RU2643534C1 - Briquet for producing silicon with restorative melting - Google Patents

Briquet for producing silicon with restorative melting Download PDF

Info

Publication number
RU2643534C1
RU2643534C1 RU2016150354A RU2016150354A RU2643534C1 RU 2643534 C1 RU2643534 C1 RU 2643534C1 RU 2016150354 A RU2016150354 A RU 2016150354A RU 2016150354 A RU2016150354 A RU 2016150354A RU 2643534 C1 RU2643534 C1 RU 2643534C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
dust
microsilica
mixture
briquette
wood
Prior art date
Application number
RU2016150354A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Александрович Сутягинский
Владимир Леонидович Трушко
Владимир Юрьевич Бажин
Сергей Анатольевич Савченков
Вадим Борисович Кусков
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет"
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 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет"
Priority to RU2016150354A priority Critical patent/RU2643534C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2643534C1 publication Critical patent/RU2643534C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02Silicon
    • C01B33/021Preparation
    • C01B33/023Preparation by reduction of silica or free silica-containing material
    • C01B33/025Preparation by reduction of silica or free silica-containing material with carbon or a solid carbonaceous material, i.e. carbo-thermal process

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: briquet contains microsilica, carbon-containing raw materials, woodworking industry waste and binder. As a carbonaceous raw material, the briquette contains shale dust, wood waste is wood dust, and molasses - as a binder.
EFFECT: producing a briquette with a high content of microsilica in the briquette, increasing its reactivity, reducing waste in the production process.
3 ex

Description

Изобретение относится к области производства кремния, в частности к получению кремния восстановительной плавкой из кварцитсодержащих материалов.The invention relates to the field of silicon production, in particular to the production of silicon by reductive melting from quartzite-containing materials.

Известен состав шихты для производства чистого кремния (патент РФ №2333889, опубл. 20.09.2008 г.), включающий двухкомпонентную формованную шихту, первый компонент представляет кварцсодержащие брикеты, имеющие основной размер частиц от 10 до 90 мм, второй компонент представляет углеродосодержащие брикеты, имеющие основной размер частиц от 10 до 70 мм.The known composition of the charge for the production of pure silicon (RF patent No. 2333889, publ. September 20, 2008), comprising a two-component molded charge, the first component is a quartz-containing briquettes having a main particle size of 10 to 90 mm, the second component is carbon-containing briquettes having the main particle size is from 10 to 70 mm.

Недостатками состава является отсутствие связующего вещества в составе углеродосодержащего брикета, а также использование кварцсодержащей смеси различного гранулометрического состава.The disadvantages of the composition is the lack of a binder in the composition of the carbon-containing briquette, as well as the use of a quartz-containing mixture of various particle size distribution.

Известен состав шихты для производства кремния и способ приготовления формованного материала для производства кремния (патент РФ №2151738, опубл. 27.06.2000 г.), включающий кремнеземсодержащий материал в виде пыли электрофильтров газоочистки во время производства кремния, восстановителя - нефтяной кокс. На формовку брикетов перед прессованием подают шихту следующего состава, мас. %: нефтяной кокс 55-70, пыль электрофильтров газоочистки производства кремния 25-50, щелочное связующее 3-5 (10-15%-ный водный раствор щелочи натрия) и формуют материал крупностью от 6 до 50 мм.The known composition of the charge for the production of silicon and the method of preparing the molded material for the production of silicon (RF patent No. 2151738, publ. 06/27/2000), including siliceous material in the form of dust from gas filters during the production of silicon, the reducing agent is petroleum coke. On the formation of briquettes before pressing serves the mixture of the following composition, wt. %: petroleum coke 55-70, dust of gas purification electrostatic precipitators of silicon production 25-50, alkaline binder 3-5 (10-15% aqueous solution of sodium alkali) and form material with a particle size of 6 to 50 mm.

Недостатками данного состава является невысокая реакционная способность шихтовой смеси и низкое содержание в брикете пыли электрофильтров газоочистки производства кремния. Использование в качестве связующего вещества 10-15%-ного водного раствора щелочи натрия не придает брикетам необходимой прочности.The disadvantages of this composition is the low reactivity of the charge mixture and the low content of dust in the briquette dust of electrostatic precipitators of silicon production. The use of a 10-15% aqueous solution of sodium alkali as a binder does not give the briquettes the necessary strength.

