RU2740994C1 - Carbon reducing agent for production of technical silicon and method of its production - Google Patents

Carbon reducing agent for production of technical silicon and method of its production Download PDF

Info

Publication number
RU2740994C1
RU2740994C1 RU2020130406A RU2020130406A RU2740994C1 RU 2740994 C1 RU2740994 C1 RU 2740994C1 RU 2020130406 A RU2020130406 A RU 2020130406A RU 2020130406 A RU2020130406 A RU 2020130406A RU 2740994 C1 RU2740994 C1 RU 2740994C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
briquette
molasses
alkali
binder
carbon
Prior art date
Application number
RU2020130406A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Станиславович Жучков
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр"
Priority to RU2020130406A priority Critical patent/RU2740994C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2740994C1 publication Critical patent/RU2740994C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00Solid fuels
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00Solid fuels
    • C10L5/02Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00Solid fuels
    • C10L5/02Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
    • C10L5/06Methods of shaping, e.g. pelletizing or briquetting
    • C10L5/10Methods of shaping, e.g. pelletizing or briquetting with the aid of binders, e.g. pretreated binders

Abstract

FIELD: technological processes.SUBSTANCE: invention relates to production of briquettes from carbon material used as reducing agent for production of technical silicon and other metallurgical processes. Invention relates to a briquetted carbon reducing agent based on carbon material and binder for producing technical silicon, in which the carbon material used is brown coal fines with a fractional composition of 0-10 mm, and binder used is 3-10% aqueous solution of alkali and molasses and / or pyrolysis liquid with coke residue of not less than 7 wt%, with the following ratio of components, wt%: coke breeze of brown coal of not less than 60, aqueous solution of alkali 10-20, molasses and / or pyrolysis liquid 10-20. Invention also relates to a method of producing said carbonaceous reducing agent, which involves mixing the binder with carbon material, molding the mixture and drying the formed briquette. First, brown coal coke is mixed with 3-10% aqueous solution of alkali, then molasses and / or pyrolysis liquid is added with coke residue of not less than 7 wt%, components are mixed for at least two minutes, after mixing all components briquette mass is pressed into briquettes under pressure of not less than 50 MPa with further drying at temperature of 120-170°C for 40-60 minutes and formation of briquettes of carbon reducing agent.EFFECT: technical result is higher mechanical and thermal strength of briquette.3 cl, 7 ex

Description

Область техникиTechnology area

Изобретение относится к области технологии получения брикетов из углеродного материала, применяемых в качестве восстановителя для получения технического кремния и других металлургических процессов.The invention relates to the field of technology for producing briquettes from carbon material, used as a reductant to obtain technical silicon and other metallurgical processes.

Уровень техникиState of the art

Известен топливный брикет и способ его получения (патент RU № 2130047, C10L 5/02, C10L 5/44, C10L 5/12, C10L 5/14, опубл. 10.05.1999 г.), включающий смешение измельченных твердых топлив со связующим на основе отходов нефтеперерабатывающего производства - нефтешлама и/или отработанного машинного масла, брикетирование смеси и последующую сушку брикета. Дополнительно в связующее вводят компоненты, выбранные из группы, включающей, мас.% в расчете на брикетируемую смесь: лигносульфонат или мелассу - 2-7, и/или обезвоженный активный ил - 3-8, и/или глину - 3-10, и/или парафин или парафиновый газ 3-6% при следующем соотношении компонентов в брикете, мас. %: связующее - 10-23, измельченные твердые топлива, выбранные из группы: древесные опилки, торф, обезвоженный птичий помет, обезвоженный навоз, коксовая или угольная мелочь, угольный шлам, лигнин или их смеси - до 100. Брикетирование ведут при давлении 1-30 МПа, сушку брикета - при температуре менее 300°С. Компоненты связующего перед смешиванием нагревают до 60-80°С или перемешивают с подогревом до 60-80°С. Твердое топливо предварительно смешивают с половиной нефтешлама или обработанного машинного масла и затем добавляют остальные компоненты связующего. Known fuel briquettes and a method for its production (patent RU No. 2130047, C10L 5/02, C10L 5/44, C10L 5/12, C10L 5/14, publ. 05/10/1999), including mixing crushed solid fuels with a binder on the basis of oil refining waste - oil sludge and / or used machine oil, briquetting of the mixture and subsequent drying of the briquette. Additionally, components selected from the group including, wt% based on the briquetted mixture, are added to the binder: lignosulfonate or molasses - 2-7, and / or dehydrated activated sludge - 3-8, and / or clay - 3-10, and / or paraffin or paraffin gas 3-6% with the following ratio of components in the briquette, wt. %: binder - 10-23, crushed solid fuels, selected from the group: sawdust, peat, dehydrated bird droppings, dewatered manure, coke or coal fines, coal sludge, lignin or their mixtures - up to 100. Briquetting is carried out at a pressure of 1- 30 MPa, briquette drying - at a temperature of less than 300 ° C. Before mixing, the components of the binder are heated to 60-80 ° C or mixed with heating to 60-80 ° C. The solid fuel is premixed with half of the sludge or treated machine oil and then the remaining binder components are added.

