RU2151738C1 - Charge for production of silicon and method of preparing molding material for production of silicon - Google Patents

Charge for production of silicon and method of preparing molding material for production of silicon Download PDF

Info

Publication number
RU2151738C1
RU2151738C1 RU97121035A RU97121035A RU2151738C1 RU 2151738 C1 RU2151738 C1 RU 2151738C1 RU 97121035 A RU97121035 A RU 97121035A RU 97121035 A RU97121035 A RU 97121035A RU 2151738 C1 RU2151738 C1 RU 2151738C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
silicon
production
charge
mixture
dust
Prior art date
Application number
RU97121035A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97121035A (en
Inventor
Н.В. Евсеев
Н.Ф. Радченко
В.Ф. Аносов
Г.В. Теляков
Ю.П. Ястребов
Н.И. Федоров
Original Assignee
Товарищество с ограниченной ответственностью фирма "Сплав"
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
Application filed by Товарищество с ограниченной ответственностью фирма "Сплав" filed Critical Товарищество с ограниченной ответственностью фирма "Сплав"
Priority to RU97121035A priority Critical patent/RU2151738C1/en
Publication of RU97121035A publication Critical patent/RU97121035A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2151738C1 publication Critical patent/RU2151738C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: industrial inorganic synthesis. SUBSTANCE: charge is composed, wt. %: quartzite, 35-45; wood cuttings, 19-26; oil coke, 11-15; charcoal, 7-10; gas-purification electrofilter dust from silicon production process, 4.5-11; alkaline binder, 0.5-1.3. Part from 10 to 30% of silica-carbon-containing charge is in the form of preliminarily molded material. The latter is prepared by mixing above- mentioned fine silica-containing material, 25-50%, with carbon- containing reducing agent, oil coke containing at least 70% of fraction up to 8 mm, 55-70%, and alkaline binder, 1-15% aqueous solution of sodium alkali, 3-5%. followed by molding into material with fineness 6 to 50 mm and drying to moisture content 6-8%. Process can be used in semiconductor engineering area. EFFECT: reduced cost due to lower content of expensive charge components and more efficient utilization of the charge. 5 cl, 3 tbl

Description

Предлагаемые изобретения относятся к подготовке шихтовых материалов и производству кремния в электротермических печах. The present invention relates to the preparation of charge materials and the production of silicon in electrothermal furnaces.

В настоящее время при производстве кремния образуется значительное количество как кремнеземсодержащих, так и углеродсодержащих отходов, представляющих собой частицы размером 1 мкм-10 мм. Отходы представлены мелкими фракциями кварцита, пылью газоочистки и мелкими фракциями восстановителей. Присутствие этих отходов в процессе повышает расходные коэффициенты, расход электроэнергии, загрузку шламовых полей, повышает себестоимость продукта, загрязняет окружающую среду. Currently, the production of silicon produces a significant amount of both silica-containing and carbon-containing waste, which are particles with a size of 1 μm-10 mm. Wastes are represented by small fractions of quartzite, dust from gas purification and small fractions of reducing agents. The presence of these wastes in the process increases consumption ratios, energy consumption, loading of sludge fields, increases the cost of the product, and pollutes the environment.

Важнейшими задачами в условиях рыночной экономики являются: вовлечение (полное или частичное) отходов в процесс производства; замена дорогих компонентов шихты более дешевыми; повышение реакционной способности материалов и шихты в целом. The most important tasks in a market economy are: the involvement (full or partial) of waste in the production process; replacing expensive charge components with cheaper ones; increasing the reactivity of materials and the mixture as a whole.

Решение этих задач позволит повысить технико-экономические показатели производства кремния, улучшить экологическую обстановку. The solution to these problems will improve the technical and economic indicators of silicon production, improve the environmental situation.

Основное направление по снижению количества отходов - возврат их обратно в процесс в виде шихтовых материалов. The main direction for reducing the amount of waste is returning it back to the process in the form of charge materials.

Известны технические решения, направленные на переработку отходов производства кремния:
- мелкодисперсных отходов кремния (< 5 мм) путем их подачи в печь после прекращения подачи в нее шихты при снижении мощности печи в 1,4-1,5 раза от первоначальной мощности (А.с.СССР N 1518300, С 01 В 33/02, 1989, [1]);
- покрытие углеродистого материала слоем мелкодисперсной пыли газоочистки фракции не более 0,1 мм (А. с. СССР N 1479415, С 01 В 33/02, 1989, [2]).
Known technical solutions aimed at processing waste silicon production:
- finely dispersed silicon wastes (<5 mm) by feeding them into the furnace after stopping the supply of the mixture to it while reducing the furnace power by 1.4-1.5 times the original power (A.s.SSSR N 1518300, С 01 В 33 / 02, 1989, [1]);
- coating a carbonaceous material with a layer of fine dust of a gas treatment fraction of not more than 0.1 mm (A. s. USSR N 1479415, C 01 B 33/02, 1989, [2]).