Известен состав брикетированной смеси для получения технического кремния (патент РФ №2036144, опубл. 27.05.1995 г.), включающий в себя кремнеземсодержащее сырье, кварцевый песок, лигнин и нефтяной кокс при следующем соотношении компонентов, мас. %: кварцевый песок 30-50; гидролизный лигнин 45-60; нефтяной кокс 5-10.The known composition of the briquetted mixture to obtain technical silicon (RF patent No. 2036144, publ. 05.27.1995), including silica-containing raw materials, quartz sand, lignin and petroleum coke in the following ratio of components, wt. %: silica sand 30-50; hydrolysis lignin 45-60; petroleum coke 5-10.

Недостатками известного состава являются невысокая реакционная способность смеси из-за низкого содержания нефтяного кокса в брикете.The disadvantages of the known composition are the low reactivity of the mixture due to the low content of petroleum coke in the briquette.

Известна брикетированная смесь для получения кремния и способ ее приготовления (патент РФ №2528666, опубл. 27.05.2014 г.), принятый за прототип, включающий: микросилику не более 20% и отходы зерновой и/или деревообрабатывающей промышленности в качестве углеродосодержащего сырья растительного происхождения, в качестве связующего вещества используется лигнин.Known briquetted mixture for silicon and the method of its preparation (RF patent No. 2528666, publ. 05.27.2014), adopted as a prototype, including: microsilica not more than 20% and waste from the grain and / or wood processing industry as carbon-containing raw materials of plant origin , lignin is used as a binder.

Недостатками состава является низкое содержание микросилики в шихте, что снижает реакционную активность брикета из-за содержания большого количества не скомпенсированного углерода. Также невысокая реакционная способность смеси объясняется использованием в качестве восстановителя шелухи овса, использование в качестве связующего вещества лигнина не придает брикетам необходимой прочности.The disadvantages of the composition is the low content of microsilica in the mixture, which reduces the reactivity of the briquette due to the content of a large amount of uncompensated carbon. Also, the low reactivity of the mixture is explained by the use of oat husks as a reducing agent; the use of lignin as a binder does not give briquettes the necessary strength.

Техническим результатом изобретения является получение состава брикетированной смеси для получения кремния с повышенным содержанием микросилики в брикете и увеличение его реакционной способности, а также снижение содержания отходов в процессе производства.The technical result of the invention is to obtain the composition of the briquetted mixture to obtain silicon with a high content of microsilica in the briquette and an increase in its reactivity, as well as a decrease in the waste content in the production process.

Технический результат достигается тем, что брикет содержит в качестве углеродосодержащего сырья сланцевую пыль, в качестве отходов деревообрабатывающей промышленности - древесную пыль, а в качестве связующего вещества - мелассу при следующем соотношении компонентов, мас. %:The technical result is achieved in that the briquette contains shale dust as a carbon-containing raw material, wood dust as waste from the woodworking industry, and molasses as a binder in the following ratio of components, wt. %:

сланцевая пыльshale dust 20-2520-25 древесная пыльwood dust 20twenty мелассаmolasses 1010 микросиликаmicrosilica остальноеrest

Заявляемый состав брикетированной смеси для получения кремния включает в себя следующие компоненты, мас. %:The inventive composition of the briquetted mixture for silicon includes the following components, wt. %:

сланцевая пыльshale dust 20-2520-25 древесная пыльwood dust 20twenty мелассаmolasses 1010 микросиликаmicrosilica остальноеrest

При содержании в брикете микросилики до 50 мас. % происходит повышение активности смеси, так как значение приближается к оптимуму соотношения между минеральной и углеродной составляющей шихты. При более высоком содержании микросилики - начинается обеднение шихты углеродом и снижается эффективность восстановительных процессов. При массовой доле микросилики, равной от 20 до 35%, брикеты имеют высокую прочность, но значительно меньшую активность, так как содержат много не скомпенсированного углерода.When the content in the briquette microsilica up to 50 wt. % there is an increase in the activity of the mixture, since the value approaches the optimum ratio between the mineral and carbon components of the mixture. With a higher content of microsilica - depletion of the charge with carbon begins and the efficiency of the recovery processes decreases. With a mass fraction of microsilica equal to from 20 to 35%, briquettes have high strength, but significantly less activity, since they contain a lot of uncompensated carbon.