Недостатком является то, что брикеты, полученные с использованием описанного способа, обладают недостаточной прочностью из-за включения в сырье, например, опилок, навоза, птичьего помета, а включение в состав связующего глины может неблагоприятным образом изменять состав минеральной части брикета.The disadvantage is that the briquettes obtained using the described method have insufficient strength due to the inclusion in the raw material, for example, sawdust, manure, bird droppings, and the inclusion of clay in the binder composition can adversely change the composition of the mineral part of the briquette.

Известен способ получения брикетного топлива (патент RU № 2473672, C10L 5/02, C10L 5/14, C10L 10/02, опубл. 27.01.2013 г.), заключающийся в совместном измельчении углеродсодержащего материала и минерального связующего до размера частиц не более 5 мм, добавлении к полученному составу гидрофобизирующего модификатора и воды с последующим перемешиванием с добавлением упрочняющего модификатора. Полученную массу прессуют в брикеты под давлением 20-200 МПа и полученные брикеты сушат при 100-250°С. В качестве компонентов используют углеродсодержащий материал - буроугольный среднетемпературный кокс исходного гранулометрического состава, минеральное связующее - алевролит подугольный, упрочняющий модификатор - 3%-ный водный раствор поливинилового спирта (ПВС) или водный раствор 10%-ного мучного клейстера, гидрофобизирующий модификатор - мазут марки М100, воду, при следующем содержании компонентов, мас. %: минеральное связующее 1-10; упрочняющий модификатор 1-30; гидрофобизирующий модификатор 1-10; вода 3-30; углеродсодержащий материал – остальное. A known method of producing briquetted fuel (patent RU No. 2473672, C10L 5/02, C10L 5/14, C10L 10/02, publ. 27.01.2013), which consists in joint grinding of carbon-containing material and mineral binder to a particle size of no more than 5 mm, adding a hydrophobizing modifier and water to the resulting composition, followed by mixing with the addition of a strengthening modifier. The resulting mass is pressed into briquettes under a pressure of 20-200 MPa and the resulting briquettes are dried at 100-250 ° C. The components used are carbon-containing material - medium-temperature lignite coke of the original granulometric composition, mineral binder - subcoal siltstone, strengthening modifier - 3% aqueous solution of polyvinyl alcohol (PVA) or aqueous solution of 10% flour paste, hydrophobizing modifier - M100 fuel oil , water, with the following content of components, wt. %: mineral binder 1-10; hardening modifier 1-30; hydrophobizing modifier 1-10; water 3-30; carbonaceous material - the rest.

Брикеты, полученные описанным способом, обладают недостаточной прочностью и водостойкостью.Briquettes obtained by the described method have insufficient strength and water resistance.

