PL148508B1 - Method of obtaining an intermediate product for use in production of silicon or ferrosilicon in a low-shaft electric furnace - Google Patents

Method of obtaining an intermediate product for use in production of silicon or ferrosilicon in a low-shaft electric furnace Download PDF

Info

Publication number
PL148508B1
PL148508B1 PL25941386A PL25941386A PL148508B1 PL 148508 B1 PL148508 B1 PL 148508B1 PL 25941386 A PL25941386 A PL 25941386A PL 25941386 A PL25941386 A PL 25941386A PL 148508 B1 PL148508 B1 PL 148508B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
silicon
semi
finished products
low
electric furnace
Prior art date
Application number
PL25941386A
Other languages
Polish (pl)
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE19853541125 external-priority patent/DE3541125A1/en
Application filed filed Critical
Publication of PL148508B1 publication Critical patent/PL148508B1/en

Links

Landscapes

  • Silicon Compounds (AREA)

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania pólwyrobów do produkcji krzemu lub zela¬ zokrzemu w niskoszybowym piecu elektrycznym, zawierajacych drobnoziarnisty dwutlenek krzemu, a takze wegiel w nadmiarze w odniesieniu do redukcji do weglika krzemu. Pólwyroby doprowadza sie w postaci mieszaniny z grudkowym dwutlenkiem krzemu do pieca niskoszybowe- go jako wsad, a przy tym dwutlenek krzemu w pólwyrobach z surowców ulega redukcji do weg¬ lika krzemu w górnej czesci niskoszybowego pieca elektrycznego w temperaturze ponizej 1600°C, natomiast z niezuzytego podczas tej redukcji wegla pólwyrobów powstaja aglomera¬ ty o strukturze koksu, przy czym dalej w dolnej czesci niskoszybowego pieca elektrycznego w temperaturze powyzej 1600°C, korzystnie w temperaturze od 1800 do 2000°C, dodany z wsa¬ dem w postaci grudek i stopiony dwutlenek krzemu wraz z weglikiem krzemu i weglan z aglo¬ meratów o strukturze koksu redukuje sie do krzemu.Dwutlenek krzemu oznacza tu wszelkie stosowane zazwyczaj nosniki krzemu, zwlaszcza kwarcyty i piasek kwarcowy.Przez drobnoziarnisty rozumie sie surowiec o ziarnistosci piasku, zawartej przyklado¬ wo miedzy 0,5 mm a 5 mm, korzystnie okolo 1 mm. "W nadmiarze" oznacza, ze wegiel, nie wykorzystany w pólwyrobach do redukcji dwutlenku krzemu do weglika krzemu, wystarcza ilosciowo do powstania aglomeratów o strukturze koksu.Ogólnie biorac, redukcja przebiega dwustopniowo, a mianowicie: Si02 + 3C = SiC + 2C0, Si02 + 2SiC = 3Si + 2C0 W drugim stopniu przebiega ona z jednoczesnym powstawaniem dwutlenku krzemu: Si02 + C = SiO + CO Gazowy w panujacych temperaturach jednotlenek krzemu doplywa do górnej czesci nisko¬ szybowego pieca elektrycznego. 148 5082 148 508 W znanym podobnym rozwiazaniu z opiau wyloze niowego RFN nr 34 11 371 wytwarza sie pólwyroby z surowców przez brykietowanie • Wykorzystuje sie przy tym nadajacy sie do brykietowania wegiel, korzystnie w ramach brykietowanie na goraco, lecz równiez brykie¬ towanie na zimno, z dodatkiem spoiw bitumicznych. Ponadto pólwyroby zawieraja wegiel w postaoi obojetnych w odniesieniu do brykietowania nosników wegla, takich jak koks naf¬ towy, antracyt, grafit, koks z wegla brunatnego, koks z wegla kamiennego i tym podobne.Mozna kontynuowac wytwarzanie krzemu do postaci zelazokrzemu oraz krzemometalu, wprowadzajac do niskoszybowego pieca elektrycznego odpowiednie substancje, na przyklad zelazo w postaci wiórków zelaznych lub granulatu zelaznego, badz tez tlenku zelaza.Te znane srodki przyczyniaja sie do znacznego zwiekszenia uzysku krzemu przy malym zuzyciu pradu elektrycznego w niskoszybowym piecu elektrycznym oraz zmniejszonym zuzy¬ ciu elektrod tego pieca. W ramach pierwszego stopnia redukcji do weglika krzemu z pól¬ wyrobów powstaja aglomeraty o strukturze koksu, które w porównaniu z weglem we wsadzie z dwutlenku krzemu i wegla wykazuja znacznie powiekszona powierzchnie, mianowicie o strukturze koksu. Ich wewnetrzna powierzchnia wlasciwa wynosi w kazdym razie najczes- ciej ponizej 5 m /g.Wskutek powiekszonej powierzchni aglomeraty o strukturze koksu sa szczególnie reak¬ tywne, a przy tym w porównaniu z reaktywnoscia