Недостатки известных решений заключаются в том, что значительная часть этих перерабатываемых отходов из-за своего малого размера не принимает участия в технологическом процессе, т.к. либо выносится из печи газовым потоком, либо испаряется при высокой температуре, не успев вступить в реакцию, т.е. снова превращается в отходы, кроме того, значительны потери материала и пыление при загрузке. The disadvantages of the known solutions are that a significant part of these recyclable waste, due to its small size, does not take part in the technological process, because it is either taken out of the furnace by a gas stream or evaporates at a high temperature without being able to react, i.e. again turns into waste, in addition, significant loss of material and dust during loading.

Для снижения потерь мелкодисперсных отходов необходимо привести их в компактный вид. To reduce the loss of fine wastes, it is necessary to bring them into a compact form.

В этом направлении известны следующие решения:
- способ получения кремния, в котором в состав шихты вводят брикеты, изготовленные из смеси пыли газоочистки фракции -8 + 0,04 с сульфитно-спиртовым щелоком, в количестве 3-14 мас.% (А.С.СССР N 1344735, С 01 В 33/02, 1987, [3]), но недостатки этого решения - невысокая реакционная способность и прочность брикетов;
- добавление в состав шихты брикетированной пыли газоочистки фракции -8 + 0,04 мм в количестве 14,5 - 32 мас.%, причем перед брикетированием из нее выделяют фракцию -4 + 0,04 мм, подвергают ее магнитной сепарации и немагнитную составляющую объединяют с оставшейся пылью (А.с. СССР N 1535825, С 01 В 33/02, 1990, [4]), хотя известное решение позволяет снизить поступление железа с шихтой, но вместе с тем требует двух дополнительных переделов - грохочения и магнитной сепарации, что повышает себестоимость кремния. Прочность брикетов из пыли недостаточна высока, значительны потери материала в процессе;
- способ подготовки углеродистого восстановителя, в котором прокаленный до 1200oC в течение 12 мин нефтяной кокс (пековый кокс) -8 мм смешивают с жидким каменноугольным пеком в количестве 28-30 мас.%, окусковывают и термообрабатывают при 950oC в течение 50 мин (Пат. РФ N 2032616, С 01 В 31/00, 1995, [5]), достигая при этом повышение реакционной способности углеродистой части шихты, снижение коэффициента избытка углерода в шихте, но способ требует значительных энергозатрат на дробление, измельчение и термообработку;
- способ получения кремния, в котором кремнийсодержащее сырье (кварцитовую мелочь, кварцевый песок) смешивают с углеродсодержащими восстановителями (лигнин, плохоспекающиеся угли или продукты их коксования, полукоксования) брикетируют, термообрабатывают и используют в технологическом процессе, кроме того, в составе шихты могут быть использованы брикетированные отходы деревообрабатывающей промышленности (А.с. СССР N 190356, С 01 В 33/02, 1967, [6]);
- формованное сырье для производства кремния, содержащее, мас.%: песок-40, нефтекокс- 50, нефтяное связующее с температурой размягчения 87oС-9, аморфная порошковая двуокись кремния с удельной внутренней поверхностью 800 м2/г, (Пат.СССР N 1524806, С 01 В 33/02, 1989, [7]);
- брикетированная смесь для получения технического кремния, содержащая, мас.%:
Кварцевый песок - 30-50
Гидролизный лигнин - 45 - 60
Нефтяной кокс - 5 - 10
нефтяной кокс предварительно измельчают до крупности менее 3 мм, обезвоживают лигнин до влажности 12-15%, брикетируют под давлением 80-95 МПа (Пат. РФ N 2049057, С 01 В 33/025, 1995, [8]);
- способ подготовки шихты для выплавки кремния, включающий смешение кремнезем-углеродсодержащих материалов и каменноугольного пека в количестве 19-33 мас. %, нагревание смеси до 180-245oC со скоростью 18-27 град/мин и брикетирование (А. с. СССР N 1666443, С 01 В 33/02, 1991, [9]).
The following solutions are known in this direction:
- a method for producing silicon, in which briquettes made from a mixture of dust from a gas-treatment fraction of -8 + 0.04 with sulfite-alcohol liquor are introduced into the charge in an amount of 3-14 wt.% (A.C. USSR, N 1344735, С 01 In 33/02, 1987, [3]), but the disadvantages of this solution are the low reactivity and strength of the briquettes;
- adding to the composition of the mixture of briquetted dust gas purification fraction -8 + 0.04 mm in the amount of 14.5 - 32 wt.%, and before briquetting a fraction of -4 + 0.04 mm is isolated from it, subjected to magnetic separation and the non-magnetic component is combined with the remaining dust (AS USSR N 1535825, С 01 В 33/02, 1990, [4]), although the known solution allows to reduce the supply of iron with a charge, but at the same time requires two additional stages - screening and magnetic separation, which increases the cost of silicon. The strength of dust briquettes is not high enough, significant losses of material in the process;
- a method of preparing a carbon reducing agent in which petroleum coke (pitch coke) -8 mm calcined to 1200 ° C for 12 minutes is mixed with liquid coal tar in an amount of 28-30 wt.%, agglomerated and heat treated at 950 ° C for 50 min (Pat. RF N 2032616, 01 B 31/00, 1995, [5]), while achieving an increase in the reactivity of the carbon part of the charge, reducing the coefficient of excess carbon in the charge, but the method requires significant energy consumption for crushing, grinding and heat treatment ;
- a method for producing silicon, in which silicon-containing raw materials (quartzite fines, quartz sand) are mixed with carbon-containing reducing agents (lignin, poorly sintering coals or products of their coking, semi-coking), briquetted, heat treated and used in the technological process, in addition, they can be used as part of the charge briquetted waste from the woodworking industry (AS USSR N 190356, C 01 B 33/02, 1967, [6]);
- molded raw materials for the production of silicon, containing, wt.%: sand-40, neftekoks-50, oil binder with a softening temperature of 87 o C-9, amorphous powder of silicon dioxide with a specific internal surface of 800 m 2 / g, (Pat. USSR N 1524806, C 01 B 33/02, 1989, [7]);
- briquetted mixture to obtain technical silicon, containing, wt.%:
Quartz sand - 30-50
Hydrolysis lignin - 45 - 60
Petroleum Coke - 5 - 10
petroleum coke is pre-crushed to a particle size of less than 3 mm, dehydrated lignin to a moisture content of 12-15%, briquetted under pressure of 80-95 MPa (Pat. RF N 2049057, С 01 В 33/025, 1995, [8]);
- a method of preparing a charge for smelting silicon, comprising mixing silica-carbon-containing materials and coal tar pitch in an amount of 19-33 wt. %, heating the mixture to 180-245 o C with a speed of 18-27 deg / min and briquetting (A. S. USSR N 1666443, 01 01 33/02, 1991, [9]).