Известна шихта для производства кремния и способ приготовления формованного материала для производства кремния (патент RU № 2151738, C01B 33/025, опубл. 27.06.2000 г.), направленный на переработку кремния, сущность которого заключается в способе получения одного из компонентов шихты. При этом шихта для производства кремния включает кварцит, древесную щепу, нефтяной кокс, древесный уголь, мелкодисперсный кремнезем и щелочное связующее, содержит мелкодисперсный кремнезем в виде пыли электрофильтров газоочистки производства кремния 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, причем часть кремнезем-углеродсодержащей шихты представлена в виде предварительно сформованного материала в количестве 10-30% от массы шихты. Приготовление ее компонента - формованного материала включает смешение мелкодисперсного кремнеземсодержащего материала с углеродсодержащим восстановителем и щелочным связующим, формование и сушку, в качестве кремнеземсодержащего материала используют пыль электрофильтров газоочистки производства кремния, восстановителя - нефтяной кокс, на формование подают шихту следующего состава, мас.%: нефтяной кокс 55-70, пыль электрофильтров газоочистки производства кремния 25-50, щелочное связующее 3-5 и формуют материал крупностью 6-50 мм и сушат до влажности 6-8%, кроме того, на формование подают нефтекокс, содержащий фракцию не более 8 мм, в количестве не менее 70 масс.%, а на смешение подают 10-15%-ный водный раствор щелочи натрия. Known charge for the production of silicon and a method of preparing a molded material for the production of silicon (patent RU No. 2151738, C01B 33/025, publ. 06/27/2000), aimed at processing silicon, the essence of which is a method of obtaining one of the components of the charge. The charge for silicon production includes quartzite, wood chips, petroleum coke, charcoal, finely dispersed silica and an alkaline binder, contains fine silica in the form of dust from electrostatic precipitators for gas cleaning of silicon production with the following ratio of components, wt%: quartzite 35-45; wood chips 19-26; petroleum coke 11-15; charcoal 7-10; dust from electrostatic precipitators for gas cleaning of silicon production 4,5-11; alkaline binder 0.5-1.3, and part of the silica-carbon-containing charge is presented in the form of a preformed material in an amount of 10-30% by weight of the charge. The preparation of its component, a molded material, includes mixing a finely dispersed silica-containing material with a carbon-containing reductant and an alkaline binder, molding and drying, as a silica-containing material, the dust of electrostatic precipitators for gas cleaning of silicon production is used, the reductant is petroleum coke, a charge of the following composition is used for molding, wt%: coke 55-70, dust from electrostatic precipitators for gas cleaning of silicon production 25-50, alkaline binder 3-5 and molded material with a size of 6-50 mm and dried to a moisture content of 6-8%, in addition, petcoke containing a fraction of not more than 8 mm is fed for molding , in an amount of at least 70 wt.%, and a 10-15% aqueous solution of sodium alkali is fed for mixing.

В данном техническом решении из-за высокого содержания летучих компонентов в брикетах, полученных из брикетированной смеси, часть кремнийсодержащего сырья в виде тонкодисперсной фракции не участвует в технологическом процессе и уносится из шихты с дымовыми газами, что уменьшает реакционную способность углеродного восстановителя и снижает качество получаемого металлического кремния из рудного сырья.In this technical solution, due to the high content of volatile components in the briquettes obtained from the briquetted mixture, part of the silicon-containing raw material in the form of a finely dispersed fraction does not participate in the technological process and is carried away from the charge with flue gases, which reduces the reactivity of the carbon reducing agent and reduces the quality of the resulting metal silicon from ore raw materials.

Известен способ получения топливных брикетов (А.С. № 1546469, С10L 5/10, опубл. 28.02.1990 г.), содержащих, масс.%: коксовую мелочь 34 – 36; древесные опилки 1,5 – 2,5; жидкое стекло 6,5 – 7,4; нефтяной битум 2,5 – 3,5; антрацитовую мелочь – остальное. A known method of obtaining fuel briquettes (AS No. 1546469, C10L 5/10, publ. 28.02.1990), containing, wt.%: Coke breeze 34 - 36; sawdust 1.5 - 2.5; liquid glass 6.5 - 7.4; petroleum bitumen 2.5 - 3.5; anthracite fines - the rest.

Недостатком такого известного состава является наличие нефтяного битума, требующего нагрева перед смешением до температуры 220 - 250oC и пропарки приготовленной брикетной массы острым паром с температурой 210oC, что значительно усложняет процесс брикетирования, делает его энергоемким. Все это, с учетом использования дорогостоящего жидкого стекла (до 7,4 мас.%), повышает себестоимость брикетов.The disadvantage of such a known composition is the presence of petroleum bitumen, which requires heating before mixing to a temperature of 220 - 250 o C and steaming the prepared briquette mass with live steam at a temperature of 210 o C, which greatly complicates the briquetting process, making it energy-intensive. All this, taking into account the use of expensive liquid glass (up to 7.4 wt.%), Increases the cost of briquettes.

