DE2055564C3 - Verfahren zur Gewinnung von metallischem Silicium - Google Patents
Verfahren zur Gewinnung von metallischem SiliciumInfo
- Publication number
- DE2055564C3 DE2055564C3 DE19702055564 DE2055564A DE2055564C3 DE 2055564 C3 DE2055564 C3 DE 2055564C3 DE 19702055564 DE19702055564 DE 19702055564 DE 2055564 A DE2055564 A DE 2055564A DE 2055564 C3 DE2055564 C3 DE 2055564C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- silicon
- furnace
- reducing agent
- silicon dioxide
- charge
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims description 26
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 6
- 238000000605 extraction Methods 0.000 title description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 82
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Inorganic materials [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 49
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 39
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 31
- 239000003638 reducing agent Substances 0.000 claims description 20
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 10
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 claims description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 17
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 16
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 15
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N Silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 7
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 5
- 238000011068 load Methods 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000007323 disproportionation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 229910052904 quartz Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 3
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 235000000434 Melocanna baccifera Nutrition 0.000 description 1
- 241001497770 Melocanna baccifera Species 0.000 description 1
- 206010037844 Rash Diseases 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000002105 Tongue Anatomy 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000011362 coarse particle Substances 0.000 description 1
- 239000012084 conversion product Substances 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003111 delayed Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 235000011837 pasties Nutrition 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von metallischem Silicium durch Reduktion von
Siliciumdioxid mit einem kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel in einem elektrischen Elektrodenofen, wobei
eine agglomerierte Beschickung aus einem homogenen Gemisch eines teilchenförmigen, kohlenstoffhaltigen
Reduktionsmittels und teilchenförmigen! Siliciumdioxid verwendet wird, welche das kohlenstoffhaltige
Reduktionsmittel in einer Menge von K5 bis 115% der stöchiometrisch erforderlichen Menge für
die Umsetzung gemäß der Gleichung sehen den oberen und unteren Teilen des Ofens gebildet
wird. Es ist bekannt, daß die Vorgänge bei der Reduktion von Siliciumdioxid durch Kohlenstoff
mit den folgenden Gleichungen beschrieben werden können:
enthält.
Metallisches Silicium wird in elektrischen Elektrodenöfen durch Reduktion von Siliciumdioxid durch
ein kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel gewonnen, wobei metallisches Silicium und gasförmiges Kohlcnmonoxyd
entstehen. Bei der Durchführung dieses Verfahrens wird eine Beschickung verwendet, die aus
einem losen Gemisch Siliciumdioxid enthaltender Mineralien, insbesondere Quarz., und einem kohlenstoffhaltigen
Reduktionsmittel, wie Koks oder Kohle besteht: diese Beschickung wird in den oberen Teil
eines elektrischen Ofens eingeführt Im Ofen befinden
sich senkrecht angeordnete Elektroden, die gerichtet Wärme entwickeln, daß ein TcmpcalirrgeMl«· /wi-
!. | SiO. | + c — | CO |
Ί | SiO r | 2C | CO |
3. | 2SiO2 + | SiC — | - CO |
4. | SiO + | SiC — | CO |
-SiO + | |||
* SiC + | |||
-3SiO | |||
-2Si -τ |
Es wurde festgestellt, daß beim Ablauf dieser Umsetzungen
in einem elektrischen Ofen größere Mengen nach den Gleichungen 1 und 3 gebildetes, gu-^irmiges
Siliciummonoxid zwischen den oberen und linieren Teilen des Ofen' umlaufen. Die Disproportionierung
dieses gasförmigen Siliciummonoxids führt zu einer zyklischen Reduktion von Siliciumdioxid nach der
folgenden Gleichung:
2SiO
•Si + SiO,
Diese Reduktion wird als /\klisch bezeichnet, weil
Siliciumdioxid nach Gleichung I Siliciummonoxid bildet, das nach Gleichung 5 wieder in Siliciumdioxid
übergeführt wird, so daß wenigstens ein Teil des ursprünglich eingeführten Sihciumdioxids wieder
in den Anfargszustand übergeführt wird Diese zvklische
Umsetzung erhöht den Energieverbrauch bei der Gewinnung von metallischem Silicium, da die
zyklische Umsetzung exotherm verläuft und nicht notwendig ist.