Недостатки известных решений [6-9]: значительные затраты на приготовление брикетированной шихты [7,8,9], недостаточно высокая реакционная способность, некомплексная переработка отходов производства кремния. The disadvantages of the known solutions [6-9]: significant costs for the preparation of briquetted mixture [7,8,9], insufficiently high reactivity, incomplete processing of waste from silicon production.

Известна окускованная шихта для выплавки кремния, содержащая, мас.%: мелкодисперсный кремнеземсодержащий материал 45-55, мелкодисперсный углеродсодержащий материал 30-35, натриевую щелочь 5-8, порошкообразный кремний 0,5-2, микрокремнезем 7,5-12 (Пат. РФ N 2049057, С 01 В 33/025, 1995, [10]). Known agglomerated charge for smelting silicon, containing, wt.%: Finely divided silica-containing material 45-55, finely dispersed carbon-containing material 30-35, sodium alkali 5-8, powdered silicon 0.5-2, silica fume 7.5-2 (Pat. RF N 2049057, C 01 B 33/025, 1995, [10]).

Получаемая по известному решению окускованная шихта обладает высокой пористостью, механической прочностью и реакционной способностью, но вместе с тем значительны трудозатраты и энергозатраты на изготовление брикетов, т.к. брикетируется вся шихта. Высока себестоимость шихты, потому что для повышения реакционной способности необходимо добавлять микрокремнезем 1-150 мкм. Obtained by a well-known solution, the agglomerated mixture has high porosity, mechanical strength and reactivity, but at the same time, significant labor and energy costs for the production of briquettes, because all charge is briquetted. The high cost of the charge, because to increase the reactivity it is necessary to add silica fume 1-150 microns.

Наиболее близким к предлагаемым решениям по технической сущности и достигаемому результату является способ получения кремния, включающий подачу на колошник руднотермической печи шихты, содержащей кварцит и углеродсодержащий восстановитель, брикетирование со связующим пыли газоочистки, введение брикетов в шихту и восстановительную плавку, в котором на брикетирование дополнительно подают кварцит фракции -5 + 0 мм, кварцевый песок, углеродсодержащий восстановитель фракции -6 + 0 мм в количествах, обеспечивающих массовое соотношение в брикетах углерода и диоксида кремния (0,3-0,9):1 (Пат. СССР N 1655900, С 01 В 33/02, 1991, [11]). Closest to the proposed solutions in terms of technical nature and the achieved result is a method for producing silicon, which includes feeding a furnace charge containing quartzite and a carbon-containing reducing agent to the furnace top, briquetting with a gas-cleaning dust binder, introducing briquettes into the charge and reducing smelting, in which briquetting is additionally fed quartzite fractions -5 + 0 mm, quartz sand, carbon-containing reducing agent fractions -6 + 0 mm in quantities that provide a mass ratio in the briquette carbon and silicon dioxide (0.3-0.9): 1 (Pat. USSR N 1655900, С 01 В 33/02, 1991, [11]).

В известном решении материалы, подаваемые на брикетирование, требуют дополнительной подработки (отсев мелких фракций восстановителя и кварцита, дробление кварцита) и оборудования. In the well-known solution, the materials supplied for briquetting require additional part-time work (screening of fine fractions of the reducing agent and quartzite, crushing of quartzite) and equipment.

Загружаемая совместно с брикетами шихта неоднородна, что снижает эффективность ее применения. The charge loaded together with briquettes is heterogeneous, which reduces the efficiency of its application.

Задачей предлагаемых технических решений является снижение себестоимости товарного продукта. The objective of the proposed technical solutions is to reduce the cost of a commercial product.

