RU1791379C - Способ получени кремни - Google Patents

Abstract

Использование: дл  получени  высококачественных кремниевых порошков. Сущность изобретени : радиотермической плавке подвергают шихту, содержащую кремнеземсодержащее сырье и восстановительную смесь древесного, каменного, бурового углей, древесной щепы и нефт ного кокса, причем бурый уголь содержитс  в смеси в количестве в пересчете на углерод 40-70 мас.%. 2табг.

Description

Изобретение относитс  к производству кремк и  руднотермическим восстановлением кремнезема, конкретнее к выплавке креме и  специального состава дл  последующего получени  высококачественных кремкиевых порошков.

Ир известных наиболее близким по технической сущности  вл етс  за вка ФРГ N 3503097 кл. С 01 В 33/02, 1985 г, в соот- ветст ии которой дл  получени  кремни  с повышенным содержанием кальци  в шихту дл  получени  кремни  в электродуговой печи, Содержащую соединени  кремни  и углерод ввод т вещества, содержащие кальций - известн к (СаСОз) или доломит СатМдп(СОз)р в количестве 1-10%.

Недостатками прототипа  вл ютс  высока  себестоимость кремни , получаемого из традиционных шихт с добавками соединений; кальци ; необходимость организации специального тракта подачи в печь соединений кальци , что также увеличивает себестоимость кремни .

Целью изобретени   вл етс  снижение себестоимости кремни , предназначенного

дл  последующего диспергировани  и рафинировани .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что дл  производства кремни  используют ИШ- ту, содержащую кремнезем и восстановительную смесь, содержащую 40-70% бурового угл  в пересчете на нелетучий углерод .

Сущность изобретени  сводитс  в замене дорогосто щих и сравнительно чистых (содержащих сравнительно небольшое количество золы) традиционных восстановителей - древесного и каменного углей бурым углем, отличающимс  достаточно высокой реакционной способностью, но не использовавшимс  ранее в качестве восстановител  из-за повышенного содержани  золы (последнее обсто тельство не позвол ло получать кремний требуемого качества по ГОСТ 2169-69 традиционным способом).

Анализ характеристик бурых углей основных месторождений показывает, что эти угли содержат от 4 до 16% золы. Содержание окиси кальци  в золе составл ет от 15 до 60%, причем содержание окиси кальци 

ел

с

VI ю

со VJ ю

ь

в угл х, определ емое как произведение содержани  золы в % на содержание окиси кальци  в % , колеблетс  в достаточно узких пределах 2,0-2,8%. Это облегчает дозировку бурого угл  при составлении шихты дл  выплавки кремни  с заданным содержанием кальци . С учетом процессов ликвации, имеющих место при затвердении слитков кремни , степени усвоени  кальци  кремнием в процессе руднотермического восстановлени  руды - 40-50%, содержание кальци  в шихте должно составл ть не менее 25 кг на тонну кремни . Принима  во внимание, что остальные компоненты шихты (кроме древесного угл ) внос т незначительное количество кальци  (2-3 кг), основное количество кальци  в шихту должно быть внесено бурым углем, Учитыва , что содержание кальци  в буром угле составл ет 14-20 кг/т, дл  обеспечени  заданного количества кальци  в кремнии, требуемого дл  успешного ведени  процесса кислотного диспертировани  и рафинировани  кремни , в шихту дл  выплавки кремни  необходимо ввести не менее 1 т бурого угл . Или, принима  во внимание, что среднее содержание нелетучего углерода в буром угле составл ет 45%, а общее количество нелетучего углерода в восстановительной части шихты должно составл ть 1,4 т/т кремни , содержание бурого угл  в восстановительной части шихты должно составл ть не менее 40% по нелетучему углероду .

Вследствие высокой активности в восстановительных процессах бурый уголь может быть использован взамен дорогосто щих древесного и газового углей, что приведет к соответствующему снижению себестоимости кремни .

Согласно данному изобретению восстановительна  часть шихты содержит 3-25% бурого угл  (или до 30% в пересчете на нелетучий углерод). Введение в состав шихты бурового угл  осуществлен с целью повышени  выхода кремни  и снижени  расхода электроэнергии. Полученный с использованием такой шихты кремний не позвол ет достичь требуемого Эффекта (качества и дисперсности кремни ) при последующей кислотной обработке. -,

В изобретении содержание бурого угл  в восстановительной части шихты в пересчете на нелетучий углерод составл ет 40-70%. Целью изобретени   вл етс  снижение себестоимости кремни  с повышенным содержанием кальци , предназначенного дл  производства высококачественного порошка . Бурый уголь служит здесь источником кальци .