Ferner wurde festgestellt, daß die Disproportionierung
von Siliciummonoxid an den Obei flächen der
festen Beschickung stattfindet. Hierdurch wird das Eindringen des Gases wenigstens teilweise beschränkt,
so daß sich die nichtreagierten Anteile im oberen Teil de Ofens anhäufen, was ein häufiges Stochern erforden.
damit de- Ofen gut arbeitet.
Es ist auch schon die Verwendung einer agglomerierten Ufenbeschickung versucht worden, jedoch
mit enttäuschenden Ergebnissen. Anscheinend findet ein pastenförmiges Verschmelzen der Beschickung
in den oberen Teilen des Ofens statt, welche den Durchgang der Gase behindert und zu störenden
Eruptionen brennbarer Gase führt, welche Silieiummonoxi
J enthalten. Gleichzeitig bildet sich in den unteren Teilen des Ofens eine Siliciumcarbidschicht aus.
Dies führt zu einem unregelmäßigen Arbeiten des Ofens, /u einem höheren Verbrauch an elektrischer
f» iin/I /11 cinpr Λ Κη·ι!ιιτι/» Ae>r AiicHmitf an
55
60 metallischem Silicium.
Es ist auch schon versucht worden, zur Beschickung des Ofens Pellets oder Briketts zu verwenden, die aus
geformten Körpern von feinverteil lern Siliciumdioxid in homogener Mischung mit den erforderlichen Mengen
des kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels bestehen. Auch hierbei waren die Ergebnisse enttäuschend,
und die Ausbeute an metallischem Silicium war verhältnismäßig niedrig. Eine verbesserte Art von
Pellets oder Brikells ist in der USA.-Patentschrift 3 2IH 153 beschrieben. Hiernach bestehen die Pellels
oder Briketts aus einem Kern, der einen tibersclniß
an Siliciumdioxid enthält. Im diesen Kern befindet sich eine /weite Schicht oder eine Schale, die einen
Überschuß an kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel
enthalt. Auch bei Verwenduni: einer solchen Beschickung
war die Ausbeute an metallischem Silicium verhältnismäßig niedrig.
Ein weiterer Versuch zur Erhöhung der Ausbeute an metallischem Silicium ist in der französischen
Patentschrift I 530 655 beschrieben. Hiernach werden zwei Drittel der stöchiomelrisch erforderlichen Menge
Siliciumdioxid und die gesamte erforderliche Mensie kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel innig /u Auglomeraten
gemischt: der Rest des Siliciumdioxid-, wird
getrennt von den Agglomeraten dem Ofen in Stücken zugegeben. Hierdurch wird zwar die Ausbeute an
metallischem Silicium gegenüber den bekannten Verfahren mit einer losen Mischung als Beschickung c\
Das in den heißeren und kühleren Gebieten des Ofens gebildete Kohlenmonoxid strömt durch die
Ofen beschickung und tritt oben aus dem Ofen aus. Das gasförmige Siliciummonoxid steigt in die oberen
Bereiche des Ofens auf, wo es bei einer Temperatur von etwa ISOO C nach der folgenden Gleichung Unproportioniert
wird:
2SiO "Si -+ SiO,
TrUt die Umsetzung nach Gleichung 10 in größerem
Ausmaß auf. so neigen Siliciumdioxid und metallisches Silicium dazu, die Beschickung zu einer pastenarligen
Masse zu verkitten. Das Siliciummonoxid
höhl, die getrennte Zugabe von stückigem Silicium- 15 hat auch die Neigung, sich mit dem Kohlenmonoxid
dioxid führt aber /ur Abtrennung des Siliciumdimids in den oberen Teilen des Ofens umzusetzen, wobei
von dem kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel inner- Siliciumdioxid und Kohlenstoff oder Siliciumcarbid
halb des Ofens, was wiederum Zi1 einem unregelmäßi- entstehen. Die Produkte dieser exothermen Umsetzen
und un'A irksamen Arbeiten des Ofens führt. zungen sind klebrig und können ebenfalls die Beschik-"
Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Ge 20 kung im oberen Bereich des Ofens verkleben, ,vodurch
vvinnung von met-'lischem Silicium, bei dem der der Ofen unwirksam arbeitet, da kein Gas hindurch-
Umlauf von gasförmigem Siliciummonoxid. der in elektrischen öfen auf die Disproportionierung von
Siliciummonoxid zurückzuführen ist, praktisch beseitigt ist.