wegla podobnie uaktywnione. Prócz tego uwolniony zostaje gazowy dwutlenek krzemu, co wplywa ujemnie na uzysk krzemu. Ma to takze ujemny wplyw na zuzycie pradu elektrycznego.Celem wynalazku jest dalsze udoskonalenie sposobu wytwarzania krzemu w zakresie zuzy¬ cia pradu elektrycznego i uzysku bardzo czystego krzemu metalicznego.W rozwiazaniu wedlug wynalazku do formowania pólwyrobów stosuje sie spoiwo bitumiczne w ilosci od 4 do 20$ wagowych w stosunku do ich ciezaru lacznego wraz z domieszka 2 do 20£ wagowych w odniesieniu do tego spoiwa, drobnoziarnistego proszku dwutlenku krzemu o P p wewnetrznej powierzchni wlasciwej co najmniej 5 m /g, korzystnie 200 do 800 m /g.Ilosc zastosowanego dwutlenku krzemu jest wystarczajaca dla powstania podczas reduk¬ cji krzemu do weglika krzemu w pólwyrobach, aglomeratów o strukturze koksu o wewnetrznej P P powierzchni wlasciwej wegla lacznie ponad 5 ni /g, korzystnie 50 do 100 m /g. W tempera¬ turze lezacej ponizej temperatury redukcji dwutlenku krzemu do weglika krzemu, pólwyroby poddaje sie obróbce cieplnej, podczas której spoiwo bitumiczne krakuje sie, a w dolnej czesci pieca prowadzi sie dalsza redukcje za pomoca aglomeratów o strukturze koksu, ma- P jacych wlasciwa powierzchnie wewnetrzna powyzej 5 m /g.Spoiwo bitumiczne oznaczaja wszelkie odpowiednie bitumy, zwlaszcza te, które stosuje sie zazwyczaj jako spoiwo na przyklad w budownictwie drogowym, oraz do celów brykietowa¬ nia. Temperatura topnienia powinna dosc znacznie przekraczac 60°C. Poszczególne ziarna drobnoczastkowego proszku krzemionkowego ze spoiwem bitumicznym powinny byc jak najbar¬ dziej doglebnie zwilzone 1 wymieszane do postaci jednorodnej mieszaniny. Mozna to osiag¬ nac bez trudnosci, jesli spoiwo bitumiczne uczyni sie przez nagrzanie dostatecznie ciek¬ lym, a nastepnie przeprowadzi sie wymieszanie z proszkiem krzemionkowym, przy czym mozna wówczas wykorzystac na przyklad zasade mieszania strumieniowego.Proszek krzemionkowy oznacza nie tylko bardzo drobnoczastkowy proszek krzemionkowy /wysokodyspersyjny, amorficzny dwutlenek krzemu/, lecz równiez inny bardzo drobny pro¬ szek dwutlenku krzemu* Korzystnie do bitumicznego spoiwa dodaje sie bezpostaciowy proszek dwutlenku krzemu.Przez dodanie proszku krzemionkowego do pólwyrobów, dzieki zmieszaniu proszku krze¬ mionkowego ze spoiwem bitumicznym, wzbudza sie w aglomeratach o strukturze koksu dodat¬ kowo reaktywna powierzchnie wegla. Podczas redukcji proszku krzemionkowego do weglika krzemu w ramach pierwszego stopnia redukcji powstaje w nie zuzytym weglu wzbudzona wew¬ netrzna powierzchnia.Wzbudzona powierzohnie wewnetrzna mozna zadac za posrednictwem ilosci proszku krze¬ mionkowego i jego wewnetrznej powierzohni wlasciwej. Po skoksowaniu spoiwa bitumicznego proszek krzemionkowy jest powleczony warstwa koksu, która od 1500°C wykazuje znaczace148 508 3 powstawanie weglika krzemu. Powierzchnia proszku zostaje przeniesiona niejako w koks* Weglik krzemu zuzywa sie przy jednoczesnym dalszym wyksztalceniu sie powierzchni, mia¬ nowicie na zewnetrznych powierzchniach ograniczajacych malych krysztalów weglika krzemu.Mozliwe jest bardzo dokladne sterowanie wzrostem powierzchni przez odpowiedni dob<5r pro¬ szku krzemionkowego oraz przez jego procentowy udzial w spoiwie.Obowiazuje przy tym pewna zasada doboru. Celowe jest utrzymywanie przy wszelkich sto¬ sunkach zmieszania stalego iloczynu procentu wagowego i powierzchni wewnetrznej. Oznacza to, ze przykladowo 30& wagowych z powierzchnia wewnetrzna 10 m /g wywiera takie samo dzialanie jak 0,7* wagowego proszku krzemionkowego z powierzchnia wewnetrzna okolo 450 m2/g.Pólwyroby poddaje sie korzystnie w temperaturze nizszej od temperatury redukcji dwu¬ tlenku krzemu do weglika krzemu, wstepnej obróbce cieplnej, podczas której spoiwo bitu¬ miczne podlega krakowaniu* Obróbke cieplna mozna przeprowadzac w górnej czesci nisko- szybowego pieca elektrycznego, gdzie mozna podtrzymywac na przyklad temperature okolo 500°C. Obróbke te mozna jednak równiez przeprowadzac jako wstepne koksowanie poza nisko- szybowym piecem elektrycznym.W zasadzie wytwarzanie