Техническим результатом является снижение содержания дорогостоящих компонентов в составе шихты и использование отходов производства, а также более эффективное использование шихты (повышение реакционной способности шихты в целом, снижение содержания отходов в процессе). The technical result is to reduce the content of expensive components in the composition of the mixture and the use of production waste, as well as more efficient use of the mixture (increasing the reactivity of the mixture as a whole, reducing the waste content in the process).

Технический результат достигается тем, что шихта для производства кремния, включающая кварцит, древесную щепу, нефтяной кокс, древесный уголь и материал, формованный из пыли газоочистки, углеродного восстановителя и щелочного связующего, дополнительно содержит мелкодисперсный кремнезем в виде пыли электрофильтров газоочистки производства кремния и связующее при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Кварцит - 35 - 45
Древесная щепа - 19 - 26
Нефтяной кокс - 11 - 15
Древесный уголь - 7 - 10
Пыль электрофильтров газоочистки производства кремния - 4,5 - 11
Щелочное связующее - 0,5 - 1,3
а формованный материал содержит в количестве 10-30% от массы шихты.
The technical result is achieved in that the mixture for the production of silicon, including quartzite, wood chips, petroleum coke, charcoal and material molded from dust of a gas purification, carbon reducing agent and an alkaline binder, additionally contains finely divided silica in the form of dust from gas-purifying electrostatic precipitators of silicon production and a binder for the following ratio of components, wt.%:
Quartzite - 35 - 45
Wood chips - 19 - 26
Petroleum Coke - 11 - 15
Charcoal - 7 - 10
Silicon production gas purification electrostatic dust - 4.5 - 11
Alkaline binder - 0.5 - 1.3
and the molded material contains in an amount of 10-30% by weight of the mixture.

Технический результат достигается также тем, что в способе приготовления формованного материала для производства кремния, включающем смешение мелкодисперсного кремнеземсодержащего материала в виде пыли газоочистки производства кремния с углеродсодержащим восстановителем и щелочным связующим, формование и сушку, в качестве углеродсодержащего восстановителя используют нефтяной кокс, а на формование подают шихту следующего состава, мас.%:
Нефтяной кокс - 55 - 70
Пыль электрофильтров газоочистки производства кремния - 25 - 50
Щелочное связующее - 3 - 5
с получением материала крупностью 6-50 мм и влажностью 6-8%, причем на формование подают нефтекокс, содержащий фракцию не более 8 мм в количестве не менее 70 мас. %, а на смешение в качестве щелочного связующего подают 10-15% водный раствор щелочи натрия.
The technical result is also achieved by the fact that in the method of preparing a molded material for silicon production, comprising mixing a finely divided silica-containing material in the form of dust of gas purification of silicon production with a carbon-containing reducing agent and an alkaline binder, molding and drying, petroleum coke is used as the carbon-containing reducing agent, and fed to the molding the mixture of the following composition, wt.%:
Petroleum Coke - 55 - 70
Silicon production gas purification electrostatic dust - 25-50
Alkaline Binder - 3 - 5
with obtaining material with a particle size of 6-50 mm and a moisture content of 6-8%, and petroleum coke containing a fraction of not more than 8 mm in an amount of not less than 70 wt. %, and for mixing as an alkaline binder serves 10-15% aqueous solution of sodium alkali.

Техническая сущность предлагаемых изобретений заключается в следующем. The technical essence of the proposed invention is as follows.

Часть шихты, подаваемая в виде предварительно сформованного материала, подаваемая в количестве 10-30% от массы шихты, является активно-реакционнодействующими зонами в составе шихты, что и повышает реакционную способность шихты в целом. Part of the charge, supplied in the form of a preformed material, supplied in an amount of 10-30% by weight of the charge, is the active-reaction zones in the composition of the charge, which increases the reactivity of the charge as a whole.

Загрузка формованной шихты в предлагаемом количестве позволяет снизить расход дефицитных и дорогостоящих восстановителей (древесного угля), повысить реакционную способность шихты в целом, используя отходы нефтяного кокса (фракция < 8 мм) и пыль электрофильтров газоочистки производства кремния, т. е. в предлагаемом решении перерабатываются и идут в производство с минимальными затратами и кремнезем, и углеродсодержащие отходы основного производства. Downloading the molded charge in the proposed amount reduces the consumption of scarce and expensive reducing agents (charcoal), increases the reactivity of the mixture as a whole, using petroleum coke waste (fraction <8 mm) and dust from gas purification electrostatic precipitators, i.e., they are processed in the proposed solution and go into production with minimal cost and silica, and carbon-containing waste of the main production.