Die ertindungsgemäße Lösung ist dadurch gekennzeichnet,
daß eine Beschickung verwendet wird, in
welcher das Siliciumdioxid einen feinen Anteil mit einer Teilchengröße von 0.3 mm und darunter und
strömen kann. Das Siliciumnonoxid kann auch mit Kohlenstoff nach der folgenden Gleichung reagieren:
11. SiO + 2C — >
SiC - CO
hindert wird. Um diese Umsetzung sicherzustellen und eine Umsetzung nach der Gleichung H) zu vermeiden,
muli im oberen Bereich des Ofens eine
Diese Umsetzung ist erwünscht, ύ-ι die hierbei
entstehenden Umsetzi:ngsprodukte nicht klebrig sind
und weil hierbei das gasförmige Siliciummonoxid
einen groben Anteil mit einer Teilchengröße /wischen 30 aufgefangen und am Austritt aus dem Ofen zu-3.1
und 12.7 mm . ifweist. daß das GewichKverhältnis sammen mn dem 'jasförmigen Kohlenmonoxid gedes
feinen Anteils zu dem groben Anteil /wischen
0.5: 1 und 2: 1 liegt und daR das S-hiittgewicht der
Beschickung zwischen 0.32 und 0.HO g cm' hegt.
0.5: 1 und 2: 1 liegt und daR das S-hiittgewicht der
Beschickung zwischen 0.32 und 0.HO g cm' hegt.
Bei einer bevorzugten Ausfühi ungs-.irm der Erfin- 35 große Oberfläche von reaktivem Kohlenstoff vorhandung
wird eine Beschickung verwendet, in wclchei das den sein, wobei die Temperatur bei 18(K) C oder
kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel eine Teilchen- darunterliegt.
größe von 0,15 mm und darunter aufweist. In den unteren Bereichen des Ofens verlaufen die
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform Umsetzungen nach den Gleichungen 8 und 9. wöbe.
der Erfindung kann eine Beschickung verwendet wer- 40 das Siliciumcarbid Ablagerungen bildet, wenn nicht
den, die nach Abzug des Lösungsmittels bis zu genügend Siliciumdioxid und Siliciummonoxid vor-
10 Gewichtsprozent Bindemittel enthält. handen sind. Im unteren Teil des Ofens ist also eine
Die Bildung von metallischem Silicium unter genügende Menge von nichtreagiertem Siliciumdioxid
stöchiometrischer Reduktion von Siliciumdioxid mit erforderlich
Kohlenstoff kann mit der folgenden Gleichung be- 45 Eine Beschickung in Form von Agglomeraten geschrieben
werden: maß der Erfindung verringert wirksam die umlaufende Menge von gasförmigem Siliciummonoxid durch
6. SiO2 + 21 -»Si t- 2CO Anreaktion nach Gleichung 9, da das Siliciumcarbid
in einer solchen Form vorliegt, die leicht bei hohen
Tatsächlich vollzieht sich die Reaktion in einem so Temperaturen mit Siliciumoxid reagiert, wobei meelektrischen
Ofen stufenweise, wobei zwei Zwischen- iHlisches Silicium und Kohlenmonoxid gebildet werprodukte
auftreten, nämlich Siliciummonoxid und den.
Siliciumcarbid. Wird beispielsweise die Beschickung Zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Ofenbe-
aus Siliciumdioxid und Kohlenstoff in den Ofen ein- Schickung wird ein Gemisch aus feinen Teilchen eines
gebracht, so reagiert das Siliciumdioxid mn dem 55 kohlenstoffhaltigen Reaukiionsmiücb. aus früheren
Kohlenstoff in dem oberen Bereich des Ofens bei Teilchen von Siliciumdioxid, aus feinen Teikhen von
Temperaturen von etwa 1800 C oder darunter nach Siliciumdioxid und .. /s einem Aufblähungsmitte! hergestellt.