Известен угольный брикет, обладающий повышенной прочностью, а также способ его изготовления (патент RU № 2224007, С10L 5/02, С10L 5/06, опубл. 12.12.2001 г.). Брикет, обладающий повышенной начальной прочностью и состоящий из 100 вес.ч. угольной мелочи, 1-5 вес.ч. негашеной извести и 7-15 вес.ч. мелассы. Брикет имеет сопротивление дробимости не ниже 70% и интенсивность пылеобразования не более 20% и пригоден для применения в плавильно-восстановительном процессе получения железа. В брикете угольная мелочь содержит от 6 до 15 вес.% влаги. В брикете негашеная известь содержит частицы размерами не более 1 мм, причем доля частиц размерами не более 0,3 мм составляет не менее 50% по весу. Способ изготовления таких брикетов включает в себя операции: смешивания 1-5 вес.ч. негашеной извести со 100 вес.ч. угольной мелочи и выдерживания смеси; смешивания 7-15 вес.ч. мелассы с выдержанной смесью и их перемешивания и прямого формирования перемешанной смеси с целью получения брикетов. Способ, при котором угольная мелочь содержит от 6 до 15 вес.% влаги. Способ, при котором негашеная известь содержит частицы размерами не более 1 мм, причем доля частиц размерами не более 0,3 мм составляет не менее 50% по весу. Способ, в котором осуществляют выдерживание от 2 мин до 2 ч для превращения негашеной извести в гашеную. Способ, в котором перемешивание осуществляют в течение 2-50 мин для повышения скорости отвердения. Способ, в котором после прямого формирования не осуществляют операцию нагрева и сушки.Known coal briquette with increased strength, as well as a method for its manufacture (patent RU No. 2224007, С10L 5/02, С10L 5/06, publ. 12.12.2001). Briquette with increased initial strength and consisting of 100 wt.h. coal fines, 1-5 parts by weight quicklime and 7-15 wt.h. molasses. The briquette has a crushing resistance of at least 70% and a dust formation rate of not more than 20% and is suitable for use in the smelting-reduction process of iron production. In the briquette, coal fines contains from 6 to 15 wt% moisture. In the briquette, quicklime contains particles with a size of not more than 1 mm, and the proportion of particles with a size of not more than 0.3 mm is not less than 50% by weight. The method of making such briquettes includes the operations: mixing 1-5 weight.h. quicklime with 100 wt.h. coal fines and mixture holding; mixing 7-15 parts by weight molasses with a matured mixture and their mixing and direct formation of the mixed mixture in order to obtain briquettes. A method in which fine coal contains from 6 to 15 wt% moisture. A method in which the quicklime contains particles with a size of not more than 1 mm, and the proportion of particles with a size of not more than 0.3 mm is not less than 50% by weight. A method in which the aging is carried out from 2 minutes to 2 hours to convert the quicklime into slaked lime. A method in which mixing is carried out for 2-50 minutes to increase the speed of hardening. A method in which no heating and drying operation is performed after direct forming.

Недостатком данного изобретения является то, что для достижения повышенной прочности используется связующая способность сахарата кальция, образующегося в результате химической реакции между негашеной известью и мелассой. Однако химическая реакция между негашеной известью и мелассой ограничивается коротким временем нахождения в системе. Негашеная известь быстро реагирует с влагой и с мелассой, способствует отвердению ингредиентов, что препятствует равномерному распределению негашеной извести по смеси, это снижает механическую прочность и затрудняет хранение и транспортировку.The disadvantage of this invention is that to achieve increased strength, the binding capacity of calcium saccharate, formed as a result of a chemical reaction between quicklime and molasses, is used. However, the chemical reaction between quicklime and molasses is limited by the short residence time in the system. Quicklime quickly reacts with moisture and molasses, promotes the hardening of the ingredients, which prevents the quicklime from evenly spreading through the mixture, this reduces mechanical strength and makes storage and transportation difficult.

Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату является способ получения металлургического брикета (патент RU № 2638260, C10L 5/00, C10L 5/10, C10L 5/14, C10L 5/22, опубл. 15.12.2017 г.), где описывается способ получения брикета, включающий смешение исходных компонентов – углеродсодержащего материала, связующего и воды, прессование брикетной смеси и сушку сформованного брикета, при этом в качестве связующего используют двухкомпонентное связующее, содержащее смолу и муку в соотношении от 0,5:1 до 2:1, где исходные компоненты берут в следующем соотношении, мас. %: углеродсодержащий материал – не менее 50; двухкомпонентное связующее – 8–40; вода с температурой от 1 до 99 °С – остальное. The closest technical solution and the achieved result is a method for producing a metallurgical briquette (patent RU No. 2638260, C10L 5/00, C10L 5/10, C10L 5/14, C10L 5/22, publ. 12/15/2017), which describes a method for producing a briquette, including mixing the initial components - a carbon-containing material, a binder and water, pressing the briquette mixture and drying the formed briquette, while a two-component binder containing resin and flour in a ratio from 0.5: 1 to 2: 1 is used as a binder, where the initial components are taken in the following ratio, wt. %: carbon-containing material - not less than 50; two-component binder - 8–40; water with a temperature of 1 to 99 ° C - the rest.

Недостатком изобретения является высокое содержание фосфора в составе брикета, что влияет на сортность кремния за счет применения связующего на основе муки, а также применение смол, содержащие токсичные и фенол содержащие вещества.The disadvantage of the invention is the high content of phosphorus in the briquette, which affects the grade of silicon due to the use of a binder based on flour, as well as the use of resins containing toxic and phenol-containing substances.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention

Задачей изобретение является создание эффективных углеродных брикетов-восстановителей на основе коксовой мелочи бурого угля, применяемых для производства технического кремния, и улучшающих технико-экономические показатели процесса плавки. The objective of the invention is to create effective carbon briquettes-reducing agents based on brown coal coke breeze, used for the production of technical silicon, and improving the technical and economic performance of the smelting process.

Техническим результатом является повышение механической и термической прочности брикета.The technical result is to increase the mechanical and thermal strength of the briquette.

Технический результат достигается за счет того, что в брикетированном углеродном восстановителе в качестве углеродного материала используют коксовую мелочь бурого угля с фракционным составом 0-10 мм, а в качестве связующего используют 3-10%-ный водный раствор щелочи и патоку и/или пиролизную жидкость с коксовым остатком не менее 7 мас.% при следующем соотношении компонентов, мас. %:The technical result is achieved due to the fact that in the briquetted carbon reductant, coke breeze of brown coal with a fractional composition of 0-10 mm is used as a carbon material, and a 3-10% aqueous solution of alkali and molasses and / or pyrolysis liquid is used as a binder with coke residue of at least 7 wt.% with the following ratio of components, wt. %:

коксовая мелочь бурого угля не менее 60,brown coal coke breeze not less than 60,

водный раствор щелочи 10-20,aqueous solution of alkali 10-20,

патока и/или пиролизная жидкость 10-20.molasses and / or pyrolysis liquid 10-20.

Технический результат достигается также за счет того, что в способе получения углеродного восстановителя, включающем смешивание связующего с углеродным материалом, прессование смеси и сушку сформированного брикета, новым является то, что сначала смешивают коксовую мелочь бурого угля с 3-10%-ным водным раствором щелочи, далее добавляют патоку и/или пиролизную жидкость с коксовым остатком не менее 7 мас.%, смешение компонентов проводят в течение не менее двух минут, после смешивания всех компонентов брикетную массу прессуют в брикеты под давлением не менее 50 МПа с дальнейшей сушкой при температуре 120-170 0С в течение 40-60 минут и формированием брикета углеродного восстановителя.The technical result is also achieved due to the fact that in the method of producing a carbon reducing agent, including mixing a binder with a carbon material, pressing the mixture and drying the formed briquette, it is new that brown coal breeze is first mixed with a 3-10% aqueous solution of alkali , then add molasses and / or pyrolysis liquid with a coke residue of at least 7 wt.%, the mixing of the components is carried out for at least two minutes, after mixing all the components, the briquette mass is pressed into briquettes under a pressure of at least 50 MPa with further drying at a temperature of 120 -170 0 С for 40-60 minutes and the formation of a briquette of a carbon reducing agent.

Способ дополняют частные случаи его исполнения.The method is complemented by special cases of its execution.

