JPS58193341A - Preparation of silicon or ferrosilicon - Google Patents

Preparation of silicon or ferrosilicon

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JPS58193341A
JPS58193341A JP7627582A JP7627582A JPS58193341A JP S58193341 A JPS58193341 A JP S58193341A JP 7627582 A JP7627582 A JP 7627582A JP 7627582 A JP7627582 A JP 7627582A JP S58193341 A JPS58193341 A JP S58193341A
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JP
Japan
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furnace
silicon
tin
shaft furnace
gas
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Application number
JP7627582A
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Japanese (ja)
Inventor
Masao Onozawa
昌男 小野澤
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prepare pure silicon or ferrosilicon with high silicon concn. in a shaft furnace, by dissolving silicon formed by reacting a silicic acid stock material, a carbonaceous stock material and a combustion support gas in the shaft furnace in a tin type molten metal to precipitate and separate the same. CONSTITUTION:A silica rock stock material such as silica rock and a carbonaceous stock material are crushed and bonded to prepare a briquet. This briquet and, according to necessity, auxiliary fuel are charged into a shaft furnace 1 while a combustion support gas containing oxygen in high concn. is blown into the furnace 1 from a tuyere 4 provided to the furnace bed part thereof to form a high temp. combustion part. In the next step molten tin or a molten alloy based on tin and lead is flowed down from the upper part of the tuyere 4 to dissolve silicon formed in the upper part of the furnace 1 in the molten metal. The resulting molten metal is taken out of the furnace 1 to be cooled and silicon or ferrosilicon is precipitated and separated from the molten metal.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、従来行われていなかった。純珪素または珪素
濃度の蔦いフェロシリコンを石炭、コークス等の炭素質
燃料の高温の燃焼熱により、シャフト炉内で製造する方
法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention has not been previously made. The present invention relates to a method for producing pure silicon or silicon-concentrated ferrosilicon in a shaft furnace using high-temperature combustion heat of carbonaceous fuel such as coal or coke.

従来、シャフト炉によるフェロシリコン製造の報告によ
れば、30%以下の珪素を含むものは製造できるとされ
ているが、それ以上のものは報告されていない。30%
以上の珪素を含むフェロシリコン、および純珪素は珪石
(無水珪酸S i 02 )を炭素質還元材主としてコ
ークス、石炭により電気炉を用いて製造されて来たが、
もっとも多く使用される75〜80%珪素を含むJIS
規格の2号フェロシリコン、および純珪素は電気炉でさ
えも若干の困難さを有していることが知られている。そ
れは反応過程において一酸化珪素 SiOおよび炭化珪
素Si Cが中間的に生成するためである。SiOはガ
ス化し炉内で吹き抜けが起こった場合炉内から多量の熱
量を炉外に持ち出すため熱量の損失を招くし。
According to conventional reports on the production of ferrosilicon using a shaft furnace, it is said that products containing 30% or less silicon can be produced, but there have been no reports on products containing more than 30% silicon. 30%
The above-mentioned silicon-containing ferrosilicon and pure silicon have been produced using silica stone (anhydrous silicic acid S i 02 ) as a carbonaceous reducing material using coke and coal in an electric furnace.
JIS containing 75-80% silicon, the most commonly used
It is known that standard No. 2 ferrosilicon and pure silicon have some difficulties even in electric furnaces. This is because silicon monoxide (SiO) and silicon carbide (SiC) are intermediately generated during the reaction process. SiO gasifies and if a blow-through occurs inside the furnace, a large amount of heat is carried out from inside the furnace, resulting in a loss of heat.

また炉内で固い固着物をつくり炉内の均一な通気を阻害
する。SiCは炉内において速やかに消費されない場合
、徐々に反応性のない固着物に変化し炉内の円滑な反応
を阻害する。
It also forms hard particles inside the furnace, which obstructs uniform ventilation within the furnace. If SiC is not quickly consumed in the furnace, it gradually turns into a non-reactive solid substance and impedes smooth reactions within the furnace.

熱論現在の電気炉は、このような問題を制御して操業し
ている訳であるが、前述の7エロシリコン2号品、また
は珪素は製造のために多量の電力を要し、珪素純分当た
V) 10000〜14000kwhもの電力が必要で
ある。これは電力費の高い地域にあっては致命的なこと
である。そこで本発明者は直感還元によって珪素を製造
する方法の研究を行い。
Current electric furnaces operate while controlling these problems, but the aforementioned 7Erosilicon No. 2 product, or silicon, requires a large amount of electricity to manufacture, and the pure silicon (V) 10,000 to 14,000 kwh of power is required. This is fatal in areas where electricity costs are high. Therefore, the present inventor conducted research on a method for producing silicon by intuitive reduction.

電力を使わないためには、コークス、石炭を熱源とする
シャフト炉法以外にはないと考えた。
He believed that the only way to avoid using electricity was to use the shaft furnace method, which uses coke and coal as heat sources.

よく知られてい乙ように製鉄溶鉱炉は、鉄鉱石に炭素の
固tbであるコークスを混じてシャフト炉に装入し、炉
下部から空気を送りこみコークスの酸素による燃焼熱に
よって、に鉄鉱石を一酸化炭素および炭素で還元して鉄
とし、また高温により溶解して銑鉄溶湯とする。炭素は
温度さえ高ければ、すべての金属元素を還元しうるがら
、理論的には、製鉄溶鉱炉との類推で、空気の予熱温度
を上げたシ酸素を空気に添加、して濃度を高めることの
ような活性な元素でも還元できる筈である。
As is well known, in a steelmaking blast furnace, iron ore is mixed with coke, which is solid carbon, and charged into a shaft furnace. Air is sent from the bottom of the furnace, and the heat of combustion from the oxygen in the coke is used to melt the iron ore into the furnace. It is reduced with carbon monoxide and carbon to form iron, and then melted at high temperatures to form molten pig iron. Carbon can reduce all metal elements as long as the temperature is high, but theoretically, by analogy with a steelmaking blast furnace, it is possible to increase the concentration by increasing the preheating temperature of the air and adding oxygen to the air. It should be possible to reduce even such active elements.

しかし珪素では前述したSiOや5iCO問題がある。However, silicon has the aforementioned SiO and 5iCO problems.

珪素、またはフェロシリコンの電気炉で行われているよ
うな粗粒の珪石を粗粒のコークスとともにシャフト炉に
装入し、十分に高温全発生しうる燃焼支持ガス、たとえ
ば純酸素を送りこんだ場合を考えてみると、固相におい
ては、珪石とコークスとの反応は起こりにくいし、液相
の珪酸も粘稠であるから容易に反応せず、結論として珪
石の溶解炉としての役割しかしないであろう。この間徐
々にSiCが生成し、最終的て炉を閉塞するであろう。
When coarse-grained silica stone is charged into a shaft furnace together with coarse-grained coke, as is done in silicon or ferrosilicon electric furnaces, and a combustion supporting gas such as pure oxygen, which can be generated at a sufficiently high temperature, is fed. Considering this, in the solid phase, the reaction between silica stone and coke is difficult to occur, and silica in the liquid phase is viscous, so it does not react easily, and the conclusion is that silica stone only serves as a melting furnace for silica stone. Probably. During this time, SiC will gradually form and will eventually block the furnace.

それ故単純な7ヤフト炉法は成立しないと考えられる。Therefore, it is thought that the simple 7-yaft furnace method will not work.