Der Anteil an feinen Teilchen von Siliciumdioxid sollte hoch genug sein, um mit dem gesamten
60 vorhandenen Kohlenstoff unter Bildung von Siliciumcarbid nach der Gleichung 7 zu reagieren. Der grobe
Anteil sollte in genügenden Mengen vorhanden sein, um mit Siliciumcarbid unter Bildung von metallischem
Silicium nach den Gleichungen 8 und 9 zu reagieren. 65 Das setzt voraus, daß das Gevvichlsverhältnis von
8. 2SiO2 + SiC «3SiO + CO feinteiligem Siliciumdioxid zu grobteiügem Siliciumdioxid
zwischen 0,5:1 und 2:1 liegt. 9 Si(J + SiC *2Si t CO Dann wird das Gemisch mit Hilfe eines Bindemittels
der folgenden Gleichung:
7.
3 C + SiO, 'SiC + 2CO
In den unteren Bereichen des Ofens bei Temperaturen von etwa 2000 C finden die Umsetzungen nach
den folgenden Gleichungen statt:
2 055
agglomeriert, um zu einem Endprodukt /u kommen,
das ein Schüttgewichi /wischen 0.32 und 0.80 s: cm",
vorzugsweise von etwa 0.4!) g cm' aufweist. Das Endprodukt sollte so fest sein. daiJ es,ohne zu zerfallen,
mechanisch gehandhabt werden kann.
Als Füllstoff geringer Dichte können beliebige Füllstoffe gewühlt werden: die Auswahl wird von der
Erhältlichkeit, den Kosten, der chemischen Reinheit,
der leichten Verwendbarkeit und dem Gehalt an Kohlenstoff beeinflußt. Das Haupterfordernis ist eine
ausreichend niedrige Dichte, so daß nach Zugabe der anderen Bestandteile des Gemisches die Beschickung
ein Schüttgewicht zwischen 0.32 und 0.80 g cm' aufweist.
Die Teilchen des groben AüieiS-Je. °:iiciumdioxids
sollten Durchmesser zwischen 3 1 ' .. id !2,7 mm besitzen.
Die Teilchen des feine· Ar.ieils des Siliciumdioxids
sollten Durchmesser jh 0,3 mm und darunter,
vorzugsweise von 0,15 .m und darunter aufweisen.
Der Anteil an grobk." jem Siliciumdioxid sollte
/wischen 33 und 67%. der Anteil an feinteiligem Siliciumdioxid zwischen 67 und 33% der Gesami
menge des Siliciumdioxids liegen.
Das kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel kann Teilchendurchmesser von 0.15 mm oder darunter aufweisen.
Kohle. Koks u. dgl. sind geeignete kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel und sollten in solchen Mengen
zugegen sein, daß die Reduktion von Siliciumdioxid nach Gleichung 6 ablaufen kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung enthalt die Beschickung das kohlenstoffhaltige Reduktionsnnttel
in einer Menge von 85 bis 115% von der stöchiometrisch zur Reduktion von Silicium gemäß der Gleichung
6.
SiO, + 2C
Si + 2CO
35
erforderlichen Menge.
Beim netrieb eines Ofens, in welchem ein Teil des
metallischen Siliciums oder seiner Oxide mit dem 4c Rauch aus dem oberen Teil des Ofens entweicht, kann
es vorteilhaft sein, die Menge des kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels zwischen 85 und 100% der stöchiomeirisch
erforderlichen Menge zu halten. Wenn aber andererseits ein Teil des kohlenstoffhaltigen Reduktionsmitteis
beim Eindringen in den Ofen abbrennt, sind 100 bis 115% der stöchiometrisch für die
Reduktion von Siliciumdioxid erforderlichen Menge notwendig.
Ein Bindemittel kann ohne Zurechnung des Lösungsmittels in Mengen bis /u 10% der Ofenbeschickung
zugesetzt werden.
