JPH09501133A - 白色マイクロシリカの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、SIO₂供給源と固体の炭素質還元剤とを含有する装填材料を用いてフェロシリコン又はシリコンを製造する溶錬炉中で65〜90％の光反射率を有するマイクロシリカを製造する方法であってマイクロシリカを溶錬炉から出る排ガスから回収するマイクロシリカの製造方法において、溶錬炉に供給した固体の還元剤は製造したマイクロシリカ１kg当り1.25kg以下の量の揮発性物質を含有し、装填材料より上方の溶錬炉内のガス雰囲気の温度を500℃以上に保持する、マイクロシリカの製造方法に関する。

Description

【発明の詳細な説明】 白色マイクロシリカの製造方法 技術分野 本発明は、高い光反射率即ち白色度を有するマイクロシリカの製造方法に関す る。 背景技術 マイクロシリカは、SiO₂−供給源と１種又はそれ以上の固体の炭素質還元剤と を含有してなる装填材料を反応させてフェロシリコン又はシリコンにする電気的 な作用による還元炉中でフェロシリコン又はシリコンを製造する際の副生物とし て通常製造される。この方法によると、還元炉内の反応帯域で中間体生成物とし てガス状のSiOが形成され、このガスは装填材料を通って上方に進行する。SiOガ スの一部は反応帯域より上方にある冷却器で凝縮され、然るにSiOガスの残りの 部分は装填材料から抜け出し、装填材料より上方の炉内で空気の供給により酸化 されしかも粒状の非晶質SiO₂を形成する。次いで粒状のSiO₂は炉の排ガスからフ ィルター中に通常はバッグハウスフィルター中に回収される。この様にして製造 されたマイクロシリカは実質的に0.02〜0.5ミクロンの粒度を有し、個々の粒子 は基本的には球状を有する。最近20年間の間にマイクロシリカは、コンクリート 、耐火性材料、セラミック材料、油井の接合スラリー、プラスチック材料、紙等 における添加材料としてその用途が増大されつゝある。 前記の従来法によりフェロシリコン及びシリコンを製造するに際しては、約65 重量％の石炭と残分がコークス及び場合によってはウッドチップである混合物よ りなる炭素質の還元材料を通常用いる。これはフェロシリコン及びシリコンの生 産率及び収率に関して最良の可能な炉操作を与えると示された混合物である。 この従来法によって回収されたマイクロシリカは、黒色のフェルトが零の反射 率を有しBaSO₄が98.6の反射率を有すると定義した方法によって測定すると30〜5 0の反射率を有する。かくして製造したマイクロシリカは比較的暗色を呈し、こ れは白色生成物を必要とする用途にマイクロシリカを用いようとする場合には問 題となる。マイクロシリカがかゝる低い反射率を有する理由は、主としてマイク ロシリカ粒子が３重量％までの量で炭素を含有するからである。 以下の表１は75％のフェロシリコンを製造する還元炉で常法により製造したマ イクロシリカの化学組成及び若干の他の特性を示す。 反射率が低いマイクロシリカに伴なう問題は２つの仕方で試みられ且つ解決さ れた。１つの方法によると、フェロシリコン及びシリコンを製造する電気溶錬炉 で副生物として得られたマイクロシリカを900℃以下の温度で流動床中で加熱処 理してマイクロシリカ中に含有される炭素を燃焼させる。この方法は日本特許公 告第11559／84号に記載されている。別の方法によると、SiO₂及びＳｉよりなる 装填材料から言わゆるマイクロシリカ発生器でマイクロシリカを製造する。この 方法では、マイクロシリカに加えて少割合のシリコンが生産される。前記 の２つの従来法とも欠点がある。マイクロシリカの加熱処理では、きわめて高価 でしかも制御するのが困難である追加の工程を意図するものである。温度及び滞 留時間を厳格に調節しないと、非晶質SiO₂粒子の一部は結晶質状態に転化される ものであり、これは完全に異なった特性の生成物を与える。更に、結晶質のSiO₂ は健康上有害となる。マイクロシリカ発生器でマイクロシリカを製造することは きわめて高価でありしかも高い生産能力のあるマイクロシリカ発生器を設計する ことは困難である。 発明の開示 即ち、従来法の欠点を克服したマイクロシリカの製造方法を提供する必要があ る。 従って本発明はSiO₂供給源と固体の炭素質還元剤とを含有してなる装填材料を 用いてフェロシリコン又はシリコンを製造する溶錬炉中で65〜90％の光反射率を 有するマイクロシリカを製造する方法であってマイクロシリカを溶錬炉から出る 排ガスから回収するマイクロシリカの製造方法において、溶錬炉に供給した固体 の還元剤は製造したマイクロシリカの１kg当り1.25kg以下の量の揮発性物質を含 有し、装填材料より上方にある溶錬炉内のガス雰囲気の温度を500℃以上に保持 することを特徴とするマイクロシリカの製造方法に関する。 固体の還元剤中の揮発性物質の量は、製造したマイクロシリカ１kg当り1.0kg 以下に保持するのが好ましく、溶錬炉装入材料より上方にあるガス雰囲気の温度 は600 ℃以上に維持するのが好ましい。最良の結果を得るには還元剤中の揮発性物質の 量は、製造したマイクロシリカ１kg当り0.5kg以下に保持する。 本発明の方法によってフェロシリコン又はシリコンの収率を低下させないのと 同時に大いに高い反射率のマイクロシリカを製造できることが驚くべきことには 見出された。