В качестве водного раствора щелочей используют калиевую или натриевую щелочь. Potassium or sodium alkali is used as an aqueous solution of alkalis.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Отличительным признаком предлагаемого изобретения является использование в качестве восстановителей углеродные брикеты на основе коксовой мелочи бурого угля, с добавлением в определенном порядке связующих компонентов, состоящих из водного раствора щелочи, патоки (продукт переработки сахарной свеклы или тростника) и/или пиролизной жидкости (тяжелая смола пиролиза нефти, смола абляционного пиролиза древесины, отстойная смола древесного угля) с коксовым остатком не менее 7 мас. %, отвечающих за механическую и термическую прочность.A distinctive feature of the present invention is the use of carbon briquettes based on coke breeze of brown coal as reducing agents, with the addition in a certain order of binding components consisting of an aqueous solution of alkali, molasses (a product of sugar beet or cane processing) and / or pyrolysis liquid (heavy pyrolysis resin oil, resin of ablative pyrolysis of wood, sediment resin of charcoal) with a coke residue of at least 7 wt. % responsible for mechanical and thermal strength.

Способ включает смешение в первую очередь коксовой мелочи бурого угля с фракционным составом 0-10 мм с 3-10 %-ным водным раствором щелочи (калиевая или натриевая щелочь), затем добавляют патоку и/или пиролизную жидкость с коксовым остатком не менее 7 мас.% при перемешивании не менее 2 минут, далее брикетируют под давлением не менее 50 МПа, сушку ведут при температуре 120-170 0С в течение 40-60 минут. The method involves mixing primarily brown coal coke breeze with a fractional composition of 0-10 mm with a 3-10% aqueous solution of alkali (potassium or sodium alkali), then adding molasses and / or pyrolysis liquid with coke residue of at least 7 wt. % with stirring for at least 2 minutes, then briquetted under a pressure of at least 50 MPa, drying is carried out at a temperature of 120-170 0 С for 40-60 minutes.

При взаимодействии патоки и/или пиролизной жидкости с водным раствором щелочи происходит реакция нейтрализации кислоты, при этом снижается вязкость связующих компонентов, что повышает их адгезионные свойства. При концентрации щелочи менее 3% снижается структурная прочность брикетов, при концентрации раствора более 10% структурная прочность брикетов возрастает не значительно.When molasses and / or pyrolysis liquid interacts with an aqueous alkali solution, an acid neutralization reaction occurs, while the viscosity of the binding components decreases, which increases their adhesive properties. At an alkali concentration of less than 3%, the structural strength of briquettes decreases, at a solution concentration of more than 10%, the structural strength of briquettes does not increase significantly.

При добавлении пиролизной жидкости с коксовым остатком менее 7 мас.% снижается термическая прочность брикета.When adding a pyrolysis liquid with a coke residue of less than 7 wt%, the thermal strength of the briquette decreases.

При брикетировании под давлением менее 50 МПа снижается механическая прочность брикета.When briquetting under a pressure of less than 50 MPa, the mechanical strength of the briquette decreases.

При температуре сушки ниже 120 0С необходимо повышать длительность процесса сушки, что сказывается на производительность, а при температуре выше 170 0С происходит возгорание брикета в окислительной атмосфере.At a drying temperature below 120 0 С, it is necessary to increase the duration of the drying process, which affects productivity, and at temperatures above 170 0 С, the briquette ignites in an oxidizing atmosphere.

На практике применение связующих компонентов в виде патоки и пиролизной жидкости при брикетировании углеродсодержащих материалов требует их предварительного нагрева перед смешиванием, это необходимо для снижения вязкости материалов, улучшая реологические свойства шихты для брикетирования. Применение слабых растворов щелочей не требует предварительного нагрева связующих компонентов.In practice, the use of binding components in the form of molasses and pyrolysis liquid when briquetting carbon-containing materials requires their preheating before mixing, this is necessary to reduce the viscosity of materials, improving the rheological properties of the charge for briquetting. The use of weak alkali solutions does not require preliminary heating of the binding components.