このような考察から本発明者は種々の焼支持ガスを吹き
こみ、上記炭素還元材または別に補助的に用いる炭素質
燃料の燃焼による高温により、珪素(Si)またはSi
o、SiCを生成させ、しかも錫または錫および鉛を主
成分とする金属溶湯(以下すべて含めて錫合金溶湯と称
する)中に上  11記生成物を珪素としてとがしこみ
、この珪素を含む錫合金溶湯を炉外にと9だし炉外で冷
却するととによって珪素を分取することによシ問題点を
解決したものである。このとき原料中に鉄を含ませれば
珪素の代りにフェロシリコンを錫合金溶湯から分離する
ことができる。
Based on these considerations, the present inventor injected various sintering support gases into the silicon (Si) or Si
o. SiC is produced, and the product described in 11 above is injected as silicon into a molten metal containing tin or tin and lead as the main components (hereinafter all referred to as molten tin alloy), and tin containing this silicon is formed. This problem was solved by separating the silicon by taking the molten alloy out of the furnace and cooling it outside the furnace. At this time, if iron is included in the raw material, ferrosilicon can be separated from the molten tin alloy instead of silicon.

5唐発明では炉下部の羽口部ら吹きこむ酸素濃度の高い
燃焼支持ガスが炭素分を燃焼させるわけである。従って
装入された炭素分は珪素等の還元に用いられるものと、
燃焼して熱源となるものとがある。羽口部では酸素の存
在のもとて燃料の燃焼が優先するので、還元された珪素
等も再酸化しやすい。これを防ぐためには燃料と還元材
とが区別できるようにすることが望ま、/Lい。またS
iOが多量に揮散すると炉上部のつまシを生ずる。S 
r Oi’1高温では炭素分(C)やSiCと反応し、
SiCやStを生ずる。このような見地からSiOが内
部で生成し。
In the invention, combustion support gas with a high oxygen concentration is blown into the tuyeres in the lower part of the furnace to burn the carbon. Therefore, the charged carbon content is used for reducing silicon etc.
Some things burn and become a heat source. At the tuyere, fuel combustion takes priority in the presence of oxygen, so reduced silicon and the like are easily reoxidized. In order to prevent this, it is desirable to be able to distinguish between the fuel and the reducing agent. Also S
If a large amount of iO is volatilized, a lump will be formed in the upper part of the furnace. S
r Oi'1 At high temperatures, it reacts with carbon (C) and SiC,
Generates SiC and St. From this point of view, SiO is generated internally.

外部に逃げる前に炭素によって捕捉されるような構造と
して、原料のS i 02を内部に必要量の還元用炭素
と共に封じこめ、外部に燃焼用炭素の層をつくった複層
構造の団鉱が本目的には峙て好ましいことが分った。更
に燃料分が不足するときは。
The structure is such that the raw material S i 02 is trapped by carbon before it escapes to the outside, and the briquette has a multi-layered structure in which the raw material S i 02 is sealed inside with the necessary amount of reducing carbon, and a layer of carbon for combustion is created on the outside. This was found to be preferable for this purpose. Furthermore, when there is a shortage of fuel.

、この団鉱よシ細粒のコークスを用いるとこのコークス
が優先して燃焼するので好結果を得ることが分った。し
かも生成する珪素に対し錫合金溶湯を多量に循環すれば
、単純な団鉱でめっても反応はスムーズに行われるので
、上記の方法は好ましい方法であるが必須の条件ではな
い。
It has been found that if fine-grained coke is used instead of this briquette, good results can be obtained because the coke burns preferentially. Moreover, if a large amount of molten tin alloy is circulated to the produced silicon, the reaction can be carried out smoothly even with a simple briquette, so the above method is a preferable method, but is not an essential condition.

燃料および還元材としては種々考えられるが。Various fuels and reducing agents can be considered.

量的に多大なので石炭およびコークスを用いるのがもっ
ともよい。また単に補助燃料としては前述したように細
粒のコークスを供給すればよいが。
It is best to use coal and coke since they are large in quantity. Further, as described above, fine coke may be simply supplied as auxiliary fuel.

還元材は石炭またはコークスの細粒を用い、または複層
団鉱の外層が燃料となる。これはその他の炭素質原料1
石油コークス、木炭等全使用しないことを意味するもの
ではない。
Fine particles of coal or coke are used as the reducing material, or the outer layer of multilayer briquette is used as the fuel. This is other carbonaceous raw material 1
This does not mean that petroleum coke, charcoal, etc. are completely eliminated.

以下に主原料の団鉱の製造方法を含めて試験の内容を説
明する。
The details of the test will be explained below, including the method for producing the main raw material, briquette.

第1衣に示す様に四種類の団鉱を製造1.た。その】は
均一混合したものであり、244は複層構造のものであ
る。使用した石炭は数種の原料炭を混合したもので、混
合後の組成で揮発分26.5%。
Manufacture four types of briquettes as shown in Figure 1.1. Ta. ] is a homogeneous mixture, and 244 is a multilayer structure. The coal used was a mixture of several types of coking coal, with a volatile content of 26.5% after mixing.

固定炭素65,1%であった。団鉱法としては打錠機に
よった。いづれも5%程度の粘結材を混合したのち、I
Kついては打錠機で40mmφX 5 Q mmのタブ
レットとした。2,3は予じめ別の打錠機で小径のタブ
レットを・つくり2次いで4QmmφX 50 m、m
の打錠機で外層に石炭を被覆した。
Fixed carbon was 65.1%. The briquette method used a tablet press. After mixing about 5% caking agent in each case, I
For K, tablets of 40 mmφX 5 Q mm were made using a tablet press. For 2 and 3, make small diameter tablets using another tablet press in advance, then 4QmmφX 50m, m
The outer layer was coated with coal using a tablet press.

本試験を実施するため前述の団鉱機のほか、二種類の設
備を用意した。その−はコークス化炉であり、他は本発
明を実施するシャフト炉である。
In addition to the briquette machine mentioned above, two types of equipment were prepared to conduct this test. The - are coking ovens and the others are shaft ovens implementing the invention.

41J−クス化炉はシャフト炉で成型したタブレットを
炉上部から装入し、燃料、および燃焼空気を炉中部又は
下部から導入して燃焼し、この熱でタブレット全最高1
000“C程度まで加燃乾溜しコーク、ス化する。燃料
としてはこのコークス化炉の炉頂ガス、還元シャフト炉
の炉頂ガスが使いうるが別に用意してもよい。また予熱
燃焼した熱ガスを炉に供給することも可能である。この
ようなコークス化炉はよく知られているので詳述しない
In the 41J-forming furnace, tablets formed in a shaft furnace are charged from the upper part of the furnace, and fuel and combustion air are introduced from the middle or lower part of the furnace for combustion.
The fuel is heated and dry distilled to about 0.000"C and turned into coke and gas. The top gas of this coking furnace and the top gas of a reduction shaft furnace can be used as fuel, but they may also be prepared separately. It is also possible to supply gas to the furnace; such coking ovens are well known and will not be described in detail.