Применение 20 мас. % отходов деревообрабатывающей промышленности, например древесной пыли, необходимо для более быстрого химического взаимодействия микросилики с углеродом. Кроме этого соразмерность частиц пыли и микросилики обеспечивает максимальное контактное число и обеспечивает возможность рационального смешения с равномерным распределением компонентов в брикете. Содержание древесной пыли в смеси менее 10 мас. % не позволяет утилизировать ее в достаточном количестве, содержание более чем 20 мас. % снижает прочность и восстановительную способность брикетов.Application of 20 wt. % of wood processing industry waste, such as wood dust, is necessary for faster chemical interaction of microsilica with carbon. In addition, the proportionality of dust particles and microsilica provides the maximum contact number and provides the possibility of rational mixing with a uniform distribution of components in the briquette. The content of wood dust in the mixture is less than 10 wt. % does not allow to dispose of it in sufficient quantities, the content of more than 20 wt. % reduces the strength and regenerative ability of briquettes.

Использование в качестве восстановителя от 20 до 25 мас. % сланцевой пыли обеспечивает увеличение восстановительной способности брикета за счет роста теплотворной способности смеси. Содержание сланцевой пыли в смеси менее 20 мас. % снижает восстановительную способность брикетов. Также использование сланцевой пыли объясняется тем, что во время прессования с поверхности сланца выделяется минеральная составляющая, которая обеспечивает эффект когезии между частицами, поэтому брикеты приобретают необходимую механическую прочность.Use as a reducing agent from 20 to 25 wt. % shale dust provides an increase in the reducing ability of the briquette due to the increase in the calorific value of the mixture. The content of shale dust in the mixture is less than 20 wt. % reduces the regenerative ability of briquettes. Also, the use of shale dust is explained by the fact that during pressing, a mineral component is released from the surface of the shale, which provides a cohesion effect between the particles, so the briquettes acquire the necessary mechanical strength.

Использование 10 мас. % мелассы в качестве связующей добавки обеспечивает удовлетворительное перемешивание порошков, а также придает прессованным брикетам необходимую механическую прочность.Using 10 wt. % molasses as a binder provides satisfactory mixing of the powders, and also gives the pressed briquettes the necessary mechanical strength.

Указанный состав смеси охватывает те массовые доли компонентов, при которых достигается необходимая прочность брикетов и обеспечивается высокая активность смеси.The specified composition of the mixture covers those mass fractions of the components at which the necessary strength of the briquettes is achieved and a high activity of the mixture is ensured.

Приготовление смеси осуществляется следующим образом. На первом этапе производится перемешивание до однородной массы порошков микросилики, сланцевой и древесной пыли, при перемешивании в смеситель добавляется меласса.Preparation of the mixture is as follows. At the first stage, microsilica, shale and wood dust powders are mixed to a homogeneous mass, and molasses is added to the mixer with mixing.

После перемешивания прессуются брикеты цилиндрической формы. Плотность брикетов обеспечивается давлением прессования, что увеличивает площадь поверхностных контактов между частицами микросилики и сланцевой, а также древесной пыли. После прессования, полученные кремниевые брикеты загружают в печь и подвергают отжигу. Полученные брикеты вводят в качестве сырьевой добавки к основной шихте при восстановительной плавке кремнеземсодержащих материалов в дуговых или электротермических печах.After mixing, briquettes of a cylindrical shape are pressed. The density of the briquettes is ensured by pressing pressure, which increases the surface contact area between the particles of microsilicon and shale, as well as wood dust. After pressing, the obtained silicon briquettes are loaded into the furnace and subjected to annealing. The obtained briquettes are introduced as a raw material additive to the main charge during the reduction smelting of silica-containing materials in arc or electrothermal furnaces.

В качестве основного компонента смеси брикетов использовалась микросилика - отход кремниевого производства, предоставленный ЗАО «Группа компаний «Титан».As the main component of the briquette mixture, microsilica was used - silicon production waste provided by CJSC “Group of Companies“ Titan ”.

Пример 1. 60 г сланцевой пыли смешивают со 60 г древесной пыли и 150 г микросилики и перемешивают в течение 10 мин, затем вводят 0,05 л мелассы и продолжают перемешивание в течение 30 мин до получения однородного состава, полученную смесь прессуют и подвергают отжигу при температуре 200°С в течение 45 мин. Полученные брикеты вводят в качестве сырьевой добавки к основной шихте при восстановительной плавке кремнеземсодержащих материалов в дуговых или электротермических печах.Example 1. 60 g of shale dust is mixed with 60 g of wood dust and 150 g of microsilica and stirred for 10 minutes, then 0.05 L of molasses is added and stirring is continued for 30 minutes until a homogeneous composition is obtained, the resulting mixture is pressed and annealed at at a temperature of 200 ° C for 45 minutes The obtained briquettes are introduced as a raw material additive to the main charge during the reduction smelting of silica-containing materials in arc or electrothermal furnaces.