Во время сушки органическое связующее схватывается, образуя прочный каркас, что обеспечивает механическую прочность брикета при транспортировке и пересыпках материала по технологическим переделам. При попадании брикета, например, на колошник руднотермической печи, в условиях высоких температур, пиролизная жидкость начинает коксоваться, образуя мостики между частицами, не давая брикету развалиться в руднотермической печи, что обеспечивает полноту протекания процесса карботермического восстановления кремния и предотвращает вынос мелких частиц восстановителя в газоход печи и его перерасход при получении технического кремния.During drying, the organic binder is seized, forming a strong framework, which ensures the mechanical strength of the briquette during transportation and transfer of material along technological processing. When a briquette hits, for example, on the top of an ore-thermal furnace, at high temperatures, the pyrolysis liquid begins to coke, forming bridges between particles, preventing the briquette from falling apart in the ore-thermal furnace, which ensures the completeness of the process of carbothermal reduction of silicon and prevents the removal of small particles of the reducing agent into the gas duct furnaces and its overconsumption in the production of technical silicon.

Примеры осуществления способаExamples of implementation of the method

Пример 1. 75 мас.% коксовой мелочи бурого угля фракции 0-10 мм сначала смешивают с 10 мас.% 5%-ного раствора калиевой щелочи и перемешивают не менее двух минут, после этого добавляют патоку в количестве 15 мас % и перемешивают в течение двух минут, затем брикетируют под давлением 50 МПа, сушат при температуре 150 0С в течение 60 минут. Example 1 . 75 wt.% Of brown coal coke breeze of fraction 0-10 mm is first mixed with 10 wt.% Of 5% potassium alkali solution and stirred for at least two minutes, then molasses is added in an amount of 15 wt% and stirred for two minutes, then briquetted under a pressure of 50 MPa, dried at a temperature of 150 0 C for 60 minutes.

Полученный брикет имеет прочность на истирание 90 %, прочность на сброс 95 %, горячую прочность 1,8 МПа.The resulting briquette has an abrasion strength of 90%, a drop strength of 95%, and a hot strength of 1.8 MPa.

Пример 2. 75 мас.% коксовой мелочи бурого угля фракции 0-10 мм сначала смешивают с 10 мас.% 10%-ным раствором калиевой щелочи и перемешивают не менее двух минут, после этого добавляют пиролизную жидкость в количестве 15 мас % и перемешивают в течение двух минут, затем брикетируют под давлением 50 МПа, сушат при температуре 150 0С в течение 60 минут. Example 2 . 75 wt% coke breeze of brown coal fraction 0-10 mm is first mixed with 10 wt% 10% potassium alkali solution and stirred for at least two minutes, then pyrolysis liquid is added in the amount of 15 wt% and stirred for two minutes , then briquetted under a pressure of 50 MPa, dried at a temperature of 150 0 C for 60 minutes.

Полученный брикет имеет прочность на истирание 95 %, прочность на сброс 98 %, горячую прочность 3,7 МПа.The resulting briquette has an abrasion strength of 95%, a drop strength of 98%, and a hot strength of 3.7 MPa.

Пример 3. 72 мас.% коксовой мелочи бурого угля фракции 0-10 мм сначала смешивают с 10 мас.% 3%-ным раствором натриевой щелочи и перемешивают не менее двух минут, после этого добавляют патоку в количестве 10 мас.% и пиролизную жидкость в количестве 8 мас % и перемешивают в течение двух минут, затем брикетируют под давлением 50 МПа, сушат при температуре 150 0С в течение 60 минут. Example 3 . 72 wt% of brown coal coke breeze of fraction 0-10 mm is first mixed with 10 wt% 3% sodium alkali solution and stirred for at least two minutes, then molasses is added in the amount of 10 wt% and pyrolysis liquid in the amount of 8 wt% and stirred for two minutes, then briquetted under a pressure of 50 MPa, dried at a temperature of 150 0 C for 60 minutes.

Полученный брикет имеет прочность на истирание 96 %, прочность на сброс 99 %, горячую прочность 5,2 МПа.The resulting briquette has an abrasion strength of 96%, a drop strength of 99%, and a hot strength of 5.2 MPa.

Пример 4. Example 4 .

Изготавливают брикет в соответствии с примером 1, 60 мас.% коксовой мелочи бурого угля фракции 0-10 мм сначала смешивают с 20 мас.% 5%-ного раствора калиевой щелочи и перемешивают не менее двух минут, после этого добавляют патоку в количестве 20 мас % и перемешивают в течение двух минут, затем брикетируют под давлением 50 МПа, сушат при температуре 150 0С в течение 60 минут. A briquette is made in accordance with example 1, 60 wt.% Of brown coal coke breeze of fraction 0-10 mm is first mixed with 20 wt.% 5% potassium alkali solution and stirred for at least two minutes, after which molasses is added in an amount of 20 wt. % and stirred for two minutes, then briquetted under a pressure of 50 MPa, dried at a temperature of 150 ° C for 60 minutes.