Die Größe der Agglomerate kann innerhalb eines weiten Bereichs schwanken w« anch von den Ahme:,
sungen des Ofens abhängt. Die Abmessung in der ^ einen Richtung sollte aber so beschränkt werden,
daß in den oberen Bereichen des Otens. in denen die Temperatur am niedrigsten ist. eine vollständige I imseizung
nach Gleichung 7 stattfindet. Hierfür muß die Beschickung eine ausreichende Oberfläche besitzen. J10
die den hohen Temperaturen in den oberen feilen tk-s
Ofens ausgesetzt wird. Durch Herabsetzung der AS
messungen der Beschickung in einer Dimension kann die geeignete Oberfläche der Beschickung crreichi
werden hCi
Beim Zusammenmischen der feinen und groben Siliciumdioxid-Anicilc mil lcilchenförmiger Kohle
einem I üllsinff geringer 'Dichte und einem Bindemittel
entsteht ein stöchioinetrisches Gemisch mit geringem
Schütttiewicht. aus welchem in elektrischen öfen mich
Gleichung SiO, f 2C »Si t- '.CO vvi-ks.im metallisches
Silicium gewonnen weiden kann Beim Einbringen dieser Agglomerate geringen Schütigewichts
m den Ofen setzt sich die Hauptmenge des
feinen Anteil des Siliciumdi-ixids mit dem kohlenstoffhaltigen
Reduktionsmittel unter Bildung von Siliciumcarbid und Kohlenmonoxid in den .ineren
Zonen des Ofens um. wo die Temperatur bei etwa
1800 C liegt. Die Hauptmenge des groben Anteils des Siliciumdioxids wandert in die tieferen Zonen Jes
Ofens, uo die Temperatur bei etwa 20!)(i C liegt Hier
setzt sich das grobteiligere Siliciumdioxid mit dem hei
tieferen Temperaturen entstandenen Siliciumcarbid um. Es entsteht hierbei Siliciummonoxid. das bei höheren
Temperaturen mit Siliciumcarbid reagiert, und zwar in den unteren Zonen des Ofens, w metallisches
Silicium entsteht. Das Entweichen von Silicimnnonoxid
in die oberen Bereiche des Ofens wird folglich
verhindert. Die erhöhte Au«." ule an metallischem
Silicium bei Verwendung des ;rfinduni!v.vmal.ten
Aüglomerats ist teilweise auf eine we ;Miihche Verhinderung
des Umlaufs von gasförmigem Siliciuminonoxid durch Unterdrücken der Umsetzung nach
Gleichung 5 und durch eine stärkere Ausnutzung n Siliciummonoxid nach Gleichung 9 zurückzuführen.
Dadurch wird auch die Tür die Gewinnung von metallischem Silicium erforderliche Energie verringert.
Zur Verwendung in einem einphasigen mit zwei Elektroden ausgestatteten elektrischen Ofen mil einer
Leistungsaufnahme von 40 kW wurden die folgenden Stoffe miteinander gemischt:
1. 37.0 Gewichtsteile von feinverteihem Siliciumdioxid mit Teilchendurchmessern von 0,075 mm
oder darunter;
2. 28.1 Gewichisteile von grobem Siliciumdioxid
mit Teilchengrößen von s'wa 6,35 χ 3.175 mm:
3. 28.2 Gewichtsteile einer Kohle mit XO"υ gebundenem
Kohlenstoff und mit Teilchendurchmessern von 0,075 mm oder darunter:
4. 6.6 Gewichisteile trockenes Stroh mil Langen von etwa 25.4 mn.:
5. 30 Gewichlsleile einer Lösung eines Bindemittels aus 7% Lignin-Fcsistofien und 9.V0 Wasser
Diese Stoffe wurden vorgemischt und aus einem Extruder mit einem Durchmesser von 152.4 mm
extrudiert. wobei Extrudatc mil einem Querschnitt von 15.875 mti" und verschiedenen Längen bis etwa
iötin ciiiaiien vuruen !Nach gutem Trocknen hatte
das Gemisch ein Schüttgewichi von etwa 0.40 g cm1. Das trockene Gemisch wurde in den elektrischen
Ofen eingebracht, der aus einem gut isolierten GraphiltiegcJ
wit einem Durchmesser von 254 mm und einer Tiefe von 254 mm bestand. Im Ofen waren zwei
senk rech langeordnete diskontinuierliche G laplnulck
irodcn mi( einem Durchmesser von 38.1 mm angcnnlncl.
