RO113027B1

RO113027B1 - Metoda pentru producerea microsilicei albe

Info

Publication number: RO113027B1
Application number: RO96-00140A
Authority: RO
Inventors: Magne Dastol; Halvard Tveit; Eldar O Dingsoyr; Per Ronning; Svein Harsaker
Original assignee: Elkem As
Priority date: 1993-07-27
Filing date: 1994-07-19
Publication date: 1998-03-30
Also published as: CA2168244C; PL176543B1; NO177865C; JP2821652B2; DE69407973T2; PL312734A1; EP0711252B1; WO1995003995A1; DE69407973D1; CN1127499A; JPH09501133A; IS4193A; ZA945106B; CN1042125C; CA2168244A1; NO932696D0; NO932696L; AU675160B2; RU2097323C1; EP0711252A1

Description

Prezenta invenție se referă la o metodă pentru producerea microsilicei albe, având o înaltă capacitate de reflectare a luminii sau grad de alb.

Microsilicea albă are utilizări 5 numeroase ca material aditiv pentru beton, materiale refractare, materiale ceramice, lapte de ciment pentru puțuri de petrol, materiale plastice, hârtie.

Este cunoscută producerea micro- 10 silicei albe în mod obișnuit ca produs secundar în producția de fier siliciu sau siliciu în furnalele de reducere electrică, unde o șarjă cuprizând o sursă de Si0₂ și unul sau mai mulți agenți de reducere 15 conținând carbon reacționează pentru a obține fiersiliciu sau siliciu. In acest proces se formează SiD ca produs intermediar gazos în zona de reacție a furnalului, gaz care se deplasesză în sus prin șarjă. □ 20 parte din SiO condensează în șarja mai rece, deasupra zonei de reacție, în timp ce partea din SiO care rămâne este eliminată din șarjă și este oxidată de aerul care alimentează furnalul pe la partea de 25 sus a șarjei, formând particule amorfe de SiO₂.SiO₂ sub formă de particule este regăsit la ieșirea din furnal în filtrele de gaze, în mod normal în filtrele pungă (“baghouse”). Microsilicea produsă în acest 30 mod are o dimensiune considerabilă a particulelor cuprinsă între 0,02 și 0,5μ și particulele individuale au o formă de bază sferică.

în producția de fiersiliciu și siliciu prin metoda menționată mai sus este folosit în mod obișnuit un material de reducere cu carbon cuprinzând un amestec de aproximativ 65% în greutate de cărbune, cocsul rămas și opțional bucăți de lemn. Acest amestec a dus la obținerea celor mai bune productivități și randamente în fiersiliciu și siliciu.

Microsilicea obținută prin această metodă are o capacitate de reflectare a luminii cuprinsă între 30 și 50 măsurată printr-o metodă în care postavul negru are capacitatea de reflectare zero și BaS0₄are capacitatea de reflectare 98,6. Microsilicea astfel produsă prezintă dezavantajul că are o culoare relativ închisă, fapt ce ridică probleme când microsilicea trebuie utilizată cu un anumit necesar de alb. Motivul pentru care microsilicea are o capacitate de reflectare atât de mică este în principal că ea conține particule de carbon într-o proporție de 3% în greutate.

Tabelul prezintă compoziția chimică și câteva proprietăți pentru microsilicea produsă prin metoda convențională într-un furnal pentru obținerea fiersiliciului 75%.

Compus	% în greutate
Si0₂	86-90
SiC	0,1-0,4
Fe₂0₃	0,3-0,9
TiO	0,02-0,06
AI₂0₃	0,2-0,6
MgO	2,5-3,5
CaO	0,2-0,5
Na₂0	0,9-1,8
K₂0	2,5-3,5
s	0,2-0,4
c	0,8-2,0
P	0,03-0,08
Pierderea de combustie (1000° C)	2,4-4,0
Densitate, din filtru, g/l	200-300
Densitate, compactat, g/l	500-700
Densitate reală, g/cm	2,20-2,25
Suprafață specifică, m /g	18-22
Mărimea particulelor primare, %<1 m	90

RO 113027 Bl

Se cunoaște o metodă prin care microsilicea obținută ca produs secundar în furnale electrice pentru producția de fiersiliciu și siliciu, este încălzită pe pat fluidizat la temperaturi până la 9OO°C, pentru a arde carbonul conținut în microsilice. Această metodă este descrisă în brevetul japonez publicat 11559/84. După altă metodă, microsilicea este propusă în așa-numitul generator de microsilice dintr-o șarjă conținând SiO₂ si Si.