pólwyrobów z surowców jest w ramach wynalazku dowolne. W kaz¬ dym razie nalezy przez odpowiedni dobór spoiwa bitumicznego zapewnic to, aby pólwyroby wykazywaly dostateczna wytrzymalosc tak, aby nie zbrylaly sie one podczas transportu i by zachowywaly swój ksztalt w niskoszybowym piecu elektrycznym. Korzystnie pólwyroby przy temperaturze ponizej temperatury redukcji dwutlenku krzemu do weglika krzemu zosta¬ ja poddane obróboe cieplnej, w czasie której spoiwa bitumiczne krakuje sie takze w gór¬ nej czesci elektrycznego pieca niskoszybowego. Jezeli w niskoszybowym piecu elektrycz¬ nym nalezy wytwarzac bezposrednio krzemornetal lub zelazokrzem, to do wsadu mozna doda¬ wac ponadto drobnoczastkowe zelazo, na przyklad w postaci wiórków stalowych, proszku stalowego lub tlenku zelaza.Istnieje jednak równiez mozliwosc poslugiwania sie pólwyrobami, które zawieraja do¬ datkowo drobnoczastkowe zelazo.Pólwyroby zawieraja stale wegiel w nadmiarze ze wzgledu na redukcje w nich dwutlenku krzemu do weglika krzemu. Zaleca sie, aby pólwyroby zawieraly ze wzgledu na redukcje dwutlenku krzemu do weglika krzemu, nadmiar wegla wynoszacy wagowo ponad 50^ i ponizej 90#. Jesli postepuje sie w mysl wynalazku i stosuje ekstremalnie czyste materialy wyjs¬ ciowe, zwlaszcza ekstremalnie czyste spoiwo bitumiczne w postaci podwójnie destylowane¬ go produktu naftowego, to mozna uzyskac krzem o bardzo duzej czystosci.Przedmiot wynalazku jest objasniony na podstawie przykladów wykonania, które opisuja wytwarzanie pólwyrobów z surowców, oraz wytwarzanie krzemu i które ukazuja osiagane ko¬ rzysci.Wytwarzanie pólwyrobów z surowców za pomoca spoiwa bitumicznego, zmieszanego z drob- noczastkowym proszkiem krzemionkowym, mozna przeprowadzac wszelkimi odpowiadajacymi te¬ mu celowi metodami technologicznymi. W ramach przykladu wykonania wykorzystuje sie bry¬ kiet owanie na zimno.Pochodzace z ropy naftowej spoiwo o temperaturze mieknienia 87°C nagrzano do tempera¬ tury 170°C i utrzymywano w stanie ruchu przez silne mieszanie. Mieszadlo bylo tak zbudo- wane, iz wielkopowierzchniowy proszek krzemionkowy /o powierzchni wlasciwej 800 m /g/ byl zasysany przez przewód rurowy do wydrazonej osi mieszadla. Proszek krzemionkowy rozlozyl sie promieniowo pod powierzchnia cieklego spoiwa i wskutek silnego ruchu na¬ tychmiast zmieszal.Staly obieg w mieszalniku przyczynil sie do równomiernego rozlozenia zadanego steze¬ nia w wymiarze ^0% proszku krzemionkowego. Dzieki duzej powierzchni górnej mieszalnika mozna bylo utrzymac pienienie sie spoiwa w dopuszczalnych granicach. Przez dodanie pro¬ szku krzemionkowego wzrosla lepkosc mieszaniny. Plynnosc zostala utrzymana. Mieszanina nadawala sie do przepompowywania, co jest istotne z punktu widzenia dalszego przerobu.Do cieklej mieszaniny dodano okreslona ilosc podgrzanego piasku 1 koksu naftowego.4 146 508 Mieszanina ta uzyskala temperature 110°C. W atmosferze parowej zostala zagnieciona* Gotowa mieszanina zawierala 10# spoiwa bitumicznego, zaopatrzonego w proszek krzemion¬ kowy, 40# piasku i 50% koksu naftowego. Proszek krzemionkowy wystepowal w finalnej mie¬ szaninie w ilosci \%.Brykietowanie tej mieszaniny nastapilo w temperaturze 104°C w prasie walcowej. W ten sposób wytworzono pólwyroby w postaci brykietów o objetosci 10 cm. Po ochlodzeniu do temperatury otoczenia pólwyroby te wykazywaly przecietnie punktowa wytrzymalosc na sciskanie równa 185 kg, co czynilo zadosó wszelkim wymaganiom mechanicznym skladowa¬ nia i transportu. Nawet dluzsze drogi transportu koleja i statkiem nigdy nie powodowaly przekroczenia 2% odsiewu.Istotne dla sposobu wedlug wynalazku jest równiez to, ze pólwyroby wykazuja wymagana ogniotrwalosc. Rozumie sie przez to zachowanie sie paliw i odczynników wówczas, gdy na¬ grzewa sie je, równiez w sposób gwaltowny. Przypadek ten jest nagminny i wystepuje w niskoszybowym piecu elektrycznym podczas kazdego zaladunku, poniewaz swiezy, chlodny material podaje sie stale na goraca powierzchnie wsadu, na której substancje stale maja temperatury przekraczajace 500°C i nad która gazy spalaja sie z wydzielaniem duzej ilos¬ ci ciepla. Pólwyroby