CN114046670A - 一种提高工业硅冶炼造渣排渣效率的排渣剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种提高工业硅冶炼造渣排渣效率的排渣剂及其制备方法。该排渣剂包括以下重量比的主料：氧化钙与碳质粉料=1~3：1~3。所述排渣剂的制备方法，其特征在于，首先将氧化钙破碎至粒度≤3mm备用，将NaOH及固化剂分别配制成25‑50%的NaOH溶液及1.1‑2.1%的固化剂溶液，并将二者混合均匀，然后加入破碎好的氧化钙与木炭粉、石油焦粉与干粉粘结剂的混合料中混匀，再在料仓内充分搅拌，物料在自身重力作用下进入压球系统冷压成球团并干燥即得。本发明提供的碳、钙球团取代了传统工艺中的大颗粒石灰石，排渣效果较传统方法明显改善，产渣率由10.04%提高到12.94%，提高2.9个百分点，因炉内排渣效果好，炉况改善，产量明显提高，平均日产量由49.399吨/天提高到51.822吨/天，提高2.423吨。

Description

一种提高工业硅冶炼造渣排渣效率的排渣剂及其制备方法

技术领域

本发明属于工业硅冶炼技术领域，具体涉及一种提高工业硅冶炼造渣排渣效率的排渣剂及其制备方法。

背景技术

工业硅是以硅石为原料，碳质原料为还原剂，在矿热炉内高温还原熔炼而得的产品。在工业硅冶炼过程中，常用还原剂有木炭、石油焦、洗精煤，木炭因其具有固定炭高、比电阻高、杂质含量低的特性，一直被用做工业硅冶炼优选的还原剂，但受生态环境保护政策的影响，木炭被禁止生产，工业硅生产企业只能探索并采用非木质还原剂进行冶炼生产，然而随着煤焦用量的增加，带入的铝、钙等杂质也随着增加，在冶炼过程中未被还原的SiC和SiO₂、CaO、Al₂O₃等氧化物形成半熔融物，这些熔融物不但熔点较高，而且黏度大流动性差，出炉时不易从炉内排出，存积在炉膛底部，造成炉膛底部熔渣堆积而上涨，电极上抬炉况恶化，产量和质量受到影响。现有技术主要采用集中附加石灰石或氟化钙的方法进行洗炉，具体是将石灰石加入电炉三角区和电极根部，在出硅前分2-3次加入，每次加入量控制在400-500kg，石灰石或氟化钙加入总量控制在1-1.5吨。由此可见，每炉硅出硅前的排渣剂加入量大，成本高，而且需要分3次加入，工作量大。

因此，如何通过合理有效的排渣剂及洗炉方法，有效提高炉渣排除效率是工业硅生产企业提产提质增效亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种提高工业硅冶炼造渣排渣效率的排渣剂，本发明的第二目的是提供所述排渣剂的制备方法，本发明的第三目的是利用排渣剂进行工业硅冶炼的方法。

本发明的第一目的是这样实现的，一种提高工业硅冶炼造渣排渣效率的排渣剂，其特征在于，包括以下重量比的主料：氧化钙与碳质粉料=1~3：1~3。

本发明的第二目的是这样实现的，所述排渣剂的制备方法如下：先将氧化钙破碎至粒度≤3mm备用，然后将NaOH及固化剂分别配制成25-50%的NaOH溶液及1.1-2.1%的固化剂溶液后，混合，加入至破碎好的氧化钙与木炭粉、石油焦粉与干粉粘结剂的混合料中混匀，再在料仓内充分搅拌物料在自身重力作用下进入压球系统后冷压成球团并干燥即得。

本发明的第三目的是这样实现的，一种工业硅的冶炼方法，是按照排渣周期，在下一炉出硅前2小时将所述排渣剂添加在电炉三角区和/或电极底部，每次附加量控制在300-600kg，每次洗炉加入总量控制在0.8-1吨。

本发明所用造渣剂主要成份是氧化钙，与现有技术的区别主要是钙的存在形式不一样，现有技术使用的钙是以碳酸钙（CaCO₃）存在，含钙量较低，为35-40%，粒度为20-50mm。本发明所用造渣剂钙以氧化钙(CaO)形式存在，含钙量较高，为58-60%，为小于3mm的颗粒物料。碱性的氧化钙与粘渣中熔点较高的酸性氧化物SiO₂、Al₂O₃结合,形成低熔点的、流动性良好的炉渣,由于渣量的增大和其流动性的改善，从而使炉渣容易从炉内排出。木炭粉和石油焦粉则对熔渣中SiO₂、Al₂O₃、CaO进行还原，一方面有利于降低渣量，另一方面有助于渣粘度的降低和渣的快速排除。