Пример реализации изобретени . Сравнительные испытани  предлагаемого и прин того за прототип способа получени  кремни  проводили на опытно- 5 заводской двухэлектродной руднотермиче- ской печи мощностью 200 кВт. При испытании использовали следующие сырьевые материалы, мм:

Кварцит банического 0месторождени  крупностью 10-60 Древесный уголь 10-70 Каменный уголь.марки Г 0-15 Древесна  щепа

5 (рыхлитель)5-30 Нефт ной кокс марки КЗ-0 0-15 Бурый уголь 10-70 Известн к 5-50 Компоненты шихт смешивани  в задан- 0 ных соотношени х и загружали в печь, В процессе плавки фиксировали электрические режимы работы печи, расход шихтовых материалов, количество выплавленного металла, состо ние колошника, расход 5 электроэнергии. Выпуск металла из печи осуществл ли каждые два часа. Полученный кремний анализировали на содержание кальци . Результаты плавок сведены в табл.1.

0Выплавка кремни  из шихты по прототипу проходила с повышенным шлакообразованием . Расход электроэнергии составил 22 кВтч/кг.

В период плавки шихты, содержащей в 5 восстановительной части 40-70% бурого угл  (в пересчете на нелетучий углерод) отклонений в режиме работы печи не наблюдалось , расход электроэнергии снизилс  до 17-19 кВтч/кг.

0При выплавке кремни  из шихты, содержащей в восстановительной части 75% бурого угл  (в пересчете на нелетучий углерод ) колошник сильно спекалс , расход электроэнергии повысилс  до 24 кВтч/кг, 5 возросли потери кремни .

Образцы выплавленного кремни  обрабатывали 10% сол ной кислотой при 100°С. Полученные порошки рассе ли с выделением целевой фракции - 1,25+0,063 мм. Как 0 видно из табл.1, кремний, выплавленный из шихты, восстановительна  часть которой содержит 40-70% бурого угл  (в пересчете на нелетучий углерод), распадаетс  с образованием порошка, 92-95% которого  вл - 5 етс  целевой фракцией. Выход целевой фракции после кислотной обработки кремни , выплавленного из шихты, восстановительна  часть которой содержит 35% бурого угл  ( в пересчете на нелетучий углерод) составл ет 60%.

По данным химического анализа образцы до кислотной обработки содержат в среднем 0,85-0,9% кальци . Вследствие процесса ликвации, слиток кремни  неоднороден по химическому составу. В от- дельных его част х содержание кальци  можЈт быть значительно ниже среднего значени , что и  вл етс  причиной низкого выхода фракции - 1,25 мм, При выплавке кремни  из шихты, восстановительна  част( которой содержит 75% бурого угл  (в пересчете на нелетучий углерод) выход целевой фракции 88%. 12% продукта-нетоварна  фракци  - 0,063 мм. Дополнительные исследовани  показали, что увеличение со- держани  кальци  в кремнии приводит к повышению количества мелких фракций в кремни .

Замена в шихте дл  выплавки кремни  древесного и каменного углей на бурый уголь: позвол ет значительно снизить себестоимость кремни . В табл.2 приведен расчет сырьевой составл ющей себестоимости дл  шихты по прототипу и шихт, содержащих 0% и 70% бурого угл  (в пересчете на нелетучий углерод). Как видно из табл.2, снижение сырьевой составл ющей себестоимости кремни  достигает 102.53 руб/т и 161,40 руб/т соответственно.

Дополнительным эффектом от реализации данного изобретени   вл етс  существенное сокращение вырубки лесов.

В существующих шихтах на 1 т кремни  расходуетс  0,6-1,4 т древесного угл . Дл  получени  1 т древесного угл  сжигаетс  7-8 м древесины.

Введение бурого угл  в количестве 40- 70% от нелетучего углерода восстановительной части шихты позвол ет значительно снизить или практически полностью вывески из состава шихты древесный уголь.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ получени  кремни , включающий руднотермическую плавку шихты, содержащей кремнеземсодержащее сырье и восстановительную смесь древесного каменного , бурого углей, древесной щепы и нефт ного кокса, отличающийс  тем, что, с целью снижени  себестоимости продукта , используют восстановительную смесь, содержащую бурый уголь в количестве в пересчете на углерод 40-70мас.% от количества восстановительной смеси.

   Таблица 1

   Таблица 2