odpowiadaly równiez pod tym wzgledem wszelkim oczekiwaniom.W koszu drucianym, który byl zewieszony w piecu niskoszybowym z mozliwoscia opuszcze¬ nia, pólwyroby zsuwaly sie po zaladowaniu pod powierzchnie wsadu. Byly one tam pozosta¬ wione w ciagu jednej godziny. Z kolei zostaly one wyciagniete za pomoca kosza druciane¬ go z niskoszybowego pieca elektrycznego i szybko wprowadzone do gazoszczelnego zbiorni¬ ka. Powstaly wówczas aglomeraty o strukturze koksu. Po ochlodzeniu zmierzono punktowa wytrzymalosc na sciskanie tych aglomeratów o strukturze koksu. Stwierdzono, ze punkto¬ wa wytrzymalosc na sciskanie wzrosla do 210 kg. Zawartosc skladników lotnych zmniejszy¬ la sie ponizej 2%. Czesc pólwyrobów ponownie nagrzano w laboratorium. Pomierzono ubytki ciezaru do temperatury 1600°C, okreslono wytrzymalosc oraz powierzchnie wewnetrzna.Wszystkie wartosci byly zadowalajace. Wewnetrzna powierzchnia wlasciwa wynosila 14,3 m /g. Podczas prób równoleglych bez dodatku proszku krzemionkowego zmierzona wewnetrzna powierzchnia wlasciwa wynosila zaledwie 4,2 m /g.Z wytworzonych w opisany sposób pólwyrobów wyprodukowano w niskoszybowym piecu elek¬ trycznym krzem wedlug podanego na wstepie sposobu. Uzysk krzemu wyniósl 96,6^ przy zu¬ zyciu energii elektrycznej rzedu 10 600 kWh na 1 t krzemu. Równolegle próby porównawcze z pólwyrobami bez dodatku proszku krzemionkowego daly uzysk krzemu, równy w przyblize¬ niu ok. 80$, przy zuzyciu energii wynoszacym 12 800 kWh na 1 t krzemu.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania pólwyrobów do produkcji krzemu lub zelazokrzemu w niskoszybo¬ wym piecu elektrycznym, formowanych z surowca zawierajacego drobnoziarnisty dwutlenek krzemu i wegiel w nadmiarze w odniesieniu do redukcji do weglika krzemu, w którym do Burowców tych dodaje sie spoiwo bitumiczne, znamienny tym, ze do formo¬ wania pólwyrobów stosuje sie spoiwo bitumiczne w ilosci od 4 do 20% wagowych w stosun¬ ku do ich ciezaru lacznego wraz z domieszka 2 do 20$ wagowych w odniesieniu do spoiwa, drobnoziarnistego proszku dwutlenku krzemu o wewnetrznej powierzchni wlasciwej co naj- mniej 5 m /g, korzystnie 200 do 800 m /g, przy czym w temperaturze lezacej ponizej temperatury redukcji dwutlenku krzemu do weglika krzemu, pólwyroby poddaje sie obrób¬ ce cieplnej, podczas której spoiwo bitumiczne krakuje sie. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do bitumicznego spoiwa dodaje sie bezpostaciowy proszek dwutlenku krzemu.Pracownia Poligraficzna UP RP.Naklad 100 egz.Cena 1500 zl PL PL PL PL PL PL PL PL PLThe invention relates to a method for producing semi-finished products for the production of silicon or ferrosilicon in a low-shaft electric furnace, containing fine-grained silicon dioxide and carbon in excess of the reduction to silicon carbide. The semi-finished products are fed as a mixture with lumpy silicon dioxide to a low-shaft furnace as a charge. The silicon dioxide in the raw semi-finished products is reduced to silicon carbide in the upper part of the low-shaft electric furnace at a temperature below 1600°C, while agglomerates with a coke structure are formed from the carbon not consumed during this reduction. Furthermore, in the lower part of the low-shaft electric furnace at a temperature above 1600°C, preferably at a temperature of 1800 to 2000°C, the added charge in the form of lumps and the melted silicon dioxide together with silicon carbide and carbonate from the agglomerates with a coke structure are reduced to silicon. Silicon dioxide here means all the usual silicon carriers, especially quartzites and quartz sand. Fine-grained is understood as raw material with a sand grain size, for example, between 0.5 mm and 5 mm, preferably around 1 mm. "In excess" means that the carbon not used in the semi-finished products for the reduction of silicon dioxide to silicon carbide is quantitatively sufficient to form agglomerates with a coke structure. Generally speaking, the reduction takes place in two stages, namely: SiO2 + 3C = SiC + 2C0, SiO2 + 2SiC = 3Si + 2C0. In the second stage, it proceeds with the simultaneous formation of silicon dioxide: SiO2 + C = SiO + CO. Gaseous silicon monoxide, at the prevailing temperatures, flows into the upper part of the low-shaft electric furnace. 