Кроме того, согласно подтвержденным данным (Радченко Н.Ф. и др. Об оптимальной крупности нефтяного кокса при производстве кремния. Цветные металлы N 7, 1987, [12]), в предлагаемом варианте максимально использованы свойства мелкого восстановителя и оптимально подобран состав кремнеземсодержащего мелкодисперсного сырья в виде пыли электрофильтров газоочистки производства кремния (25-50 мас.%), в смеси с нефтяным коксом (предпочтительно фракции не более 8 мм в количестве не менее 70 мас.%), щелочным связующим (предпочтительно водный раствор щелочи натрия 10-15%), что позволяет получить брикеты с высокой прочностью, реакционной способностью, обеспечивающей и высокую реакционную способность шихты в целом. Предлагаемые решения обеспечивают снижение себестоимости товарного продукта за счет исключения в составе шихты дорогостоящих восстановителей за счет повышения реакционной способности шихты (реакция в брикетах является инициатором реакции в шихте, более полная реакция восстановления в самих брикетах с использованием в качестве компонентов брикетов отходов производства кремния). Содержание в шихте указанных кремнеземсодержащих и углеродсодержащих компонентов, мас.%: кварцит 35-45, древесная щепа 19-26, нефтяной кокс 11-15, древесный уголь 7-10, пыль электрофильтров газоочистки производства кремния 4,5-11, щелочное связующее (10-15% водный раствор щелочи натрия) 0,5 - 1,3 обеспечивает необходимые и достаточные условия для высокой реакционной способности шихты в целом, снижение содержания отходов в процесс. In addition, according to confirmed data (Radchenko NF et al. On the optimal size of petroleum coke in the production of silicon. Non-ferrous metals N 7, 1987, [12]), in the proposed embodiment, the properties of the fine reducing agent were used to the maximum and the composition of the silica-containing finely dispersed was optimally selected raw materials in the form of dust from gas purification electrostatic precipitators of silicon production (25-50 wt.%), mixed with petroleum coke (preferably fractions of not more than 8 mm in an amount of not less than 70 wt.%), an alkaline binder (preferably an aqueous solution of sodium alkali tions 10-15%) to provide briquettes with high strength, reactivity, and ensures high reactivity of the batch as a whole. The proposed solutions reduce the cost of a marketable product by eliminating expensive reducing agents in the mixture by increasing the reactivity of the mixture (the reaction in briquettes initiates the reaction in the mixture, a more complete reduction reaction in the briquettes using silicon production waste as components). The content in the charge of the indicated silica-containing and carbon-containing components, wt.%: Quartzite 35-45, wood chips 19-26, petroleum coke 11-15, charcoal 7-10, dust of electrostatic precipitators of silicon production 4.5-11, alkaline binder ( 10-15% aqueous solution of sodium alkali) 0.5 - 1.3 provides the necessary and sufficient conditions for the high reactivity of the mixture as a whole, reducing the waste content in the process.

Кроме того, загрузка в составе общей шихты 10-30% предварительно сформованного кремнеземуглеродсодержащего материала не только позволяет перерабатывать комплексно отходы производства кремния, но и повышать реакционную способность шихты в целом и снизить себестоимость товарного продукта за счет удешевления шихты. In addition, loading as a part of the total charge of 10-30% of the preformed silica-carbon-containing material not only allows you to comprehensively process silicon production waste, but also increase the reactivity of the charge as a whole and reduce the cost of a commercial product due to the cost of the charge.

В способе приготовления формованной шихты, включающем смешение кремнеземсодержащего материала в виде пыли газоочистки производства кремния с углеродсодержащим восстановителем и щелочным связующим, формование и сушку, в качестве углеродсодержащего восстановителя используют нефтяной кокс, а на формование подают шихту следующего состава, мас.%:
Нефтяной кокс - 55 - 70
Пыль электрофильтров газоочистки производства кремния - 25 - 50
Щелочное связующее - 3 - 5
с получением материала крупностью 6-50 мм и влажностью 6-8%.
In the method for preparing a molded charge, comprising mixing a silica-containing material in the form of dust from a gas-purifying silicon production with a carbon-containing reducing agent and an alkaline binder, molding and drying, petroleum coke is used as a carbon-containing reducing agent, and a mixture of the following composition is used for molding, wt.%:
Petroleum Coke - 55 - 70
Silicon production gas purification electrostatic dust - 25-50
Alkaline Binder - 3 - 5
with obtaining material with a particle size of 6-50 mm and a moisture content of 6-8%.

Причем используют нефтекокс, содержащий фракцию не более 8 мм в количестве не менее 70 мас.%, а в качестве связующего - 10-15% водный раствор щелочи натрия. Moreover, neftecox is used, containing a fraction of not more than 8 mm in an amount of not less than 70 wt.%, And as a binder - 10-15% aqueous solution of sodium alkali.

Вышеуказанный состав шихты (компонентный, количественный и фракционный состав), размер получаемого формованного материала и его влажность обеспечивают высокую прочность формованной шихты, высокую реакционную способность. The above composition of the mixture (component, quantitative and fractional composition), the size of the resulting molded material and its moisture content provide high strength molded mixture, high reactivity.

Сравнение предлагаемых решений с прототипом (а.с. СССР N 1655900, С 01 В 33/02, 1991) выявило:
1) предлагаемая шихта отличается от прототипа следующим:
а) компонентным и количественным их составом в шихте;
б) использованием отходов производства в виде пыли газоочистки как в составе брикетов, так и в составе основной шихты;
в) количеством используемого формованного материала в загружаемой шихте (10-30 мас.% от массы шихты), прототип - 20,5-22,5 мас.%.
A comparison of the proposed solutions with the prototype (AS USSR N 1655900, С 01 В 33/02, 1991) revealed:
1) the proposed mixture differs from the prototype in the following:
a) their component and quantitative composition in the charge;
b) the use of production wastes in the form of gas cleaning dust both as part of briquettes and as part of the main charge;
c) the amount of molded material used in the charge (10-30 wt.% by weight of the charge), the prototype is 20.5-22.5 wt.%.