Пример 2. 75 г сланцевой пыли смешивают со 60 г древесной пыли и 135 г микросилики и перемешивают в течение 15 мин, затем вводят 0,06 л мелассы и продолжают перемешивание в течение 25 мин до получения однородного состава, полученную смесь прессуют и подвергают отжигу при температуре 225°С в течение 45 мин. Полученные брикеты вводят в качестве сырьевой добавки к основной шихте при восстановительной плавке кремнеземсодержащих материалов в дуговых или электротермических печах.Example 2. 75 g of shale dust is mixed with 60 g of wood dust and 135 g of microsilica and mixed for 15 minutes, then 0.06 L of molasses is added and stirring is continued for 25 minutes until a homogeneous composition is obtained, the resulting mixture is pressed and annealed at temperature of 225 ° C for 45 minutes The obtained briquettes are introduced as a raw material additive to the main charge during the reduction smelting of silica-containing materials in arc or electrothermal furnaces.

Пример 3. 65 г сланцевой пыли смешивают со 60 г древесной пыли и 145 г микросилики и перемешивают в течение 15 мин, затем вводят 0,04 л мелассы и продолжают перемешивание в течение 35 мин до получения однородного состава, полученную смесь прессуют и подвергают отжигу при температуре 250°С в течение 45 мин. Полученные брикеты вводят в качестве сырьевой добавки к основной шихте при восстановительной плавке кремнеземсодержащих материалов в дуговых или электротермических печах.Example 3. 65 g of shale dust is mixed with 60 g of wood dust and 145 g of microsilica and mixed for 15 minutes, then 0.04 L of molasses is added and stirring is continued for 35 minutes until a homogeneous composition is obtained, the resulting mixture is pressed and annealed at temperature of 250 ° C for 45 minutes The obtained briquettes are introduced as a raw material additive to the main charge during the reduction smelting of silica-containing materials in arc or electrothermal furnaces.

Установлено, что брикетированная смесь для получения кремния, содержащая в основе микросилику, в качестве углеродного восстановителя сланцевую пыль, в качестве отходов деревообрабатывающей промышленности – древесную пыль, а в качестве связующего - мелассу, увеличивает реакционную способность шихты и повышает качество получаемого кремния, а также снижает себестоимость металлургического кремния за счет вовлечение отходов в процесс производства при снижении экологической нагрузки.It was found that a briquetted mixture for silicon production, containing microsilica as the base, shale dust as a carbon reducing agent, wood dust as a waste from the woodworking industry, and molasses as a binder, increases the reactivity of the charge and improves the quality of the resulting silicon, and also reduces the cost of metallurgical silicon due to the involvement of waste in the production process while reducing environmental stress.

Состав брикетированной смеси для получения кремния обладает высокой восстановительной способностью, а полученные брикеты - необходимой прочностью за счет оптимально подобранного состава смеси. Применение брикетов предлагаемого состава позволяет повысить технико-экономические показатели процесса в связи с увеличением вовлечения отходов (микросилика, сланцевая и древесная пыль) в производство, а также улучшить экологическую обстановку при снижении количества отходов, направляемых на шламовые поля.The composition of the briquetted mixture to obtain silicon has a high reducing ability, and the resulting briquettes have the necessary strength due to the optimally selected composition of the mixture. The use of briquettes of the proposed composition can improve the technical and economic indicators of the process in connection with an increase in the involvement of waste (microsilica, shale and wood dust) in production, as well as improve the environmental situation while reducing the amount of waste sent to sludge fields.