第1表 配合例(珪石粉を1とした重量比)本発明を実
施するために用いた無水珪酸還元用シャフト炉は図に示
すように製鉄用高炉と同様な溶解を行うシャフト炉であ
る。一つ異なる点は好ましくは炉頂部、または羽口上部
から溶融した錫合金溶湯を散布することにある。図でシ
ャフト炉の上部から、前述のコークス化炉で焼成したコ
ークス化団鉱、および補助燃料のコークスを配合して供
給する。炉には中部から羽゛口4全通して高濃度の酸素
(02)k含む燃焼支持ガスを送りこみ、コークスおよ
び団鉱のコークス分を燃焼して燃焼帯2を高温に維持す
る。この高温により無水珪酸を炭素により還元し、 S
i、 Sac、 Sacを生成するが7これらはいづれ
も錫合金中に珪素として溶解する。
Table 1: Mixing example (weight ratio with silica powder as 1) The shaft furnace for reducing silicic anhydride used to carry out the present invention is a shaft furnace that performs melting similar to a blast furnace for steelmaking, as shown in the figure. One difference is that the molten tin alloy is preferably sprayed from the top of the furnace or the upper part of the tuyere. In the figure, the coked briquette fired in the coking furnace described above and coke as an auxiliary fuel are mixed and fed from the upper part of the shaft furnace. A combustion supporting gas containing high concentration of oxygen (02)k is fed into the furnace from the middle through all the tuyeres 4, and the coke and the coke portion of the briquette are combusted to maintain the combustion zone 2 at a high temperature. This high temperature reduces silicic anhydride with carbon, resulting in S
i, Sac, and Sac7 are all dissolved in the tin alloy as silicon.

この間の反応は複雑であるが9代表的な例で1:l」S
iOおよびSiCはil)、 +21. f3)の反応
で生じ、  f4)、 f51の反応で81になると考
えられる。
The reaction during this time is complicated, but in 9 typical examples, 1:l''S
iO and SiC il), +21. It is thought to occur in the reaction of f3) and become 81 in the reactions of f4) and f51.

5iOz+ C= SiO+ Co・・・・・・・・・
・・・・・・・(1)SiO+2C−=SiC+ Co
・・・・・・・・ ・・・ (2)SiC+2sto2
= 3SiO+ Co・・・・・・・・・・(3)2S
iO= Si +5iOz・・・・・・・・・・・・・
・・・(4)SiO−1−8iO=2Sj + Co 
−−f5iこのようにS i 02はSiOおよびSi
Cを介して最終的にSiなり錫中に溶解する。
5iOz+ C= SiO+ Co・・・・・・・・・
・・・・・・・・・(1) SiO+2C-=SiC+Co
・・・・・・・・・ ・・・ (2) SiC+2sto2
= 3SiO+ Co・・・・・・・・・・(3) 2S
iO=Si+5iOz・・・・・・・・・・・・・
...(4) SiO-1-8iO=2Sj + Co
--f5i Thus, S i 02 is SiO and Si
Finally, Si becomes Si through C and is dissolved in tin.

炉頂部からは主成分がCOであるガスが発生する。A gas whose main component is CO is generated from the top of the furnace.

このガスを−H排熱ボイラ7で冷却し、一部のガスを除
塵機8でダストを除去′シ、脱湿装置9で水分を除しブ
ースタIOで誘引し、系内における不活性ガスまたは燃
焼ガスとして使用する。珪素を含む錫合金溶湯は溶離器
6に入れられ、冷却されると純珪素が、また原料中に鉄
を含ませていた場合は、フェロシリコ/がまず析出する
。これを除去し温度の下った錫合金はふたたびシャフト
炉に戻される。
This gas is cooled by the -H waste heat boiler 7, part of the gas is removed with dust by the dust remover 8, moisture is removed by the dehumidifier 9, and the inert gas or Use as combustion gas. The molten tin alloy containing silicon is put into the eluator 6, and when cooled, pure silicon or, if iron is included in the raw material, ferrosilico/ is precipitated first. After this is removed, the tin alloy whose temperature has dropped is returned to the shaft furnace.

図の全系統は、実機7ステノ・全想定したものであるが
1.タブし・ツト製造設備、コークス化ンヤフト炉、還
元用シャフト炉、炉頂ガス/に浄設備、溶離器からなる
試験設備を用いて、団鉱の還元試験全行った。錫合金と
して−、純錫を用い、炉からは原子数チで20〜40%
9重量比で5.6 ” 13.6係の珪素を含む合金を
抽出する。炉から排出される合金(・1約1600’C
−1700’Cであるが、溶離器で800℃以下にする
とほとんどの丹−素が析出するので、この錫溶湯を更に
冷却してポンプで循環する。
The entire system in the diagram is based on the actual 7 steno system, but 1. All briquette reduction tests were carried out using test equipment consisting of tub and tube production equipment, coking shaft furnace, reduction shaft furnace, top gas purification equipment, and eluator. As a tin alloy, pure tin is used, and from the furnace 20 to 40% of the number of atoms is
Extract an alloy containing silicon with a weight ratio of 5.6" to 13.6%.The alloy discharged from the furnace (.
-1700'C, but if the temperature is lowered to 800°C or lower using an eluator, most of the nickel will precipitate, so this molten tin is further cooled and circulated using a pump.

このようにして前述の四種類の2プレyトに内径約0.
8m、Qさが約4,5nLのシャフト炉で処理した成績
例を第2表に示t0シャフト炉Cては深冷分離装置より
州だ純酸素をいづnも20ONm′//hの割合で。
In this way, the above-mentioned four types of 2-play plates with an inner diameter of approximately 0.
Table 2 shows an example of the results of processing in a shaft furnace with a length of 8 m and a Q of approximately 4.5 nL. .

シャフト炉下部の羽口から吹きこんた。いづれの場合も
炉からはCO約88%、 H2約6チ、N23%CO2
3%の排ガスがおよそ6 o o ”n7hの割合で発
生する。
It was blown into the tuyere at the bottom of the shaft furnace. In either case, the furnace produces about 88% CO2, about 6% H2, and 3% CO2 N2.
3% exhaust gas is generated at a rate of approximately 6 o'7h.

第  2  表 第2表でコークス化団鉱は前述4Qmmφx s o 
mmの生タブレットをコークス化したものであり、コー
クスは25mm篩’F、  1own篩上のものを用い
た。
Table 2 In Table 2, the coked briquette is 4Qmmφx s o
The coke was prepared by coking raw tablets of 1.5 mm in size, and the coke used was one passed through a 25 mm sieve F, 1 own sieve.

燃料比は珪素に還元された 、珪石単位重量あたりの炭
素必要量である。従ってこの数字を60/28=2山倍
したものは得られた珪′素あたりの炭素必要量となる。
The fuel ratio is the amount of carbon required per unit weight of silica stone reduced to silicon. Therefore, multiplying this number by 60/28=2 gives the required amount of carbon per silicon obtained.

溶湯は500〜600℃で炉上部からsoo〜75o1
%の割合で散布する。得られた高温の珪素錫合金は円筒
状の耐火物容器(溶離器)に入れ遠心回転を行いながら
中心部に水冷金属棒を挿入すると純度の高い珪素が析出
する。この珪素は必要に応じて破砕し、鉛溶湯で洗って
遠心分離器で完全に鉛錫溶湯を分離する。成品の純度は
St 97%程度であり、主な不純物(−シ石炭に由来
する鉄、チタンである。分離した錫溶湯はシャフト炉に
循環させる。
The molten metal is soo~75o1 from the top of the furnace at 500~600℃
Spray at a rate of %. The obtained high-temperature silicon-tin alloy is placed in a cylindrical refractory container (eluator) and a water-cooled metal rod is inserted into the center while centrifugally rotating, and highly pure silicon is precipitated. This silicon is crushed if necessary, washed with molten lead, and the molten lead-tin is completely separated using a centrifuge. The purity of the product is about 97% St, and the main impurities are iron and titanium derived from coal.The separated molten tin is circulated in a shaft furnace.