本发明的有益效果为：

1）本发明利用碳酸盐熔点低、流动性好的特点，首次采用碳、钙球团做排渣剂，与现有技术比有三方面优势：一是所用氧化钙含钙量较高，可以减少单次洗炉排渣时造渣剂加入量，减少职工劳动强度；二是氧化钙是预先破碎成3mm以下的小粒度物料，与现有技术加入20-50mm石灰石相比，反应速度快，反应时间短，保证了造渣剂在较短时间内与融渣进行充分反应，为提高排渣效率提供重要保障。三是与单一加入钙质造渣剂比，碳、钙球团新增还原剂，在对熔渣进行破坏的同时，为熔渣中未反应的氧化物提供还原剂，融渣中氧化物可得到有效还原，为进一步提高渣的流动性，减少渣量提供保障。

2）本发明采用碳钙渣剂进行排渣，解决了工业硅冶炼大量使用煤焦而带来的渣熔点高、粘度大和微量元素升高导致产品质量下降等问题，实现了高煤焦工业硅冶炼生产，取得了传统硅冶炼木炭操作技术的重大突破。

3）本发明提供的碳、钙球团排渣剂取代了传统工艺中的大颗粒石灰石，炉料的透气性好，且排渣剂含钙量较传统排渣剂高，排渣效果较传统排渣方法明显改善，产渣率由10.04%提高到12.94%，提高2.9个百分点，因炉内排渣效果好，炉况改善，产量明显提高，平均日产量由49.399吨/天提高到51.822吨/天，提高2.423吨。

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更或改进，均属于本发明的保护范围。

本发明一种提高工业硅冶炼造渣排渣效率的排渣剂，包括以下重量比的主料：氧化钙与碳质粉料重量比为1~3：1~3。

所述碳质粉料包括下重量比的成分：木炭粉与石油焦粉重量比为0.5~2:0.5~1。

所述排渣剂还包括以下辅料：干粉粘结剂、NaOH 以及固化剂。

所述干粉粘结剂、NaOH以及固化剂的重量分别为主料总重的7-9%、1.2-1.6%和0.05-0.07%。

所述干粉粘结剂为市售GY干粉粘结剂。

所述固化剂为与GY干粉粘结剂配合使用的固化剂。

本发明还提供了所述排渣剂的制备方法，具体方法如下：先将氧化钙破碎至粒度≤3mm备用，然后将NaOH及固化剂分别配制成25-50%的NaOH溶液及1.1-2.1%的固化剂溶液后，混合，加入至破碎好的氧化钙与木炭粉、石油焦粉与干粉粘结剂的混合料中混匀，再在料仓内充分搅拌物料在自身重力作用下进入压球系统后冷压成球团并干燥即得。

所述球团尺寸为长：宽：厚=70-90mm:40-60mm:30-40mm，压球系统压力为10-15MPa。

本发明另外还提供了一种工业硅的冶炼方法，是按照排渣周期，在下一炉出硅前2小时将所述排渣剂添加在电炉三角区和/或电极底部，每次附加量控制在300-600kg，加入量控制在0.8-1吨。

所述排渣周期为7-15天。

以下结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

一种提高工业硅冶炼造渣排渣效率的排渣剂的制备方法，具体步骤如下：将500kg氧化钙破碎成粒径为3mm的微粒、250kg木炭粉、250kg石油焦粉混合均匀后，加入70kgGY煤球团干粉粘结剂，混匀得到混合料。称取12kg NaOH、0.5kg固化剂，分别配置成25%的NaOH溶液及1.1%的固化剂溶液。将NaOH溶液及固化剂溶液混合后加入至混合料中，并送至料仓内充分搅拌，最后进入压球系统后在10MPa压力下冷压成90mm:40mm:40mm球团，风干得到目标排渣剂。

每7天，在出硅前2小时将800kg上述排渣剂分两次添加在电炉三角区和/或电极底部进行洗炉排渣。

结果：排渣顺畅，产渣率由10.04%提高到12.94%，提高2.9个百分点，因炉内排渣效果好，炉况改善，产量明显提高，平均日产量由49.399吨/天提高到51.822吨/天，提高2.423吨。

实施例2

一种提高工业硅冶炼造渣排渣效率的排渣剂的制备方法，具体步骤如下：将500kg氧化钙破碎成粒径为2mm的微粒、500kg木炭粉、500kg石油焦粉混合均匀后，加入120kgGY煤球团干粉粘结剂，混匀得到混合料。称取22kg NaOH、0.9kg固化剂，分别配置成40%的NaOH溶液及1.6%的固化剂溶液。将NaOH溶液及固化剂溶液混合后加入至混合料中，并送至料仓内充分搅拌，最后进入压球系统后在15MPa压力下冷压成80mm:50mm:35mm球团，风干得到目标排渣剂。

每10天，在出硅前2小时将100kg上述排渣剂分2次添加在电炉三角区和/或电极底部进行洗炉排渣。

结果：排渣顺畅，产渣率由10.04%提高到12.77%，提高2.7个百分点，因炉内排渣效果好，炉况改善，产量明显提高，平均日产量由49.399吨/天提高到51.299吨/天，提高1.9吨。