2) предлагаемый способ отличается от прототипа следующим:
а) компонентный состав брикетов тот же самый, что и составляющие основной шихты;
б) в составе предлагаемого материала на формование используют составляющие, обеспечивающие максимальную реакционную способность брикетов (нефтекокс, содержащий фракцию не более 8 мм в количестве не менее 70 мас. %);
в) выбран оптимальный размер формованного материала 6- 50 мм и его влажность - 6-8%.
2) the proposed method differs from the prototype in the following:
a) the component composition of the briquettes is the same as the components of the main mixture;
b) in the composition of the proposed material for molding, components are used that provide the maximum reactivity of the briquettes (neftekoks containing a fraction of not more than 8 mm in an amount of not less than 70 wt.%);
c) the optimum size of the molded material is 6-50 mm and its moisture content is 6-8%.

Вышеизложенное позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемых технических решений критерию изобретения "новизна". The above allows us to conclude that the proposed technical solutions meet the criteria of the invention of "novelty."

Сравнительный анализ предлагаемых технических решений с прототипом и другими известными в данной области выявил следующее:
- известно использование в процессе производства кремния мелкодисперсных кремнийсодержащих отходов [1,2];
- известно использование в составе шихты брикетов, содержащих пыль газоочистки производства кремния фракции -8+0,04 мм [3,4];
- известно использование в составе шихты мелких углеродсодержащих восстановителей в компактном виде [5,6,8,12];
- известно использование в производстве брикетов, содержащих мелкодисперсные кремнезем-углеродсодержащие материалы [9,10,11].
A comparative analysis of the proposed technical solutions with the prototype and other known in this field revealed the following:
- it is known to use finely dispersed silicon-containing waste in the process of silicon production [1,2];
- it is known to use briquettes containing dust of gas cleaning dust from the production of silicon of the fraction -8 + 0.04 mm [3.4];
- it is known to use small carbonaceous reducing agents in the charge in a compact form [5,6,8,12];
- known use in the production of briquettes containing finely divided silica-carbon materials [9,10,11].

В процессе анализа не выявлено технических решений, характеризующихся сходными идентичными (эквивалентными) признаками с предлагаемыми, что позволяет сделать вывод о их соответствии критерию "изобретательский уровень". The analysis did not reveal technical solutions characterized by similar identical (equivalent) features with those proposed, which allows us to conclude that they meet the criterion of "inventive step".

Предварительно проведенные опытно- промышленные испытания подтвердили эффективность предлагаемых решений и позволяют сделать вывод о "промышленной применимости". Preliminary pilot tests confirmed the effectiveness of the proposed solutions and allow us to conclude that there is “industrial applicability”.

Предлагаемые решения не только позволяют повысить технико-экономические показатели процесса за счет замены части дорогостоящих шихтовых материалов и вовлечение отходов в производство, но и улучшить экологическую обстановку за счет снижения количества отходов, направляемых на шламовые поля. The proposed solutions not only improve the technical and economic indicators of the process by replacing some of the expensive charge materials and involve waste in production, but also improve the environmental situation by reducing the amount of waste sent to sludge fields.

В процессе испытаний были опробованы варианты:
1) приготовление формованной шихты предлагаемого состава с предельными и запредельными соотношениями компонентов, а также определение свойств формованного материала;
2) использование предлагаемого состава шихты с предельными и запредельными соотношениями компонентов, с использованием в составе шихты предварительно сформованного материала, определение технико-экономических показателей процесса.
During the tests, the options were tested:
1) the preparation of the molded mixture of the proposed composition with limit and transcendent ratios of the components, as well as determining the properties of the molded material;
2) the use of the proposed composition of the charge with the limit and prohibitive ratios of the components, using the preformed material in the composition of the charge, the definition of technical and economic indicators of the process.

Приготовление формованной шихты производится следующим образом. Preparation of molded mixture is as follows.

Смешивают нефтяной кокс - 60 мас.% (в том числе 45 мас.% фракции < 8 мм) с пылью электрофильтров газоочистки производства кремния - 36 мас.%. В полученную смесь добавляют 15% водный раствор щелочи натрия - 4 мас.%, перемешивают и формуют экструзией на агрегате ОГМ-1,5 А. Полученный формованный материал крупностью 20-50 мм сушат на металлическом ленточном конвейере ПЛ-10(ТК) в течение 20-30 минут при температуре 200- 260oC, используя теплогенератор Г2, 5А.Petroleum coke - 60 wt.% (Including 45 wt.% Fractions <8 mm) is mixed with dust of electrostatic precipitators of silicon production - 36 wt.%. A 15% aqueous solution of sodium alkali (4 wt.%) Is added to the resulting mixture, mixed and formed by extrusion on an OGM-1.5 A aggregate. The obtained molded material with a particle size of 20-50 mm is dried on a PL-10 (TK) metal belt conveyor for 20-30 minutes at a temperature of 200-260 o C, using a heat generator G2, 5A.