第2表を見ると、いづれも一応満足すべき成績で珪素を
生産している。細かく見ると複層団鉱が1の単一の団鉱
より珪素収率および燃料比がすぐれている。また更に見
ると内層中の炭素分の配合率が更に成績を支配するもの
と思われるが、ここではその差については言及しない。
Looking at Table 2, all of them are producing silicon with satisfactory results. When looked at in detail, the silicon yield and fuel ratio of the double-layer briquette are superior to that of a single briquette. Looking further, it seems that the carbon content in the inner layer further controls the performance, but this difference will not be discussed here.

たゾ単−団鉱の1は、珪素生産率、珪素収率、燃料比等
いづれも2.3.4と比較しかなり開いており、ここで
は複層の方が好ましいとするにとどめる。しかしIもま
た経済的には成立するので2本発明の範囲である。
The silicon production rate, silicon yield, fuel ratio, etc. of tazo mono-briquette 1 are considerably higher than those of 2.3.4, and here we will only say that multi-layer is preferable. However, since I is also economically viable, it falls within the scope of the present invention.

一方比較のため珪石の塊全コークスとともに装入して還
元したが第2表の倍位の燃料比で一応操業はできたが、
吹抜けが多く不安定な操業状況で 11あり、実用化で
きないと判断した。
On the other hand, for comparison, silica blocks were charged together with all the coke for reduction, but we were able to operate with a fuel ratio twice as high as in Table 2.
There were 11 cases with unstable operating conditions with many open holes, and it was judged that it could not be put to practical use.

さて表示した条件のほか各種の実験から本方法を行う上
で留意すべき点がいくらかあるので説明する。
Now, in addition to the conditions shown, there are some points to keep in mind when carrying out this method based on various experiments, which will be explained below.

前述の如く、成品純度は97%であり、特にアルミニウ
ム合金等には好ましくない。純度を上げるためには珪素
の析出を2段に行い残留溶湯が1250°C程度となれ
ば冷却棒を引き上げ、別の冷却棒を入れる。こうして前
半の冷却棒に析出したものは99%程度の純度高い珪素
である。後半の冷却は残留溶湯が1000℃以下の温度
となれば終了する。珪素の抽出のための溶融金属として
はさきに述べたように錫がよいが、錫は極めて高価な金
属である。そこで第3の金、べを用いて錫を稀釈して使
用することが考えられる。代表的なものは鉛で重l比4
0チ程度までは特別問題なく使用できる。これ以上にな
ると徐々に炉下部を高温にする必要性が生じ吹抜けが多
く不安定な操業となる。
As mentioned above, the product purity is 97%, which is particularly unfavorable for aluminum alloys and the like. In order to increase the purity, silicon is precipitated in two stages, and when the residual molten metal reaches about 1250°C, the cooling rod is pulled out and another cooling rod is inserted. What was thus deposited on the first half of the cooling rod was silicon with a high purity of about 99%. The latter half of the cooling ends when the residual molten metal reaches a temperature of 1000° C. or less. As mentioned earlier, tin is a good molten metal for extracting silicon, but tin is an extremely expensive metal. Therefore, it may be possible to dilute tin using a third metal, metal. A typical example is lead with a weight/l ratio of 4.
It can be used without any particular problem up to about 0. If the temperature is higher than this, it becomes necessary to gradually raise the temperature of the lower part of the furnace, resulting in unstable operation with many blow-throughs.

鉛錫合金に、おける鉛量の正確な限界は不明確であるが
、純鉛が不可であることは明らかである。純鉛を使うと
炉下部温度がはソ鉛の沸点に近く、かつこの温度で珪素
は極めて小量しか溶かすことができない。鉛に代用でき
るものは蒼鉛、アンチ七ンがある。少量であれば稀釈に
用いうるものは銅がある。それ故錫又は錫鉛合金は錫よ
り安価なアンチモン、銅を若干混合することは考えらn
る。
Although the exact limit for the amount of lead in lead-tin alloys is unclear, it is clear that pure lead is not acceptable. When pure lead is used, the temperature in the lower part of the furnace is close to the boiling point of lead, and only a small amount of silicon can be melted at this temperature. Substitutes for lead include blue lead and anti-seven. Copper can be used for dilution in small amounts. Therefore, it is unthinkable to mix tin or tin-lead alloy with a small amount of antimony and copper, which are cheaper than tin.
Ru.

また実際使用時には前述したように原料からの不可避の
不純物として鉄、チタンが混入することは避けられない
Furthermore, during actual use, as mentioned above, it is inevitable that iron and titanium will be mixed in as unavoidable impurities from raw materials.

以下の本文ではハンドリング上の利点を生かして錫系合
金はすべて溶湯で回転しているが錫、鉛は凝固潜熱が小
さいので一旦凝固させ粒状とし。
In the following text, all tin-based alloys are rotated as molten metal to take advantage of handling advantages, but tin and lead have a small latent heat of solidification, so they are first solidified and made into granules.

装入原料とともにシャフト炉に入れることも可能である
。固体で供給する方法は若干不利ではあるが、技術的に
はまったく同一である。
It is also possible to place it in a shaft furnace together with the raw material charge. Although the method of supplying it in solid form is slightly disadvantageous, it is technically exactly the same.

錫が高価であることから、系外への錫の散逸・を防ぐた
め溶湯とともに少量生成するスラグや集塵機ダストは全
量捕集して団鉱原料として炉に再装入するか、小型電気
炉で還元して錫は完全回収する。
Since tin is expensive, in order to prevent tin from escaping outside the system, the slag and dust collector dust that are generated in small quantities along with the molten metal are collected in their entirety and re-charged to the furnace as briquette raw material, or they are collected in a small electric furnace. The tin is completely recovered through reduction.

更に積極的ては錫精錬スラグを用いて系内の錫量を増し
てゆく方策もある。
A more proactive approach is to use tin smelting slag to increase the amount of tin in the system.

本発明方法は前述した例ではフェロシリコンの電気炉法
と同様にスラグをつくらない。しかしスラグをつくる方
式も考えられる。この場合には副原料として石灰原料、
主として生石灰を用いる。
The method of the present invention does not produce slag in the example described above, similar to the electric furnace method for ferrosilicon. However, a method of creating slag is also considered. In this case, lime raw material is used as an auxiliary raw material,
Mainly uses quicklime.

石灰分を加えると反応温度をかなり上昇させる必要性は
生じるが、スラグは低融点となり、珪石の損失は生じる
が、炉内の操業はかなり容易になる。
Although the addition of lime requires a considerable increase in the reaction temperature, the slag has a low melting point and is considerably easier to operate in the furnace, albeit with some loss of silica stone.

この造滓法を応用して錫スラグ利用を行う。This slag making method is applied to utilize tin slag.

錫精錬から発生廃巣されるスラグ、いわゆる捨てからみ
はシリカ、アルミナのほか造滓材として加えられた石灰
と鉄、錫を含む。その成分は例えばSn 3%、 5i
0238%、 CaO25%、 Al2O38%、Fe
017%の様なものである。そ乙でこのスラグ中のSn
、 SiO2,Cab、 FeOを利用し、フェロシリ
コンをつくりつつSnヲ回収することができる。この例
を以下に示す。
Slag generated from tin smelting, the so-called waste slag, contains silica, alumina, and lime, iron, and tin added as slag-forming materials. Its components are, for example, Sn 3%, 5i
0238%, CaO25%, Al2O38%, Fe
It is something like 017%. Sn in this slag
By using , SiO2, Cab, and FeO, Sn can be recovered while producing ferrosilicon. An example of this is shown below.