148 5082 148 508 In a similar known solution, semi-finished products are produced from lining opium from the Federal Republic of Germany No. 34 11 371 by briquetting. • Coal suitable for briquetting is used, preferably in the context of hot briquetting, but also cold briquetting with the addition of bituminous binders. In addition, the semi-finished products contain carbon in the form of carbon carriers inert to briquetting, such as petroleum coke, anthracite, graphite, lignite coke, hard coal coke, and the like. It is possible to continue the production of silicon to form ferrosilicon and silicon metal by introducing appropriate substances, for example iron in the form of iron shavings or iron granules, or iron oxide, into a low-shaft electric furnace. These known measures contribute to a significant increase in silicon yield with low electric current consumption in the low-shaft electric furnace and reduced wear of the electrodes of this furnace. In the first stage of reduction to silicon carbide, agglomerates with a coke structure are formed from the semi-finished products. These agglomerates have a significantly larger surface area compared to the carbon in the silicon dioxide and carbon feedstock. Their internal specific surface area is usually less than 5 m²/g. Due to the increased surface area, the agglomerates with a coke structure are particularly reactive and, in comparison to the reactivity of carbon, are similarly activated. Furthermore, gaseous silicon dioxide is released, which negatively affects the silicon yield. This also has a negative effect on the consumption of electric current. The aim of the invention is to further improve the method of producing silicon in terms of the consumption of electric current and the yield of very pure metallic silicon. In the solution according to the invention, for forming the semi-finished products, a bituminous binder is used in an amount of 4 to 20% by weight in relation to their total weight together with an admixture of 2 to 20% by weight, in relation to this binder, of fine-grained silicon dioxide powder with a specific internal surface area of at least 5 m²/g, preferably 200 to 800 m²/g. The amount of silicon dioxide used is sufficient to form, during the reduction of silicon to silicon carbide in the semi-finished products, agglomerates with a coke structure with a specific internal surface area of carbon of more than 5 m²/g in total, preferably 50 to 800 m²/g. 100 m³/g. At a temperature below the reduction temperature of silicon dioxide to silicon carbide, the semi-finished products are subjected to a heat treatment during which the bituminous binder is cracked and further reduction is carried out in the lower part of the furnace by means of agglomerates of coke structure, having a specific internal surface area exceeding 5 m³/g. Bituminous binder means all suitable bitumens, especially those typically used as binders, for example, in road construction and for briquetting purposes. The melting point should be well above 60°C. The individual grains of fine-particle silica powder with bituminous binder should be wetted as thoroughly as possible and mixed to form a homogeneous mixture. This can be achieved without difficulty if the bituminous binder is made sufficiently liquid by heating and then mixed with silica powder, in which case, for example, the principle of jet mixing can be used. Silica powder refers not only to very fine-particle silica powder (highly dispersed, amorphous silicon dioxide), but also to other very fine silicon dioxide powders. Preferably, amorphous silicon dioxide powder is added to the bituminous binder. By adding silica powder to the semi-finished products, an additional reactive carbon surface is induced in the coke-structured agglomerates by mixing the silica powder with the bituminous binder. During the reduction of silica powder to silicon carbide in the first reduction stage, an