In acest procedeu o mică parte de siliciu este produsă pe lângă microsilice. Ambele metode descrise au dezavantaje. Tratamentul termic al microsilicei implică o activitate suplimentară care este foarte costisitoare și dificil de controlat. Fără un control strict al temperaturii și timpului de reținere, o parte dintre particulele de Si0₂ amorfe vor fi transformate în stare cristalină conducând la un produs cu proprietăți complet diferite. în plus, Si0₂cristalin implică un risc de sănătate. Producția de microsilice în generatorul de microsilice este foarte costisitoare și dificil de proiectat generatoare de microsilice cu capacitate mare.

Metoda, conform invenției, înlătură dezavantajele de mai sus prin aceea că agentul solid de reducere alimentat în furnal conține o cantitate de materii volatile sub 1,25 kg pe kg de microsilice produsă, temperatura în atmosfera gazoasă din furnal deasupra șarjei este mai mare de 5OD°C și agentul solid de reducere este cocsul.

în acest sens, invenția de față se referă la o metodă pentru producerea microsilicei cu o capacitate de reflectare a luminii între 65 și 90 %, într-un furnal de topire pentru producerea fiersiliciului și siliciului, prin folosirea unei șarje conținând o sursă de SiO și un agent de reducere solid cu carbon, în care microsilicea produsă este recuperată din gazele care se degajă din furnalul de topire, în timp ce agentul solid de reducere alimentat în furnal conține o cantitate de materii volatile mai puțin de T,25~kg pe kg de microsilice produsă, iar temperatura din atmosfera gazoasă din furnal, deasupra șarjei este menținută peste 5DD °C.

Cantitatea de materii volatile din agentul solid de reducere este menținută de preferat sub 1 ,□ kg pe kg de microsilice produsă, în timp ce temperatura în atmosfera gazoasă de deasupra încărcăturii din furnal este de peste 6DD°C. Pentru rezultate mai bune cantitatea de materii volatile din agentul solid de reducere este este menținută sub D,5kg pe kg de microsilice produsă.

Problema tehnică pe care o rezolvă metoda, conform invenției, este obținerea microsilicei cu o capacitate de reflectare a luminii înaltă fără reducerea randamentului în fiersiliciu și siliciu. Microsilicea având o mare capacitate de reflectare a luminii poate fi produsă, conform invenției,schimbând raportul dintre cocs și cărbune din agentul de reducere și menținând temperatura de deasupra șarjei din furnal de peste 5OO°C.

Deoarece cărbunele are un conținut substanțial e mai mare de materii volatile decât cocsul, se va folosi o cantitate redusă de cărbune și o cantitate sporită de cocs în amestecul agentului de reducere. într-o variantă preferată, agentul de reducere constă doar în cocs. Metoda, conform invenției, prezintă avantajul că duce la obținerea microsilicei cu un grad de alb până la 90, fără a schimba celelalte proprietăți ale microsilicei produse, costurile nefiind mai mari decât la producerea microsilicei folosind amestecul agentului de reducere convențional.

Se dau, în continuare, câteva exemple de realizare a metodei conform invenței.

Exemplul 1. Intr-un furnal de topire electric de 43 MW cu secțiune circulară și prevăzut cu trei electrozi de carbon cu autocoacere, a fost produs FeSi 75% folosind o șarjă constând în cuarțit ca sursă de SiO și cocs 1 □□% ca agent de reducere. Cocsul a avut un conținut de materii volatile de 5,2% în greutate.

Șarja a fost alimentată în furnal întro cantitate de 18,27 tone pe oră și din ~ famata! cfe'topire a-u/ust obținute 5,67 tone de FeSi 75% pe oră, în timp ce gazele care s-au degajat din furnal s-au recuperat

RO 113027 Bl

0,81 tone de microsilice pe oră. Temperatura de deasupra șarjei din furnal a fost menținută constantă la 700 °C.