燃焼〜支持ガスとしては空気をはじめとし、これに酸素
濃化を行ってゆくか、予熱して熱風とするかが考えられ
る。しかし前述した試験を純酸素にかえて空気で窒素濃
度を上昇してゆくと炉頂のガス温度は上昇し、吹き抜け
が増加しコークスを多量に使用する必要が起こることが
明らかになった。
The combustion-supporting gas may include air, which may be enriched with oxygen, or may be preheated to produce hot air. However, in the above-mentioned test, it became clear that if the nitrogen concentration was increased with air instead of pure oxygen, the gas temperature at the top of the furnace would rise, blow-by would increase, and it would be necessary to use a large amount of coke.

酸素濃度が100%、70%、50%、35%の4条件
について、第2表3のケースと、後述する錫からみを用
いて2号フェロシリコンを製造する場合の実施例2につ
いて、炉頂ガス温度と燃料比の試験結果を第3表に示す
For the four conditions of oxygen concentration of 100%, 70%, 50%, and 35%, the furnace top was Table 3 shows the test results for gas temperature and fuel ratio.

↑ 表から分るように純珪素を製造する場合は、ば累濃度が
70−以下となると急に炉頂温度も上り燃料比も高くな
る。しかし50%までは炉頂ガス温度、燃料比はとにか
く操業はできる。しかしこれ以下となると更に急速に炉
頂ガス温度、燃料比とも高くなって運転は不可能になる
。一方錫からみを用いてJI82号フェロシリコンを製
造する場合は、50%までは炉頂ガス温度燃料比とも上
昇は緩やかであるが、これ以下では急速に上昇する。
↑ As can be seen from the table, when producing pure silicon, when the cumulative concentration becomes 70- or less, the furnace top temperature rises suddenly and the fuel ratio increases. However, operation is possible up to 50%, regardless of the top gas temperature and fuel ratio. However, if the temperature is lower than this, both the top gas temperature and the fuel ratio will rise even more rapidly, making operation impossible. On the other hand, when producing JI No. 82 ferrosilicon using tin oxide, both the top gas temperature and fuel ratio rise slowly up to 50%, but below this, they rise rapidly.

従って大兄酸素濃度は50%以上とすることが必要であ
る。酸素50%以上のガスを予熱することは安全上困難
である。これ以下では予熱もできる。
Therefore, it is necessary to set the oxygen concentration to 50% or more. Preheating a gas containing 50% or more oxygen is difficult from a safety standpoint. Preheating is possible below this.

たとえば酸素35%というのは、炉に供給する酸素の半
分を純酸素、残りの半分を空気から供給することにあた
る。そこで空気のみをsoo”cまで予熱し、酸素とは
別々の羽口から供給してみた。この場合は明らかに改善
がみられたが、50%酸素の成績よりよくはならなかっ
た。また全量の空気を800°Cまで予熱しても操業は
できなかった。このことから酸素濃度が支配的な条件で
あることが分かる。
For example, 35% oxygen means that half of the oxygen supplied to the furnace is pure oxygen and the other half is supplied from air. Therefore, we preheated only the air to soo"c and supplied it from a separate tuyere from the oxygen. In this case, there was a clear improvement, but the results were not better than with 50% oxygen. Even if the air was preheated to 800°C, operation was not possible.This shows that oxygen concentration is the dominant condition.

しかし酸素50%以上というのは2本発明が実施できる
条件と・いうことで明らかに実施上は高濃度の酸素を経
済的条件を吟味して採用すべきである。通常は90%以
上の酸素は容易に製造されるし、深冷分離法ではこの附
近が最もコストが安い。
However, 50% or more oxygen is a condition under which the present invention can be carried out, so it is clear that in practice a high concentration of oxygen should be adopted after careful consideration of economical conditions. Normally, 90% or more oxygen can be easily produced, and in the cryogenic separation method, the cost in this vicinity is the lowest.

データも参考にすると70%以上が好ましく、技術的経
済的には90チ以上が特に好ましい。ただし純酸素を用
いると羽口附近の温度が異常に高くなることもある。こ
のような場合は空気で稀釈するか9図に示したように炉
頂ガスから回収しCOt主とするガスを冷却用に用7仏
る。これらは同一の羽口から供給してもよく、また同一
羽口の別の開口から供給してもよく、別羽口から供給し
てもよい。これらの場合、定常運転では冷却ガスを含め
ても酸素は50チ以上になるように心掛けるべきである
。一般の常識とちがってCOガスはこの場合燃料ではな
い。炉頂ガスと同、−成分であるため。
If data is also referred to, 70% or more is preferable, and from a technical and economic point of view, 90% or more is particularly preferable. However, if pure oxygen is used, the temperature near the tuyere may become abnormally high. In such a case, the COt-based gas can be used for cooling by diluting it with air or recovering it from the furnace top gas as shown in Figure 9. These may be supplied from the same tuyere, or may be supplied from different openings of the same tuyere, or may be supplied from separate tuyeres. In these cases, care should be taken to keep the oxygen level at 50 g or more during steady operation, even including the cooling gas. Contrary to common sense, CO gas is not the fuel in this case. This is because it has the same -component as the furnace top gas.

単に冷却材にすぎない。It's just a coolant.

その意味では燃料の化学的組成が、 C,H,Oについ
てnco +mH2(1≧n、m≧0.” n十m= 
1 )  である任意の組成よりCが高くOが低いもの
は本方法では燃料である。炉上部からの固体燃料である
コークス全滅じて羽口から燃料例えば微粉炭全供給する
ことも試みたが、少量であれば限定された効果はあった
が、多量になると1例えばコークスの数刻を代替すると
いうようなことは炉頂ガスの昇温を招き不利であること
が分かった。それ故羽口から燃料を吹きこむことは9部
分的な改善技術ではあるが多量に使用することはすすめ
られない。
In that sense, the chemical composition of the fuel is nco + mH2 (1≧n, m≧0.” n0m=
1) Anything higher in C and lower in O than any composition is a fuel in this method. An attempt was made to completely destroy the coke, which is the solid fuel, from the upper part of the furnace and then supply all of the fuel, such as pulverized coal, from the tuyere, but this had a limited effect in small quantities, but in large quantities, for example, several cracks of coke It has been found that replacing the furnace with a gas is disadvantageous because it causes the temperature of the furnace top gas to rise. Therefore, although injecting fuel through tuyeres is a partial improvement technique, its use in large quantities is not recommended.

団鉱方法として試験例ではタブレア1機(打錠機)を採
用したが、ブリケット、ベレット法いづれも採用できる
。また複層団鉱の製造においてもいづれも応用できる。
As the briquetting method, a single tablair machine (tablet press) was used in the test example, but either the briquette or pellet method can be used. All of these methods can also be applied to the production of multi-layered briquettes.