Claims (2)

Брикет для получения кремния, содержащий микросилику, углеродосодержащее сырье, отходы деревообрабатывающей промышленности и связующее вещество, отличающийся тем, что он содержит в качестве углеродосодержащего сырья сланцевую пыль, в качестве отходов деревообрабатывающей промышленности - древесную пыль, а в качестве связующего вещества - мелассу при следующем соотношении компонентов, мас. %:A briquette for producing silicon containing microsilica, carbon-containing raw materials, wood processing industry waste and a binder, characterized in that it contains shale dust as a carbon-containing raw material, wood dust as wood processing waste, and molasses as a binder in the following ratio components, wt. %: сланцевая пыль shale dust 20-2520-25 древесная пыль wood dust 20twenty меласса molasses 1010 микросилика microsilica остальное rest
RU2016150354A 2016-12-20 2016-12-20 Briquet for producing silicon with restorative melting RU2643534C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016150354A RU2643534C1 (en) 2016-12-20 2016-12-20 Briquet for producing silicon with restorative melting

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016150354A RU2643534C1 (en) 2016-12-20 2016-12-20 Briquet for producing silicon with restorative melting

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2643534C1 true RU2643534C1 (en) 2018-02-02

Family

ID=61173632

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016150354A RU2643534C1 (en) 2016-12-20 2016-12-20 Briquet for producing silicon with restorative melting

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2643534C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1335351A (en) * 1969-11-19 1973-10-24 Union Carbide Corp Production of silicon
RU2036144C1 (en) * 1992-03-09 1995-05-27 Акционерное общество открытого типа "Всероссийский алюминиево-магниевый институт" Briquetting mixture for manufacturing commercial-grade silicon and process for producing same
RU2528666C2 (en) * 2012-11-16 2014-09-20 Закрытое акционерное общество "Группа компании "Титан" Briquetted mixture for producing silicon and method for preparation thereof
CN104140102A (en) * 2014-06-25 2014-11-12 中国科学院过程工程研究所 Adhesive for preparing silicon smelting waste carbon-containing pellet and preparation method of pellet

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1335351A (en) * 1969-11-19 1973-10-24 Union Carbide Corp Production of silicon
RU2036144C1 (en) * 1992-03-09 1995-05-27 Акционерное общество открытого типа "Всероссийский алюминиево-магниевый институт" Briquetting mixture for manufacturing commercial-grade silicon and process for producing same
RU2528666C2 (en) * 2012-11-16 2014-09-20 Закрытое акционерное общество "Группа компании "Титан" Briquetted mixture for producing silicon and method for preparation thereof
CN104140102A (en) * 2014-06-25 2014-11-12 中国科学院过程工程研究所 Adhesive for preparing silicon smelting waste carbon-containing pellet and preparation method of pellet

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100958987B1 (en) Lime-based additive for steel smelting and the preparation method thereof
KR101078951B1 (en) Slag powder composition and concrete composition comprising the same
CN102925675B (en) Method for recovering sludge from smelting ironmaking
RU2528666C2 (en) Briquetted mixture for producing silicon and method for preparation thereof
RU2264435C2 (en) Coal briquettes for reductive melting process and a method for manufacture thereof
CN113213797A (en) Steel slag and slag composite admixture and preparation method and application thereof
RU2669940C1 (en) Method of briquetting carbon reducing agents
RU2643534C1 (en) Briquet for producing silicon with restorative melting
KR101366167B1 (en) Sintering binder and production method of sintered one pellet using the binder and fine powdered magnetite iron one
KR20140094427A (en) Sintering Binder and Production Method of Sintered One Pellet Using the Binder and Fine Powdered Magnetite Iron One
CN106882972B (en) Recycling method of fused zirconia corundum grinding waste
RU2713143C1 (en) Carbonaceous reducing agent for production of technical silicon and method of its production
CN110803881A (en) Superfine ash, preparation method and application thereof, cement and concrete
KR100298685B1 (en) Lump cokes used to Electric furnace or steel-making furnace
CN113845321B (en) Geopolymer material and preparation method thereof
RU2151738C1 (en) Charge for production of silicon and method of preparing molding material for production of silicon
RU2462521C2 (en) Charge to obtain briquettes for blast-furnace and cupola production of cast iron
KR20090078052A (en) Steel material and method for manufacturing steel using byproducts of steel_making
RU2036144C1 (en) Briquetting mixture for manufacturing commercial-grade silicon and process for producing same
CN113072338A (en) Commercial concrete prepared by using FCC (fluid catalytic cracking) waste catalyst and preparation method thereof
KR20030052954A (en) Coal Briquettes For Iron and Steel Making Process, Method Of Manufacturing Thereof
CN1014704B (en) Process for using steelmaking slag
RU2703084C1 (en) Method of producing technical silicon
RU2740994C1 (en) Carbon reducing agent for production of technical silicon and method of its production
KR20150118564A (en) The method for preparing molten iron by recycling by-product emitted from coal-based iron making process