excited internal surface is formed in the unconsumed carbon. The excited internal surface can be determined by the amount of silica powder and its specific internal surface area. After coking the bituminous binder, the silica powder is coated with a layer of coke, which shows significant silicon carbide formation from 1500°C. The powder surface is transferred, as it were, into the coke. The silicon carbide wears away, while the surface develops further, specifically on the outer surfaces of the small silicon carbide crystals. It is possible to precisely control the surface growth by selecting the appropriate silica powder and its percentage share in the binder. A certain selection rule applies. It is advisable to maintain a constant product of the weight percentage and the internal surface area for all mixing ratios. This means that, for example, 30% by weight with an internal surface area of 10 m²/g has the same effect as 0.7% by weight of silica powder with an internal surface area of about 450 m²/g. The semi-finished products are preferably subjected to a heat pre-treatment at a temperature below the reduction temperature of silicon dioxide to silicon carbide, during which the bituminous binder is cracked. The heat treatment can be carried out in the upper part of a low-shaft electric furnace, where a temperature of, for example, about 500°C can be maintained. However, this treatment can also be carried out as pre-coking outside the low-shaft electric furnace. In principle, the production of semi-finished products from the raw materials is optional within the scope of the invention. In any case, it is necessary to select the appropriate bituminous binder to ensure that the semi-finished products have sufficient strength to prevent caking during transport and to retain their shape in the low-shaft electric furnace. Preferably, the semi-finished products are subjected to a heat treatment at a temperature below the reduction temperature of silicon dioxide to silicon carbide, during which the bituminous binder is also cracked in the upper section of the low-shaft electric furnace. If silicon dioxide or ferrosilicon is to be produced directly in a low-shaft electric furnace, fine-particle iron, for example, in the form of steel shavings, steel powder, or iron oxide, can be added to the charge. However, it is also possible to use semi-finished products that also contain fine-particle iron. The semi-finished products permanently contain excess carbon due to the reduction of silicon dioxide to silicon carbide. It is recommended that the semi-finished products contain an excess of carbon by weight of more than 50% and less than 90% due to the reduction of silicon dioxide to silicon carbide. If the invention is followed and extremely pure starting materials are used, particularly an extremely pure bituminous binder in the form of a double-distilled petroleum product, silicon of very high purity can be obtained. The subject of the invention is explained on the basis of embodiment examples that describe the production of semi-finished products from raw materials and the production of silicon, and which demonstrate the advantages achieved. The production of semi-finished products from raw materials using a bituminous binder mixed with fine-particle silica powder can be carried out by any technological methods suitable for this purpose. In one embodiment, cold briquetting is used. A binder derived from crude oil with a softening point of 87°C was heated to a temperature of 170°C and kept in a state of motion by vigorous stirring. The mixer was designed so that high-surface silica powder (with a specific surface area of 800 m²/g) was drawn through a pipe into the hollow shaft of the mixer. The silica powder spread radially beneath the surface of the liquid binder and, due to the strong movement, immediately mixed. Constant circulation in the mixer contributed to the uniform distribution of the desired concentration of 10% silica powder. Thanks to the large upper surface area of the mixer, foaming of the binder could be kept within acceptable