また試験例では、団鉱金一旦コークス化したのち還元用
シャフト炉て使用する方式を示した。シャフト炉におい
ては荷重がかかるためコークス化して強度を上げ□て使
用することが好ましい。しかしながら注意して行えば成
型後乾燥のみを行った複層団鉱を直接還元用シャフト炉
に装入することもできる。この場合には還元用シャフト
炉上部でコークス化することになp、このとき熱分解ガ
ス全発生し、還元炉の発生ガスがふえるので、還元用シ
ャフト炉は単位面積あたりの処理率をおとすため燃焼支
持ガスの通人率を減少すると力・、シ^・フト炉上部に
精製炉頂ガスを使用して団鉱の急、激な温度上昇を防ぐ
等の配慮が必要である。また炉頂ガス中にタールを含む
ため、精製ガス製造力;や2複雑になる等、1工程の省
略と得失はあるけれど、や\不利が多い。しかしこの方
法も本発明に属する。
In addition, the test example showed a method in which briquette gold is once coked and then used in a shaft furnace for reduction. In a shaft furnace, since the load is applied, it is preferable to use coke to increase the strength. However, with care, multilayer briquettes that have only been dried after shaping can also be directly charged into a shaft furnace for reduction. In this case, coke will be formed in the upper part of the reduction shaft furnace. At this time, all the pyrolysis gas will be generated and the amount of gas generated in the reduction furnace will increase, so the reduction shaft furnace will reduce the processing rate per unit area. If the circulation rate of combustion support gas is reduced, it is necessary to take measures such as using refined furnace top gas in the upper part of the shaft furnace to prevent sudden and drastic temperature rises in the briquette. Also, since tar is included in the furnace top gas, there are advantages and disadvantages to omitting one step, such as the ability to produce refined gas and complication, but there are many disadvantages. However, this method also belongs to the invention.

以下に代表的な実施例をボす。Typical examples are listed below.

実施例1. 第2表3の例の小変型である。Example 1. This is a small variation of the example in Table 2.

珪石粉末1に石炭粉末0.621アスファルト乳材およ
びリグニンを粘結材としてカロえつつ混練し。
Silica stone powder 1 was mixed with coal powder, 0.621 asphalt emulsion, and lignin as a caking agent while being calorized.

t −f 3 ]、、5 mmφX35mmのタフ゛レ
ットヲツくル。これ金同じ粘結材で混練した石炭粉末で
被覆し。
t − f 3 ], 5 mm φ x 35 mm tufflet wall. This gold was coated with coal powder mixed with the same binder.

40mmφ×50wnのタブレ・ノドとする。これは第
1表3の配合比をはゾ満足する。このタフ゛レツi図の
コークス化炉で乾溜してコークスイヒタフ゛し、ノドと
した。コークス化タブレットはコークス化炉から抽出し
一旦冷却し7次いで還元用シャフト炉に供給する。還元
用シャフト炉にはコークス化タブレットを424に外、
 25 In篩下10間篩上のコークスs2k[を供給
し、かつ約550℃の20%鉛80%錫合金750に9
/h を炉上から供給する。炉下部の羽目からは純酸素
を200 Nyyi’/i4の割合で供給する。炉頂か
らは約330℃のガスが発生するが、これは全量集塵し
、流量、成分を測定した。CO約88%。
The tablet throat is 40mmφ×50wn. This highly satisfies the blending ratio in Table 1. This tufflet was dry distilled in a coking oven as shown in Figure 1 to make coke and sewage. The coked tablets are extracted from the coking oven, cooled once, and then fed to the shaft furnace for reduction. In the shaft furnace for reduction, coking tablets are placed in 424.
25 In 20% lead 80% tin alloy 750 at about 550° C.
/h is supplied from above the furnace. Pure oxygen is supplied from the bottom of the furnace at a rate of 200 Nyyi'/i4. Gas at a temperature of about 330°C was generated from the top of the furnace, but all of this was collected and its flow rate and components were measured. CO approx. 88%.

N2約6%、N23%CO23%の排ガスがおよそ60
ONへの割合で発生する。炉下部からは1700″C程
度のSi 8.5%を含む錫鉛合金溶湯820に9/h
が流出する。これを円筒状の耐火物容器に入れ、クロム
メッキした水冷鋼棒を中心に入れ、遠心回転を行いつつ
冷却すると円筒状の珪素インボラトラ得る。
Exhaust gas is about 6% N2, 3% N23% CO2
Occurs at a rate of ON. From the lower part of the furnace, molten tin-lead alloy containing 8.5% Si at about 1700"C is heated at 9/h.
flows out. This is placed in a cylindrical refractory container, a chrome-plated water-cooled steel rod is placed in the center, and the container is cooled while being centrifugally rotated to obtain a cylindrical silicon inborator.

錫浴湯温度が1.000″C以下となれば冷却棒を引き
北げ作業を終了する。得られた珪素を適宜サイズに破砕
し、鉄製円筒型のケージに入れ不活性ガス下の約600
°Cの鉛溶湯中に浸漬する。これ全引き上げケージを遠
心分離器に入れ鉛を除去する。錫鉛合金溶湯からの珪素
析出を1段階で行うとき得られる珪素純度は約97%で
ある。
When the temperature of the tin bath water falls below 1.000"C, the cooling rod is pulled north and the work is completed. The obtained silicon is crushed into appropriate sizes and placed in an iron cylindrical cage under an inert gas atmosphere.
Immerse in molten lead at °C. The entire lifted cage is placed in a centrifuge to remove lead. The silicon purity obtained when silicon precipitation from a tin-lead alloy melt is carried out in one step is about 97%.

実施例2 実施例と同一の方法でコークス化タブレット
を得る。
Example 2 Coked tablets are obtained in the same manner as in Example.

コークス化タブレット389 Nvh、実施例1と同じ
細粒コークス70kl//h、 Sn 3%、5i02
38%、 CaO25%。
Coked tablet 389 Nvh, same fine coke as in Example 1 70 kl/h, Sn 3%, 5i02
38%, CaO25%.

A1203B%、Fe017%組成の錫からみ138k
Vhft炉て供給し、かつ550℃の溶湯e5oo1w
、<炉上から散布する。炉頂からは約290℃実施例1
とはy同一組成のガスが約570 Ni、4の割合で発
生する。炉下部からは1700℃の、 Si 9.8%
、 Fe 3.1%を含む錫合金約576に外と、5i
0253%、 CaO35%、Aイ20al1% を含
むスラグ1.80 kVhが生成した。この錫合金から
は実施例1こ5]様にして8176%を含むフェロシリ
コン74″CVhが得られる。さらに実施例1と同様に
して溶融鉛で精製してJISz号フェロシリコン相当品
が得られるが、成品は著しく偏析しているため、鉄鋼脱
酸用等には電気炉で再溶解して急冷することが好ましい
Tin 138k with A1203B% and Fe017% composition
Vhft furnace and 550℃ molten metal e5oo1w
, < Spray from above the furnace. Approximately 290℃ from the top of the furnace Example 1
A gas having the same composition as y is generated at a ratio of about 570 Ni,4. Si 9.8% at 1700℃ from the lower part of the furnace
, outside the tin alloy containing 3.1% Fe, about 576, and 5i
A slag of 1.80 kVh containing 0253%, CaO 35%, and Al 20al1% was produced. From this tin alloy, ferrosilicon 74"CVh containing 8176% is obtained as in Example 1-5. Furthermore, it is purified with molten lead in the same manner as in Example 1 to obtain a product equivalent to JIS No. ferrosilicon. However, since the finished product is significantly segregated, it is preferable to remelt it in an electric furnace and rapidly cool it for use in deoxidizing steel.

両実施声jともSiは合金中重量比で8.5%〜to%
In both testimonials, Si is 8.5% to % by weight in the alloy.
.

