥发分不大于3.5％～13％。本发明的技术方案采用石油焦做还原剂，是因为其灰分低，有利于提高产品质量。
实施例1
本发明的一种全油焦冶炼金属硅的生产工艺，具体按照以下步骤实施：
步骤1，对硅石进行水洗；筛选粒度为60mm的硅石，并且该硅石的成分满足：Si02＞99.0％,Al203＜0.3％,Fe203＜0.15％,CaO<O.2％，MgO＜0.15％，其余杂质总和不大于0.6％的要求。
步骤2，以石油焦为还原剂，将石油焦与硅石混合加入电炉中进行冶炼，得到高品质金属硅，其中硅石与石油焦的质量比为2：1；进行冶炼时，还添加疏松剂，疏松剂为木片，硅石与疏松剂的质量比为1:0.4。
实施例2
本发明的一种全油焦冶炼金属硅的生产工艺，具体按照以下步骤实施：
步骤1，对硅石进行水洗；筛选粒度为80mm的硅石，并且该硅石的成分满足：Si02＞99.0％,Al203＜0.3％,Fe203＜0.15％,CaO<O.2％，MgO＜0.15％，其余杂质总和不大于0.6％的要求。
步骤2，以石油焦为还原剂，将石油焦与硅石混合加入电炉中进行冶炼，得到高品质金属硅，其中硅石与石油焦的质量比为2.1：1；进行冶炼时，还添加疏松剂，疏松剂为木片，硅石与疏松剂的质量比为1:0.4。
实施例3
本发明的一种全油焦冶炼金属硅的生产工艺，具体按照以下步骤实施：
步骤1，对硅石进行水洗；筛选粒度为100mm的硅石，并且该硅石的成分满足：Si02＞99.0％,Al203＜0.3％,Fe203＜0.15％,CaO<O.2％，MgO＜0.15％，其余杂质总和不大于0.6％的要求。
步骤2，以石油焦为还原剂，将石油焦与硅石混合加入电炉中进行冶炼，得到高品质金属硅，其中硅石与石油焦的质量比为2.2：1；进行冶炼时，还添加疏松剂，疏松剂为木片，硅石与疏松剂的质量比为1:0.4。
Claims (10)
1.一种全油焦冶炼金属硅的生产工艺，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1，对硅石进行水洗；
步骤2，以石油焦为还原剂，将石油焦与硅石混合加入电炉中进行冶炼，得到高品质金属硅，其中硅石与石油焦的质量比为2-2.2：1。
2.根据权利要求1所述的全油焦冶炼金属硅的生产工艺，其特征在于，在所述步骤1中，所述硅石的粒度为60mm-100mm。
3.根据权利要求1所述的全油焦冶炼金属硅的生产工艺，其特征在于，在所述步骤1中，硅石水洗后，其成分要求如下：Si02＞99.0％,Al203＜0.3％,Fe203＜0.15％,CaO<O.2％，MgO＜0.15％，其余杂质总和不大于0.6％。
4.根据权利要求1所述的全油焦冶炼金属硅的生产工艺，其特征在于，在所述步骤2中，进行冶炼时，还添加疏松剂，所述硅石与所述疏松剂的质量比为1:0.4。
5.根据权利要求1所述的全油焦冶炼金属硅的生产工艺，其特征在于，所述疏松剂为木片或玉米芯或压制秸秆或压制甘蔗渣或松塔。
6.根据权利要求1所述的全油焦冶炼金属硅的生产工艺，其特征在于，所述电炉为旋转式电炉。
7.根据权利要求6所述的全油焦冶炼金属硅的生产工艺，其特征在于，所述电炉以15Hz的频率匀速、连续旋转。
8.根据权利要求7所述的全油焦冶炼金属硅的生产工艺，其特征在于，在所述步骤2中，进行冶炼时每50min-60min捣炉一次。
9.根据权利要求8所述的全油焦冶炼金属硅的生产工艺，其特征在于，在所述步骤2中，进行冶炼时每2.5h-3h出炉一次。
10.根据权利要求9所述的全油焦冶炼金属硅的生产工艺，其特征在于，在所述步骤2中，电炉的容量为25500kVA。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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