Формовка материала экструзией предпочтительнее, т.к. не требует значительных энергозатрат и сложного оборудования и, в то же время, позволяет получать однородные по свойствам куски материала (плотность, пористость, прочность) заданного размера (6-50 мм), обеспечивающие при использовании повышение технико-экономических показателей процесса производства кремния. Extrusion molding is preferable since It does not require significant energy costs and sophisticated equipment and, at the same time, allows to obtain pieces of material that are uniform in properties (density, porosity, strength) of a given size (6-50 mm), which, when used, increase the technical and economic indicators of the silicon production process.

Данные по свойствам полученного формованного материала и составам шихты приведены в табл. 1,2. Data on the properties of the obtained molded material and the composition of the mixture are given in table. 1,2.

Загрузку шихты предлагаемых составов, в том числе и с частью предварительно сформованного шихтового материала, в печь производят по стандартной схеме согласно технологической инструкции и с использованием стандартного оборудования. Результаты испытаний приведены в табл. 3. The charge of the proposed compositions, including with a part of the preformed charge material, is loaded into the furnace according to the standard scheme according to the technological instruction and using standard equipment. The test results are given in table. 3.

Источники информации
1. А.с. СССР N 1518300, С 01 В 33/02, 1989.
Sources of information
1. A.S. USSR N 1518300, С 01 В 33/02, 1989.

2. А.с. СССР N 1479415, C 01 B 33/02, 1989. 2. A.S. USSR N 1479415, C 01 B 33/02, 1989.

3. А.с. СССР N 1344735, С 01 В 33/02, 1987. 3. A.S. USSR N 1344735, С 01 В 33/02, 1987.

4. А.с. СССР N 1535825, С 01 В 33/02, 1990. 4. A.S. USSR N 1535825, С 01 В 33/02, 1990.

5. Патент РФ N 2032616, С 01 В 31/00, 1995. 5. RF patent N 2032616, C 01 B 31/00, 1995.

6. A.с. СССР N 190356, C 01 B 33/02, 1967. 6. A.s. USSR N 190356, C 01 B 33/02, 1967.

7. Патент СССР N 1524806, С 01 В 33/02, 1989. 7. USSR patent N 1524806, C 01 B 33/02, 1989.

8. Патент РФ N 2036144, С 01 В 33/025, 1995. 8. RF patent N 2036144, C 01 B 33/025, 1995.

9. A.с. N 1666443, С 01 В 33/02, 1991. 9. A.s. N 1666443, C 01 B 33/02, 1991.

10. Патент РФ N 2049057, С 01 В 33/025, 1995. 10. RF patent N 2049057, С 01 В 33/025, 1995.

11. Патент СССР N 1655900, С 01 В 33/02, 1991. 11. USSR patent N 1655900, С 01 В 33/02, 1991.

12. Радченко Н. Ф. и др. Об оптимальной крупности нефтяного кокса при производстве кремния. Цв.мет.N 7, 1987. 12. Radchenko N. F. et al. On the optimal size of petroleum coke in the production of silicon. Tsvet.met.N 7, 1987.

Claims (5)

1. Шихта для производства кремния, включающая кварцит, древесную щепу, нефтяной кокс, древесный уголь и материал, формованный из пыли газоочистки, углеродного восстановителя и щелочного связующего, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит мелкодисперсный кремнезем в виде пыли электрофильтров газоочистки производства кремния и связующее при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Кварцит - 35 - 45
Древесная щепа - 19 - 26
Нефтяной кокс - 11 - 15
Древесный уголь - 7 - 10
Пыль электрофильтров газоочистки производства кремния - 4,5 - 11
Щелочное связующее - 0,5 - 1,3
а формованный материал содержит в количестве 10 - 30% от массы шихты.
1. A mixture for the production of silicon, including quartzite, wood chips, petroleum coke, charcoal and material formed from dust of a gas treatment, carbon reducing agent and an alkaline binder, characterized in that it additionally contains finely divided silica in the form of dust of electrostatic precipitators of silicon production and a binder in the following ratio of components, wt.%:
Quartzite - 35 - 45
Wood chips - 19 - 26
Petroleum Coke - 11 - 15
Charcoal - 7 - 10
Silicon production gas purification electrostatic dust - 4.5 - 11
Alkaline binder - 0.5 - 1.3
and the molded material contains in an amount of 10-30% by weight of the mixture.
2. Шихта для производства кремния по п.1, отличающаяся тем, что в качестве щелочного связующего она содержит 10 - 15%-ный водный раствор щелочи натрия. 2. The mixture for the production of silicon according to claim 1, characterized in that as an alkaline binder it contains a 10 - 15% aqueous solution of sodium alkali. 3. Способ приготовления формованного материала для производства кремния, включающий смешение мелкодисперсного кремнеземсодержащего материала в виде пыли газоочистки производства кремния с углеродсодержащим восстановителем и щелочным связующим, формование и сушку, отличающийся тем, что в качестве углеродсодержащего восстановителя используют нефтяной кокс, а на формование подают шихту следующего состава, мас.%:
Нефтяной кокс - 55 - 70
Пыль электрофильтров газоочистки производства кремния - 25 - 50
Щелочное связующее - 3 - 5
с получением материала крупностью 6 - 50 мм и влажностью 6 - 8%.
3. A method of preparing a molded material for the production of silicon, comprising mixing a finely divided silica-containing material in the form of dust from a gas-purifying silicon production with a carbon-containing reducing agent and an alkaline binder, molding and drying, characterized in that petroleum coke is used as the carbon-containing reducing agent, and the mixture is charged with the following composition, wt.%:
Petroleum Coke - 55 - 70
Silicon production gas purification electrostatic dust - 25-50
Alkaline Binder - 3 - 5
with obtaining material with a particle size of 6 - 50 mm and a moisture content of 6 - 8%.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что на формование подают нефтекокс, содержащий фракцию не более 8 мм в количестве не менее 70 мас.%. 4. The method according to claim 3, characterized in that the petroleum coke containing a fraction of not more than 8 mm in an amount of not less than 70 wt.% Is fed to the molding. 5. Способ по п.3, отличающийся тем, что на смешение в качестве щелочного связующего подают 10 - 15%-ный водный раствор щелочи натрия. 5. The method according to claim 3, characterized in that for mixing as an alkaline binder serves 10 - 15% aqueous solution of sodium alkali.
RU97121035A 1997-12-16 1997-12-16 Charge for production of silicon and method of preparing molding material for production of silicon RU2151738C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97121035A RU2151738C1 (en) 1997-12-16 1997-12-16 Charge for production of silicon and method of preparing molding material for production of silicon