原子数比で25〜30%程度で実施したが、原子数比で
40%以下であれば操業は容易である。濃度を低下させ
れば、炉頂温度は低下するが余り低下させると錫のロス
が生じゃすく、コークス比も若干増加する。これらの点
から大兄原子数比で15チ以上で操業するのが好ましい
。また造滓をした場合の方がSi濃度を高めやすい。大
体スラグなしでは、上限数値を5〜15%低めに見込む
べきである。原子数比で65係9重量比で30%までは
純錫造滓下で操業は可能であるが、・これ以上では吹抜
棚吊9がひどくなり、操業がむつかしくなる。
The experiment was carried out at an atomic ratio of about 25 to 30%, but operation is easy if the atomic ratio is 40% or less. If the concentration is lowered, the furnace top temperature will be lowered, but if it is lowered too much, tin will be lost and the coke ratio will increase slightly. From these points of view, it is preferable to operate at an atomic ratio of 15 or more. Furthermore, it is easier to increase the Si concentration when slag is formed. Generally speaking, without slag, the upper limit should be expected to be 5-15% lower. It is possible to operate under pure tin slag up to 30% in terms of atomic ratio of 65% and 9% by weight, but if it exceeds this, the hanging of the open ceiling 9 will become severe and operation will become difficult.

さて以上は小規模のパイロットプラント実験について述
べて来たが、これを大型の設備とした場合について別図
で説明する。
So far, we have described a small-scale pilot plant experiment, but the case where this is used as a large-scale facility will be explained using a separate diagram.

図はいくつかの部分に分けられる。1〜5は還元用シャ
フト炉本体、7〜10は炉頂ガス精製系統、6は珪素分
離器である。っ 11〜】4は団鉱設備15〜20はコ
ークス化シャフト炉である、23〜26は炉頂ガス熱回
収系統、28〜31は排ガス清浄系統といえよう。27
は酸素発生装置である。これらのうち還元用シャフト炉
、炉頂ガス清浄装置、珪素分離器、団鉱設備、コークス
化シャフト炉はこれまで述べて来たうちでおおむね説明
されており。
The diagram is divided into several parts. Reference numerals 1 to 5 are the reduction shaft furnace main body, 7 to 10 are top gas purification systems, and 6 is a silicon separator. 11~] 4 is the briquette equipment 15 to 20 are coking shaft furnaces, 23 to 26 are top gas heat recovery systems, and 28 to 31 are exhaust gas cleaning systems. 27
is an oxygen generator. Among these, the reduction shaft furnace, furnace top gas cleaning device, silicon separator, briquette equipment, and coking shaft furnace have been mostly explained so far.

大型設備でも変らない。The same applies to large equipment.

本発明法においては9石炭の乾溜ガスおよびほとんどC
Oである炉頂ガスが発生し、この有効な利用が本発明方
法の利点を拡大する。好ましい方法は少なくとも炉頂ガ
スは全量7〜10によって浄化し、COとしてC1化学
の原料とすることである。しかしこれは必ずしも期待で
きない。ガスを燃焼させ1発電によって熱回収を計るの
が一般的な方法である。図中23は燃焼室で、還元用シ
ャフト炉炉頂ガスおよびコークス化炉〇−分解ガスが供
給される。燃焼室でこれらのガスは、燃焼空気ブロア2
4から供給される燃焼用空気によシ燃焼し、その熱はボ
イラ25で蒸気として回収され、得られる電力は酸素発
生装置27および系内のプロア、ポンプ10、 +9.
24.30.36およびその他必要な動力として供給し
て十分に余りがち今。さてボイラ25を出た排ガスは除
塵器28で除塵され、要すれば排煙脱硫装置29で浄化
され、誘引排風機30で誘引され、煙突31から放散さ
れる。
In the method of the present invention, dry distillation gas of 9 coals and almost C
A top gas of O is generated and its effective utilization extends the advantages of the method of the invention. A preferred method is to purify at least the top gas by a total amount of 7 to 10, and use it as CO as a raw material for C1 chemistry. However, this cannot necessarily be expected. A common method is to recover heat by burning gas and generating electricity. In the figure, reference numeral 23 denotes a combustion chamber, into which the reduction shaft furnace top gas and coking furnace cracked gas are supplied. In the combustion chamber these gases are passed through combustion air blower 2
The combustion air supplied from 4 is used for combustion, and the heat is recovered as steam in the boiler 25, and the resulting electric power is used by the oxygen generator 27 and the proar in the system, pump 10, +9.
24.30.36 and other necessary power supplies tend to be more than enough. Now, the exhaust gas exiting the boiler 25 is removed by a dust remover 28, purified if necessary by an exhaust gas desulfurization device 29, drawn by an induced draft fan 30, and dissipated from a chimney 31.

酸素発生装置26は深冷分離装置、モレキュラーシーブ
いづれにしてもよいが、一般には系内で窒素を要するこ
ともあるので深冷分離装置がよい。
The oxygen generator 26 may be either a cryogenic separator or a molecular sieve, but generally a cryogenic separator is preferable since nitrogen may be required within the system.

系全体に可燃ガスが流れているため安全防止の/−ル材
として使うほか還元ガスの発生しない初期には精製炉頂
ガスに代えて冷却用ガスとしてバルブ34から導入しコ
ークス化炉冷却用に用いうる。
Since flammable gas flows throughout the system, it is used as a safety prevention material, and in the early stages when reducing gas is not generated, it is introduced from the valve 34 as a cooling gas instead of the refining furnace top gas to cool the coking furnace. Can be used.

繰返すことになるが本システムから錫のロスはコストに
大きくひびく、そのためガス冷却器7からのダストD、
除塵器28からのダストEや還元用シャフト炉からのス
ラグF等からは錫化合物の完全回収を図る必要がある。
As I will repeat, the loss of tin from this system greatly affects the cost, so the dust D from the gas cooler 7,
It is necessary to completely recover tin compounds from the dust E from the dust remover 28 and the slag F from the reduction shaft furnace.

具体的にはダストをペレット原料中に戻すとか、スラグ
とともに電気炉中で還元することが考えられる。また錫
溶湯を取扱った容器等は成品珪素の取扱いで述べたよう
に鉛溶湯で洗滌して錫を回収する。
Specifically, it is possible to return the dust to the pellet raw material or to reduce it together with the slag in an electric furnace. In addition, containers used for handling molten tin are washed with molten lead to recover the tin, as described in the handling of finished silicon.

本装置を用いて実施例1の方法てより珪素It  ゛を
製造した場合の各種原単位を算定してみると次のように
なる。
When silicon It' is manufactured by the method of Example 1 using this apparatus, various basic units are calculated as follows.

珪石2190kgと石炭4370kfiタブレツトとし
て供給し、また細粒コークス750吟を用いて珪素lt
金得る。前述の炉頂ガスから2400 Q 000 k
calの熱量、コークス化炉からコ2クス乾溜に使う熱
量を差引いてIQOOαOOOkcalの熱量を得る。
2190kg of silica stone and 4370kfi coal were supplied as tablets, and 750g of fine coke was used to produce silicon lt.
get money 2400 Q 000 k from the above-mentioned furnace top gas
The calorific value of IQOOαOOOOkcal is obtained by subtracting the calorific value of cal and the calorific value used for coke dry distillation from the coking oven.

これを通常の効率で発電して13800 kwhの電力
を得るが、系内の消費電力は3300kwh程度である
。なお珪素1を当たり錫のロスは2〜4−である。余剰
電力は工場内の他の合金製造炉で使用する。
This is generated at normal efficiency to obtain 13,800 kwh of power, but the power consumption within the system is about 3,300 kwh. Note that the loss of tin per 1 silicon is 2 to 4. Surplus electricity will be used in other alloy manufacturing furnaces within the plant.