Hin typischer Schmelzversuch erforderte einen
ununterbrochenen Bmrieb von elwa 8 Stunden /um
Vergleich wurde melaüisehesSiliimm ungleichen
< Men und n;:i.h einer;) gleichen Vcifahren gcwoiiiien mn
dem I 'nterschicd. daüein übliches loses Bc*.Im kim^
gemisch Him verschiedene andere agglonieneiu
< ic mische an Stelle des crlinduniisgcmallcn Beschu kiiii:-
gemisches'eingesetzt wurden. Die Tabelle I zeigt die zugegeben wurde Be. diesem Gemisch Wiirden dic
Zusammensetzung dieser verschiedenen Gemische. extrudieren Agglomerate m.t losem grobem Quarz
Das Gemisch Λ ist ein übliches loses Beschicktmgs- gemischt und dann in den Ofen gegcböfK D s Ge-
gcmisch Das Gemisch B hatte dieselbe Zusammen- misch C ist ein slochiomcirisches Agglomerat nach
*Z£' wie oben beschrieben, mit der Ausnaini.c. S ^^^^a^i^ZT'^^
daß der Anteil an grobem Quarz dem Ofen lose scheibenftrm.gcn Pclletis.erer hergestellt. Das- Ge-
titul nich! kombiniert mit den anderen Bestandteilen misch D ist ein crfmdungsgemaßes.
Qu-.it/
'icmisih
Λ S4S I ι 12.7 6.35 mm
H IX s ; 0,075 mm und weniger
( 373 I 0.075 mm und weniger
I) hergestellt wie im Beispiel gezciut
27.5
2X.0
2X.0
(iröüc
6,35 3.175 mm 6.35 λ. 175 mm
(icmiM.li
Kohle
Strt-h
{ictvichtspui/cnl
(ι ro Uc
28.9
28J
12.7 6.35 mm 0.075 ran und weniger
0.075 mm und weniger
D : hergestellt wie im Beispiel gezeigt
5.1
6.6
6.6
Große
12.7 mm D 12,7 mm D
< ionisch
A
B
C
D
B
C
D
Gcwuhlspro/cnl
18.0 Cirößc
18.0 Cirößc
38.1 · 12.7 mm -
! hergestellt wie im Beispiel gezeigt Schüttgewichi
(g/cmJ)
0.39 0.56
In der labeile II ist der Verbrauch an elektrischer
Energie je Kilogramm des gewonnenen metallischen
Siliciums angegeben. Ferner .si die Ausbeute
an metallischem Silicium in Prozenten fur ,ede Art dieser Beschickung aufgefiihrt. D1C Werte sind
Mittelwerte aus je zwei Abstichen, d.e nach dem Anlauf während 4 Stunden abgezogen wurden Die
Tabelle Il zeigt, daß bei einer erfindungsgemaßcn
Beschickung die höchste Ausbeute an metallischem Silicium erhalten wird, während gleichzeitig am
wenigsten elektrische Energie verbraucht wird D.ese
Herabsetzung der verbrauchten elektrischen Energie zusammen mit der höchsten Sihciumausbeuie ,uhrt
fernerhin zu einem erheblich geringeren Verbrauch der Elektroden.
Die verbesserten Ergebnisse beruhen auf der örtlichen Homogenität der Agglomerate, die ein praktisch
stöchiometrisches Gemisch von Siliciumdioxid und Kohle enthalten, durch welche eine Nutzbarmachung
des als Zwischenprodukt anfallenden SiIiciummonoxids nach der Gleichung 9 möglich wird.
Zusätzlich enthalten die Pellets noch gewiss*· Mengen
von nichtreagiertem Siliciumdioxid eingeschlossen,
wobei die Umsetzung dieses Siliriumdioxids verzögert
wird, bis es die untere heißeste Zone des Ofens erreicht, wobei die Gewinnung von Metall nach den
Gleichungen 8 und 9 wirksam stattfindet.