实施例3

一种提高工业硅冶炼造渣排渣效率的排渣剂的制备方法，具体步骤如下：将500kg氧化钙破碎成粒径为3mm的微粒、1000kg木炭粉、350kg石油焦粉混合均匀后，加入167kgGY煤球团干粉粘结剂，混匀得到混合料。称取29.5kg NaOH、1.2kg固化剂，分别配置成50%的NaOH溶液及2.1%的固化剂溶液。将NaOH溶液及固化剂溶液混合后加入至混合料中，并送至料仓内充分搅拌，最后进入压球系统后在12MPa压力下冷压成80mm:60mm:40mm球团，风干得到目标排渣剂。

在出硅前2小时将900kg上述排渣剂分3次性添加在电炉三角区和/或电极底部进行洗炉排渣。

结果：排渣顺畅，产渣率由10.04%提高到12.81%，提高2.8个百分点，因炉内排渣效果好，炉况改善，产量明显提高，平均日产量由49.399吨/天提高到51.482吨/天，提高2.083吨。

实施例4

一种提高工业硅冶炼造渣排渣效率的排渣剂的制备方法，具体步骤如下：将500kg氧化钙破碎成粒径为2.5mm的微粒、250kg兰炭粉、500kg焦炭粉混合均匀后，加入100kg GY煤球团干粉粘结剂，混匀得到混合料。称取18.75kg NaOH、0.8kg固化剂，分别配置成35%的NaOH溶液及1.8%的固化剂溶液。将NaOH溶液及固化剂溶液混合后加入至混合料中，并送至料仓内充分搅拌，最后进入压球系统后在11MPa压力下冷压成70mm:60mm:30mm球团，风干得到目标排渣剂。

每7天，在出硅前2小时将800kg上述排渣剂分两次添加在电炉三角区和/或电极底部进行洗炉排渣。

结果：排渣顺畅，产渣率由10.04%提高到12.36%，提高2.3个百分点，因炉内排渣效果好，炉况改善，产量明显提高，平均日产量由49.399吨/天提高到51.617吨/天，提高2.218吨。

实施例5

一种提高工业硅冶炼造渣排渣效率的排渣剂的制备方法，具体步骤如下：将500kg氧化钙破碎成粒径为2.5mm的微粒、500kg木炭粉、250kg焦炭粉混合均匀后，加入115kg GY煤球团干粉粘结剂，混匀得到混合料。称取18kg NaOH、0.8kg固化剂，分别配置成40%的NaOH溶液及1.8%的固化剂溶液。将NaOH溶液及固化剂溶液混合后加入至混合料中，并送至料仓内充分搅拌，最后进入压球系统后在14MPa压力下冷压成80mm:50mm:35mm球团，风干得到目标排渣剂。

每7天，在出硅前2小时将100kg上述排渣剂分3次添加在电炉三角区和/或电极底部进行洗炉排渣。

结果：排渣顺畅，产渣率由10.04%提高到12.11%，提高2.1个百分点，因炉内排渣效果好，炉况改善，产量明显提高，平均日产量由49.399吨/天提高到51.327吨/天，提高1.928吨。

Claims (9)

1.一种提高工业硅冶炼造渣排渣效率的排渣剂，其特征在于，包括以下重量比的主料：氧化钙与碳质粉料=1~3：1~3。

2.根据权利要求1所述排渣剂，其特征在于，所述碳质粉料包括下重量比的成分：木炭粉、石油焦粉=0.5~2:0.5~1。

3.根据权利要求1所述排渣剂，其特征在于，还包括以下辅料：干粉粘结剂、NaOH 以及固化剂。

4.根据权利要求3所述排渣剂，其特征在于，所述干粉粘结剂、NaOH以及固化剂的重量分别为主料总重的7-9%、1.2-1.6%和0.05-0.07%。

5.根据权利要求3所述排渣剂，其特征在于，所述干粉粘结剂为市售GY干粉粘结剂。

6.权利要求1至5任意一项所述排渣剂的制备方法，其特征在于，首先将氧化钙破碎至粒度≤3mm备用，将NaOH及固化剂分别配制成25-50%的NaOH溶液及1.1-2.1%的固化剂溶液后，混合，然后加入破碎好的氧化钙与木炭粉、石油焦粉与干粉粘结剂的混合料中混匀，再在料仓内充分搅拌，物料在自身重力作用下进入压球系统后冷压成球团并干燥即得。

7.根据权利要求6所述制备方法，其特征在于，所述球团尺寸为长：宽：厚=70-90mm:40-60mm:30-40mm，压球系统压力为10-15MPa。

8.一种工业硅的冶炼方法，其特征在于，按照排渣周期，在下一炉出硅前2小时将权利要求1所述排渣剂添加在电炉三角区和/或电极底部，每次附加量控制在300-600kg，加入量控制在0.8-1吨。

9.根据权利要求9所述冶炼方法，其特征在于，所述排渣周期为7-15天。