経済的な比較は変動することもあって正確にはできない
が、従来の電気炉法に比して極めて安価に珪素が製造で
きる。少なく、/!−も従来の電気炉法が多量の電力を
要したのに比し9本方法は石炭および若干のコークスの
みから直接珪素および珪素合金を製造できる手段を提供
した点で従来まったく例を見ないものである。
Although economic comparisons cannot be made accurately due to fluctuations, silicon can be produced much more cheaply than conventional electric furnace methods. Less, /! -Compared to the conventional electric furnace method, which required a large amount of electricity, this method is completely unprecedented in that it provides a means to directly produce silicon and silicon alloys from only coal and some coke. It is.

本発明の如くシャフト炉において電力を用いず30%以
上の珪素、′珪素合金を製造する文献資料はほとんど見
られない。本発明方法は炉から直接取り出すのではない
が、シャフト炉を主工程として珪素50%以上特に70
チ以上のフェロシリコン、または珪素の製造を目的とし
たもので、珪素so%以下のものは逆に本発明方法では
適用しにくくなる点に特徴がある。これは鉄鍋合金がで
き。
There are almost no documents available for producing 30% or more silicon or silicon alloys in a shaft furnace without using electric power as in the present invention. Although the method of the present invention does not directly take out silicon from the furnace, it uses a shaft furnace as the main process and contains silicon with a content of 50% or more, especially 70%.
The method of the present invention is characterized in that it is difficult to apply the method of the present invention when the purpose is to produce ferrosilicon or silicon with a silicon content of less than 10%. This is an iron pot alloy.

フェロシリコンのみの分離がむつかしくなることによる
。本発明は極めて新規なものであるが、錫の精錬では電
気炉において逆にフェロシリコン浴湯を用いて錫を分離
することが行われている。しかし本発明方法のようにシ
ャフト炉の技術と結びついていないものであるから2本
発明には参考とはなるが関係は乏しい。
This is because it becomes difficult to separate only ferrosilicon. Although the present invention is extremely new, in tin refining, tin is separated using a ferrosilicon bath in an electric furnace. However, unlike the method of the present invention, this method is not connected to shaft furnace technology, so although it may serve as a reference for the present invention, it has little relevance.

本発明は複雑なものであり、各工程において変形手段が
多いことは各項で述べて来たとおりである。そこでこれ
らを改めて列記する。
As stated in each section, the present invention is complex and requires many modification means in each step. Therefore, I will list them again.

(1)  コークス化炉で高温乾溜し、コークス化した
団鉱を還元用シャフト炉に供給することを特徴とする特
許請求の範囲に記載した方法。
(1) The method described in the claims, characterized in that the briquette subjected to high-temperature dry distillation in a coking furnace and coked is supplied to a shaft furnace for reduction.

(2)好ま′シフは70%以上、最も好ましくは90%
 1以上の酸素を含有する燃暁支持ガスを用いることを
特徴とする特許請求の範囲に記載した方法。
(2) Preferable shift is 70% or more, most preferably 90%
A method as claimed in the claims, characterized in that a combustion support gas containing one or more oxygens is used.

(3)  団鉱製造装置、還元用シャフト炉、炉頂ガス
精製装置、ボイラおよび発電機、alR素発生装置。
(3) Bulquette production equipment, shaft furnace for reduction, top gas purification equipment, boiler and generator, alR element generator.

溶離装置とから少なくとも構成される特許請求の範囲の
方法を実施するための装置。
An apparatus for carrying out the method of the claims, comprising at least an elution device.

(4)内層に無水珪酸を、外層に石炭を主として配合し
た複合団鉱を用いる特許請求の範囲または上記+11 
+21の方法。
(4) Claims using a composite briquette containing mainly silicic acid anhydride in the inner layer and coal in the outer layer or +11 above
+21 method.

(5)  石灰分を配合しアルミノ珪酸カルシウム系の
スラグを形成して還元用シャフト炉の操業を行う特許請
求の範囲に記載した方法。
(5) The method described in the claims, in which lime is blended to form calcium aluminosilicate slag and a reduction shaft furnace is operated.

(6)錫精錬における捨てからみを利用して系内の錫損
失を補い、あわせてア71/ ミノ珪酸カルシウム系の
スラグを形成してフェロシリコンを製造することを特徴
とする特許請求の範囲に記載した方法。
(6) A claim characterized in that ferrosilicon is produced by compensating for the loss of tin in the system by utilizing waste entanglement in tin refining, and at the same time forming a calcium minosilicate-based slag. The method described.

(7)原子数チで65%以下、好ましくは15〜40チ
のStを含む溶湯をシャフト炉で製造することを特徴と
する特許請求の範囲に記載した方法。
(7) A method according to the claims, characterized in that a molten metal containing 65% or less St, preferably 15 to 40 atoms, is produced in a shaft furnace.

(8)還元用シャフト炉において製造した珪素を含む錫
系合金を遠心回転を行いつつ冷却し珪素を溶離させるこ
とを特徴とする特許請求の範囲に記載した方法。
(8) The method described in the claims, characterized in that the silicon-containing tin-based alloy produced in a reduction shaft furnace is cooled while centrifugally rotating to elute silicon.

(9)  前項(8)において珪素の析出を2段におこ
ない高純度の珪素と低純度のものとに分離する方法。
(9) A method in which silicon is precipitated in two stages and separated into high-purity silicon and low-purity silicon as described in (8) above.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図は実機プラントの70−シートである。 1・・・・・・・・・・・還元用シャフト炉2・・・・
・・・・・燃焼帯 3・・・・・・・・・・・・出 湯 口4.18・・・
・・羽  D 5 5・・・・・・・・・湯  溜 6・・・・・・・溶離器 7・・・・・・・・・・・冷却器 8・・・・・・・・・除塵器 9・・・・・・・・・・脱湿装置 10 ・・・・・・・・・・ プ  ロ  ア   。
The figure shows 70 sheets of an actual plant. 1...........Shaft furnace for reduction 2..
... Combustion zone 3 ...... Outlet spout 4.18...
...Blade D 5 5... Hot water reservoir 6... Eluator 7... Cooler 8...・Dust remover 9...Dehumidifier 10...Proa.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 珪石等の珪酸原料と炭素質原料とを粉砕して製造した団
鉱に、必要に応じて補助燃料を加えてシャフト炉に装入
し、該シャフト炉炉床部羽口に高濃度の酸素を含有する
燃焼支持ガスを吹きこんで高温の燃焼部を形成するとと
もに9羽口の上部がら錫溶湯、または錫および鉛を主成
分とする合金溶湯を流下し、または装入物中にこれらを
固体として供給し、溶湯中にシャフト炉高温部および炉
上部で生成した珪素を溶解させ、この溶湯を炉外に取り
出し冷却することによシ、珪素またはフェロシリコンを
前記浴湯よシ析出分離することを特徴とする珪素または
フェロシリコンの製造方法。
The briquette produced by crushing a silicic acid raw material such as silica stone and a carbonaceous raw material is charged into a shaft furnace with auxiliary fuel added as necessary, and a high concentration of oxygen is supplied to the tuyere of the hearth of the shaft furnace. A combustion support gas containing the gas is blown in to form a high-temperature combustion zone, and molten tin or molten alloy mainly composed of tin and lead is poured from the upper part of the nine tuyeres, or they are solidified in the charge. The silicon produced in the shaft furnace high temperature section and the upper part of the furnace is dissolved in the molten metal, and the molten metal is taken out of the furnace and cooled, thereby precipitating and separating silicon or ferrosilicon from the bath water. A method for producing silicon or ferrosilicon, characterized by:
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