Puterea consumată pe tonă de fiersiliciu produs a fost de 7,7 Mwh.

Raportul dintre cantitatea de materii volatile din agentul de reducere pe kg de microsilice produsă a fost de 0,27.

Probe de microsilice produsă au fost prelevate la intervale în timpul operației din furnal și gradul de alb sau capacitatea de reflectare a luminii a fost măsurată folosind un aparat Zeiss Erephomet D 145. Aparatul a arătat că microsilicea produsă a avut un grad de alb care a variat între 80 și 84.

Exemplul 2. In aceleași furnal de topire utilizat în exemplul 1 s-a produs FeSi 75% folosind o șarjă de cuarțit ca sursă de Si0₂ și un agent de reducere constând dintr-un amestec de 80% cocs cu un conținut de materii volatile de 5,2% în greutate și 20% în greutate cărbune având un conținut în materii volatile de 33,8% în greutate.

încărcătura a fost adăugată în furnal într-o cantitate de 16,32 tone pe oră și din furnalul de topire au fost obținute 5,40 tone de FeSi 75% pe oră, în timp ce 0,56 tone pe oră de microsilice au fost regăsite din gazele ce s-au degajat din furnal. Temperatura în atmosfera gazoasă din furnal deasupra șarjei a fost menținută constantă la 700 °C.

Puterea consumată pe tonă de fiersiliciu produs a fost de 7,5 Mwh. Raportul între cantitatea de materii volatile din agentul de reducere și kg de microsilice produsă a fost de 1

Probe de microsilice produsă au fost debitate la intervale în timpul operațiilor din furnal și capacitatea de reflectare a luminii a fost măsurată în același mod descris în exemplul 1.

Rezultatele au arătat că microsilicea produsă a avut o capacitate de a reflecta lumina între 67 și 76.

Exemplul 3. Pentru comparație, furnalul a fost operat folosind un agent de reducere convențional constând într-un amestec de 65% în greutate de cărbune și 35% în greutate cocs. Raportul dintre materiile volatile din amestecul agentului de reducere și cantitatea de microsilice produsă a fost de 1,90. Temperatura din furnal deasupra încărcăturii a fost menținută și în acest exemplu la 700 °C.

Producția de FeSi 75% pe oră a fost aceeași ca în exemplele 1 și 2 și puterea consumată pe tonă de fiersiliciu produs a fost de 7,7 Mwh.

Probe de microsilice au fost prelevate la intervale de timp și capacitatea de reflectare a luminii a fost măsurată. Rezultatele au arătat o valoare de 40.

O comparație a rezultatelor din exemplele 1 și 2 și ale celor din exemplul 3 arată că prin metoda, conform invenției, se obține o creștere substanțială a gradului de alb a microsilicei produse, în timp ce puterea consumată și randamentul în FeSi nu sunt afectate. Acest lucru este surprinzător deoarece producția de microsilice produsă cu capacitate mare de reflectare a luminii a fost asociată cu un randament redus în FeSi și o putere consumată crescută pe tonă de fiersiliciu produsă.

Claims

Revendicări

1. Metodă pentru producerea microsilicei albe având o capacitate de reflectare a luminii între 65 și 90 % într-un furnal de topire pentru producția de fiersiliciu sau siliciu folosind o șarjă conținând o sursă de Si0₂ și un agent de reducere solid cu carbon, obținându-se microsilicea care se recuperează din gazele care se degajă din furnal, caracterizată prin aceea că agentul solid de reducere alimentat în furnal conține o cantitate de

RO 113027 Bl materii volatile sub 1,25 kg/kg de microsilice produsă, temperatura în atmosfera gazoasă din furnal deasupra șarjei fiind peste 500°C.
2. Metodă «conform revendicării 1, 5 caracterizată prin aceea că agentul solid de reducere conține o cantitate de materii volatile sub 1 ,□ kg/kg de microsilice produsă.
3. Metodă,conform revendicărilor

1 și 2, caracterizată prin aceea că agentul solid de reducere este cocsul.