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97121035A RU2151738C1 (en) 1997-12-16 1997-12-16 Charge for production of silicon and method of preparing molding material for production of silicon

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU97121035A RU97121035A (en) 1999-11-10
RU2151738C1 true RU2151738C1 (en) 2000-06-27

Family

ID=20200151

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97121035A RU2151738C1 (en) 1997-12-16 1997-12-16 Charge for production of silicon and method of preparing molding material for production of silicon

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2151738C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2528666C2 (en) * 2012-11-16 2014-09-20 Закрытое акционерное общество "Группа компании "Титан" Briquetted mixture for producing silicon and method for preparation thereof
RU2703084C1 (en) * 2019-06-28 2019-10-15 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") Method of producing technical silicon
RU2713143C1 (en) * 2019-05-15 2020-02-03 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Carbonaceous reducing agent for production of technical silicon and method of its production
RU2771203C1 (en) * 2021-05-20 2022-04-28 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") Method for preparation of charge for the production of silicon carbide
RU2796955C2 (en) * 2021-06-02 2023-05-29 Акционерное общество "Регионстрой" Briquetted mixture for smelting technical silicon

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2528666C2 (en) * 2012-11-16 2014-09-20 Закрытое акционерное общество "Группа компании "Титан" Briquetted mixture for producing silicon and method for preparation thereof
RU2713143C1 (en) * 2019-05-15 2020-02-03 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Carbonaceous reducing agent for production of technical silicon and method of its production
RU2703084C1 (en) * 2019-06-28 2019-10-15 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") Method of producing technical silicon
RU2771203C1 (en) * 2021-05-20 2022-04-28 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") Method for preparation of charge for the production of silicon carbide
RU2796955C2 (en) * 2021-06-02 2023-05-29 Акционерное общество "Регионстрой" Briquetted mixture for smelting technical silicon

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4116679A (en) Metallized iron briquet
US3637464A (en) Upgrading coking coals and coke production
US3660298A (en) Furnace charge for use in the production of silicon metal
CA1252278A (en) Process for the production of silicon or ferrosilicon in an electric low shaft furnace, and rawmaterial mouldings suitable for the process
RU2264435C2 (en) Coal briquettes for reductive melting process and a method for manufacture thereof
CN1720340A (en) Cold briquetting and pelletisation
RU2151738C1 (en) Charge for production of silicon and method of preparing molding material for production of silicon
CA1109818A (en) Coke oven system and agglomerating carryover fines therein
US3725034A (en) Method of producing carbon and iron-containing briquettes
RU2713143C1 (en) Carbonaceous reducing agent for production of technical silicon and method of its production
JPS5917042B2 (en) Synthetic carbonaceous granules with high mechanical properties
CN115716738A (en) Production process of high-strength steel slag brick
KR100298685B1 (en) Lump cokes used to Electric furnace or steel-making furnace
RU2036144C1 (en) Briquetting mixture for manufacturing commercial-grade silicon and process for producing same
RU2643534C1 (en) Briquet for producing silicon with restorative melting
CN1078605C (en) Coal compounding method for producing wet-milled metallurgical coke powder, and process for producing same
RU2703084C1 (en) Method of producing technical silicon
Barking et al. Iron-coke process
KR100376540B1 (en) A method for manufacturing reduced ore by solid phase direct reduction process
EP3253896A1 (en) Method and arrangement to prepare chromite concentrate for pelletizing and sintering and pelletizing feed
CA2215409A1 (en) Reuse of metallurgical fines
RU2114799C1 (en) Method of manufacturing periglase carbon refractories
GB1600711A (en) Briquet and method of making same
JPH0157714B2 (en)
CA1309570C (en) Phosphate feed material for phosphorus electric furnaces