かくして本発明によると、大いに高い反射率のマイクロシリカは、 還元剤混合物中のコークスと石炭との割合を変化させることにより且つ溶錬炉内 の装填材料より上方の温度を500℃以上に保持することにより製造できる。 石炭はコークスよりも実質的に高い揮発性物質含有量を有するので、実際には 還元剤混合物中の石炭の量を低下させ且つコークスの量を増大させるものである 。特に好ましい具体例によると、還元剤は完全にコークスよりなる。 本発明によると、製造したマイクロシリカの他の特性を変化させないと同時に 90までの白色度を有するマイクロシリカを製造するのに成功し、且つマイクロシ リカの製造経費は慣用の還元剤混合物を用いてマイクロシリカを製造する時より も実質的に高くない。 実施例１ 環状の断面を有し且つ３個の自焼成式炭素電極を備えた43ＭＷ電気溶錬炉中で 、SiO₂供給源として珪岩及び還元剤として100％コークスよりなる装填材料を用 いて 75％FeSiを製造した。コークスは5.2重量％の揮発性物質含有量を有した。 装填材料を１時間当り18.27トンの量で溶錬炉に供給し、溶錬炉から１時間当 り5.67トンの75％FeSiを取出し、然るに炉の排ガスからは１時間当り0.81トンの マイクロシリカを回収した。溶錬炉内の装填材料より上方の温度を700℃に一定 に保持した。製造したフェロシリコン１トン当りの電力消費量は7.7MWhであった 。 還元剤中の揮発性物質の量と製造したマイクロシリカ１kg当りとの比率は0.27 であった。 製造したマイクロシリカの試料を溶錬炉の操作中に時々抜出し、白色度即ち光 反射率はツアイス エレホメット（Zeiss Erephomet）Ｄ145装置を用いて測定し た。結果が示す所によれば製造したマイクロシリカは80〜84で変化する白色度を 有した。 実施例２ 実施例１で用いたのと同じ溶錬炉中で、SiO₂供給源としての珪岩と、5.2重量 ％の揮発性物質含量のコークス80重量％及び33.8重量％の揮発性物質含量の石炭 20重量％よりなる還元剤混合物とよりなる装填材料を用いて75％FeSiを製造した 。 装填材料を１時間当り16.32トンの量で溶錬炉に添加し、１時間当り5.40トン の75％FeSiを溶錬炉から取出し、然るに１時間当り0.56トンのマイクロシリカを 溶錬炉の排ガスから回収した。装填材料より上方にある炉ガス雰 囲気の温度を700℃に一定に保持した。製造したフェロシリコン１トン当りの電 力消費量は7.5MWhであった。還元剤中の揮発性物質の量と製造したマイクロシリ カ１kgとの間の比率は1.00であった。 製造したマイクロシリカの試料を溶錬炉操作中に時々抜き出し、光反射率を実 施例１に記載したのと同じ仕方で測定した。結果が示す所によれば製造したマイ クロシリカは67〜76の反射率を有した。 実施例３（比較例） 比較の目的で、65重量％の石炭と35重量％のコークスとよりなる慣用の還元剤 混合物を用いて溶錬炉を作動させた。還元剤混合物中の揮発性物質の量と製造し たマイクロシリカの量との間の比率は1.90であった。装填材料より上方にある炉 内の温度を本実施例でも700℃に保持した。１時間当り75％FeSiの生産率は実施 例１及び２と同じであり、製造したフェロシリコン１トン当りの電力消費量は7. 7MWhであった。 製造したマイクロシリカの試料を時々抜き出し、反射率を測定した。結果は40 の反射率を示した。 実施例１及び２の結果を実施例３の結果と比較すると、本発明の方法によって 電力消費量及びFeSiの収率に悪影響を及ぼさないと同時に製造したマイクロシリ カの白色度が実質的に増大されることが示されている。この事実はきわめて驚く べきことである。何故ならば高い反射率のマイクロシリカを製造することはFeSi の収率減少と製 造したフェロシリコン１トン当りの電力消費量の増大とを常に伴なっていたから である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロニング，ペアー ノルウエー国 エヌ―7300 オルカンジヤ ー，ニアルダルガテン 29 (72)発明者 ホルサケアー，スヴエイン ノルウエー国 エヌ―7300 オルカンジヤ ー，ブロガテン 24

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．SiO₂供給源と固体の炭素質還元剤とを含有してなる装填材料を用いてフェ ロシリコン又はシリコンを製造する溶錬炉中で65〜90％の光反射率を有するマイ クロシリカを製造する方法であってマイクロシリカを溶錬炉から出る排ガスから 回収するマイクロシリカの製造方法において、溶錬炉に供給した固体の還元剤は 製造したマイクロシリカの１kg当り1.25kg以下の量の揮発性物質を含有し、装填 材料より上方にある溶錬炉内のガス雰囲気の温度を500℃以上に保持することを 特徴とするマイクロシリカの製造方法。 ２．固体の還元剤中の揮発性物質の量は製造したマイクロシリカ１kg当り 1. 0kg以下に保持する請求の範囲１記載の方法。 ３．溶錬炉装填材料より上方のガス雰囲気の温度を600℃以上に維持する請求 の範囲１記載の方法。 ４．還元剤はコークスである請求の範囲１又は２記載の方法。