limits. The addition of silica powder increased the mixture's viscosity and maintained its fluidity. The mixture was suitable for pumping, which is important for further processing. A specific amount of heated sand and petroleum coke was added to the liquid mixture. This mixture reached a temperature of 110°C and was kneaded in a steam atmosphere. The finished mixture contained 10% of bituminous binder, supplemented with silica powder, 40% of sand, and 50% of petroleum coke. Silica powder was present in the final mixture at 1%. Briquetting of this mixture took place at 104°C in a roller press. This method produced semi-finished products in the form of 10 cm3 briquettes. After cooling to ambient temperature, these semi-finished products exhibited an average point compressive strength of 185 kg, which satisfied all mechanical requirements for storage and transport. Even longer transport distances by rail and ship never resulted in a reduction of more than 2%. Also crucial to the method according to the invention is that the semi-finished products exhibit the required fire resistance. This refers to the behavior of fuels and reagents when heated, even rapidly. This is a common occurrence in a low-shaft electric furnace during every loading, because fresh, cool material is continuously fed onto the hot surface of the charge, where the solids have temperatures exceeding 500°C and above which the gases burn, releasing a large amount of heat. The semi-finished products also met all expectations in this respect. After loading, the semi-finished products slid below the charge surface in a wire basket suspended in a low-shaft furnace with the possibility of lowering it. They remained there for one hour. They were then removed from the low-shaft electric furnace using a wire basket and quickly placed into a gas-tight container. This resulted in the formation of coke-like agglomerates. After cooling, the point compressive strength of these coke-like agglomerates was measured. The point compressive strength was found to have increased to 210 kg. The volatile content dropped below 2%. Some of the semi-finished products were reheated in the laboratory. Weight losses were measured up to 1600°C, and strength and internal surface area were determined. All values were satisfactory. The internal specific surface area was 14.3 m2/g. During parallel tests without silica powder, the internal specific surface area was measured at only 4.2 m2/g. From the semi-finished products produced in this manner, silicon was produced in a low-shaft electric furnace according to the method described above. The silicon yield was 96.6%, with an electrical energy consumption of 10,600 kWh per t of silicon. Parallel comparative tests with semi-finished products without the addition of silica powder gave a silicon yield of approximately 80%, with an energy consumption of 12,800 kWh per 1 ton of silicon. Patent claims 1. A method for manufacturing semi-finished products for the production of silicon or ferrosilicon in a low-shaft electric furnace, formed from a raw material containing fine-grained silicon dioxide and carbon in excess with respect to the reduction to silicon carbide, wherein a bituminous binder is added to these semi-finished products, characterized in that for forming the semi-finished products a bituminous binder is used in an amount of 4 to 20% by weight in relation to their total weight together with an admixture of 2 to 20% by weight with respect to the binder, of fine-grained silicon dioxide powder with an internal surface specific gravity of at least 5 m³/g, preferably 200 to 800 m³/g, wherein at a temperature below the reduction temperature of silicon dioxide to silicon carbide, the semi-finished products are subjected to heat treatment, during which the bituminous binder cracks. 2. A method according to claim 1, characterized in that amorphous silicon dioxide powder is added to the bituminous binder. Printing Studio of the Polish Patent Office. Edition: 100 copies. Price: PLN 1,500. PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL

Claims (1)

1.1.