Gemisch
A
B
C
D
B
C
D
Volt
68
68
69
68
69
71
Amp
518
527
554
533
527
554
533
Tabelle | II | fcW |
fcWSl | k WSl.-St. | 35,8 |
126 | 35,8 | 39.7 |
152 | 38,9 | 40,2 |
148 | 40.5 | 39,2 |
123 | 37,8 | |
JcWSt
26.1 22,0 21,6 17.5
Ausbeute (% Si)
61,7 70,3 69,7 76.7
609 627/370
Claims (3)
1. Verfahren zur Gewinnung von metallischem Silicium durch Reduktion von Siliciumdioxid mit
einem kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel ;.i einem elektnschen Elektroden ofen, wobei cine
agglomerierte Beschickung aus einem homogenen Gemisch eines teilchenförmigen, kohlenstoffhaltigen
Reduktionsmittels und teilchenförmigen! Sill- ίο
ciumdioxid verwendet wird, welche das kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel in einer Menge von
85 bis 115% der stöchiomclrisch erforderlichen Menge für die Umsetzung gemäß der Gleichung
SiO, + 2C -Si + 2CO '5
enthält, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Beschickung verwendet wird, in welcher das Siliciumdioxid einen feinen Anteil mit einer Teilchengröße
von 0.3 mm und darunter und einen groben Anteil mit einer Teilchengröße zwischen
3.1 und 12.7 mm aufweist, daß das Gewichtsverhältnis des feinen Anteils zu dem groben Anteil
zwischen 0.5 : 1 und 2 : I liegt und daß das Schüttgewicht der Beschickung zwischen 0.32 und
Ö.80 g cm3 liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet,
daß eine Beschickung verwende' wird, in welcher das kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel
eine Teilchengröße von 0,15 mm und darunter aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Beschickung verwendet
wird, die nach Abzug des Lösungsmittels bis zu 10 Gewichtsprozent Bindemittel enthält.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US87822969A | 1969-11-19 | 1969-11-19 | |
US87822969 | 1969-11-19 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2055564A1 DE2055564A1 (de) | 1971-05-27 |
DE2055564B2 DE2055564B2 (de) | 1974-01-03 |
DE2055564C3 true DE2055564C3 (de) | 1976-07-01 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2211842C3 (de) | Anwendung des Verfahrens zur Gewinnung von metallischem Silicium auf die Herstellung von Ferrosilicium | |
LU86379A1 (de) | Verfahren zur herstellung von silicium oder ferrosilicium in einem elektroniederschachtofen und fuer das verfahren geeignete rohstoff-formlinge | |
DE2016837B2 (de) | Verfahren zur Herstellung von teilchenförmiger Aktivkohle | |
DE2055564C3 (de) | Verfahren zur Gewinnung von metallischem Silicium | |
DE2165595C3 (de) | Gesintertes Pellet und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE1177602B (de) | Verfahren zur Vermeidung des Festsetzens oder Verklemmens von Formkoks in Horizontalkokskammeroefen | |
DE2055564B2 (de) | Verfahren zur Gewinnung von metallischem Silicium | |
DE2013038A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Kupfer oder Silber enthaltenden Wolfram- und/oder Molybdän-Pulverzusammensetzungen | |
DE1910147C3 (de) | Verfahren zur Direktreduktion von eisenoxydhaltigen Materialien im Drehrohrofen | |
DE278061C (de) | ||
DE2201276C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von Silicium oder Siliciumlegierungen | |
DE860866C (de) | Verfahren zur Herstellung einer Aluminium-Silicium-Vorlegierung im elektrothermischen Ofen | |
DE2106769A1 (de) | Verfahren und Herstellen von Gießereikoks | |
DE941392C (de) | Verfahren zur Gewinnung von Zink aus oxydischem zinkhaltigem Material mit kohlenstoffhaltigen Reduktionsmitteln im Lichtbogenofen | |
DE538760C (de) | Herstellung von Alkalioxyd | |
DE4126254C2 (de) | Verfahren zur Erzeugung von Silicium durch Reduktion von Quarz im Elektroniederschachtofen | |
AT119016B (de) | Verfahren zur Durchführung elektrothermischer Prozesse. | |
AT56382B (de) | Verfahren zur Darstellung von Metallen aus Erzen. | |
DE1103292B (de) | Verbesserte Brennstoffmischung zum Herstellen von Giessereikoks | |
DE4126255C2 (de) | Verfahren zur Erzeugung von Silicium durch Reduktion von Quarz im Elektroniederschachtofen | |
DE562757C (de) | Russhaltige Kautschukmischung | |
DE1471120B2 (de) | Elektrodenmasse für die Herstellung selbstbackender Elektroden mit verbesserten Absandungseigenschaften für die schmelzflußelektrolytische Aluminiumerzeugung | |
DE865719C (de) | Verfahren zur Herstellung von feuerfesten Graphitgegenstaenden, insbesondere Schmelztiegeln | |
DE1249839B (de) | Verfahren zur Herstellung von zellförmigem Siliciumdioxyd | |
DE925345C (de) | Verfahren zum Entfernen von anorganischen Verunreinigungen, ins-besondere von Eisen-, Silicium- und Titanverbindungen, aus Stoffen mit hohem Kohlenstoffgehalt, wie Koks oder Anthrazit |