PL25941386A 1985-11-21 1986-05-09 Method of obtaining an intermediate product for use in production of silicon or ferrosilicon in a low-shaft electric furnace PL148508B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19853541125 DE3541125A1 (en) 1985-05-21 1985-11-21 METHOD FOR THE PRODUCTION OF SILICON OR FERROSILICIUM IN AN ELECTRONIC SHELL OVEN AND FOR THE METHOD SUITABLE RAW MATERIALS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
PL148508B1 true PL148508B1 (en) 1989-10-31

Family

ID=6286441

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL25941386A PL148508B1 (en) 1985-11-21 1986-05-09 Method of obtaining an intermediate product for use in production of silicon or ferrosilicon in a low-shaft electric furnace

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL148508B1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3660298A (en) Furnace charge for use in the production of silicon metal
US4820341A (en) Process for producing silicon or ferrosilicon in a low-shaft electric furnace
Tangstad Ferrosilicon and silicon technology
US4104075A (en) Refractories, batch for making the same and method for making the same
JP2009530492A5 (en)
GB2084122A (en) Preparation of silicon from quartz and carbon
CS225844B2 (en) The production of semi-products used for the production of the silicon and/or of the silicon xarbide
CN103193231B (en) Prepare the method for titanium carbide or titanium carbonitride
JPS5844733B2 (en) Furnace preparation for silicon iron production
Tangstad Handbook of Ferroalloys: Chapter 6. Ferrosilicon and Silicon Technology
NL8403572A (en) PROCESS FOR THE PREPARATION OF SILICON FROM RAW MATERIAL QUARTER IN AN ELECTRIC LOW SHAFT OVEN.
US3802864A (en) Sintered agglomerates and method of producing same
CN102351181A (en) Method for melting green silicon carbide from smokeless ultra low-ash pure coal and green silicon carbide prepared therefrom
PL148508B1 (en) Method of obtaining an intermediate product for use in production of silicon or ferrosilicon in a low-shaft electric furnace
US4390504A (en) Apparatus for producing silicon carbide consisting mainly of β-type crystal
NO161383B (en) PROCEDURE FOR THE MANUFACTURE OF ALUMINUM SILICUM ALLOYS.
US3704094A (en) Process for the production of elemental silicon
US3218153A (en) Method of producing molded bodies for use in electric smelting furnaces
Baisanov et al. A new approach to the recycling of silicon production waste (microsilica) as a raw material for metallurgical processing
RU2383493C1 (en) Method of carbo-thermal reduction of silicon
CN103667688B (en) Method for performing boron and iron separation on paigeite
JP6887717B2 (en) Charcoal interior granulated particles for sinter production and sinter production method using them
BURUMBAYEV et al. POSSIBILITIES OF USING PULVERIZED WASTE OF HIGH-SILICON GRADES OF FERROALLOYS IN THE PRODUCTION OF SILICON CARBIDE
RU2044594C1 (en) Heat-insulating mixture
PL83612B1 (en)