Полученный брикет имеет прочность на истирание 98 %, прочность на сброс 99 %, горячую прочность 2,1 МПа.The resulting briquette has an abrasion strength of 98%, a drop strength of 99%, and a hot strength of 2.1 MPa.

Пример 5. Example 5 .

60 мас.% коксовой мелочи бурого угля фракции 0-10 мм сначала смешивают с 20 мас.% 10%-ным раствором калиевой щелочи и перемешивают не менее двух минут, после этого добавляют пиролизную жидкость в количестве 20 мас % и перемешивают в течение двух минут, затем брикетируют под давлением 50 МПа, сушат при температуре 150 0С в течение 60 минут.60 wt.% Of brown coal coke breeze of fraction 0-10 mm is first mixed with 20 wt.% 10% potassium alkali solution and stirred for at least two minutes, then pyrolysis liquid is added in an amount of 20 wt% and stirred for two minutes , then briquetted under a pressure of 50 MPa, dried at a temperature of 150 0 C for 60 minutes.

Полученный брикет имеет прочность на истирание 97 %, прочность на сброс 98 % , горячую прочность 6,7 МПа.The resulting briquette has an abrasion strength of 97%, a drop strength of 98%, and a hot strength of 6.7 MPa.

Пример 6. Example 6 .

Изготавливают брикет в соответствии с примером 1, 70 мас.% коксовой мелочи бурого угля фракции 0-10 мм сначала смешивают с 20 мас.% 5%-ного раствора калиевой щелочи и перемешивают не менее двух минут, после этого добавляют патоку в количестве 10 мас % и перемешивают в течение двух минут, затем брикетируют под давлением 50 МПа, сушат при температуре 150 0С в течение 60 минут. A briquette is made in accordance with example 1, 70 wt.% Of brown coal coke breeze of fraction 0-10 mm is first mixed with 20 wt.% 5% potassium alkali solution and stirred for at least two minutes, after which molasses is added in an amount of 10 wt % and stirred for two minutes, then briquetted under a pressure of 50 MPa, dried at a temperature of 150 ° C for 60 minutes.

Полученный брикет имеет прочность на истирание 95 %, прочность на сброс 98 %, горячую прочность 1,4 МПа.The resulting briquette has an abrasion strength of 95%, a drop strength of 98%, and a hot strength of 1.4 MPa.

Пример 7. Example 7 .

70 мас.% коксовой мелочи бурого угля фракции 0-10 мм сначала смешивают с 20 мас.% 10%-ным раствором калиевой щелочи и перемешивают не менее двух минут, после этого добавляют пиролизную жидкость в количестве 10 мас % и перемешивают в течение двух минут, затем брикетируют под давлением 50 МПа, сушат при температуре 150 0С в течение 60 минут.70 wt.% Of brown coal coke breeze of fraction 0-10 mm is first mixed with 20 wt.% 10% potassium alkali solution and stirred for at least two minutes, then pyrolysis liquid is added in an amount of 10 wt% and stirred for two minutes , then briquetted under a pressure of 50 MPa, dried at a temperature of 150 0 C for 60 minutes.

Полученный брикет имеет прочность на истирание 94 %, прочность на сброс 98 % , горячую прочность 3,2 МПа.The resulting briquette has an abrasion strength of 94%, a drop strength of 98%, and a hot strength of 3.2 MPa.

Анализ полученных результатов показывает, что по предложенному способу получены брикеты с повышенной механической и термической прочностью. При увеличении содержания щелочи с патокой увеличивается структурная прочность брикета, при увеличении щелочи с пиролизной жидкостью увеличивается термическая прочность брикета.The analysis of the results obtained shows that according to the proposed method, briquettes with increased mechanical and thermal strength were obtained. With an increase in the content of alkali with molasses, the structural strength of the briquette increases, with an increase in the alkali with pyrolysis liquid, the thermal strength of the briquette increases.

При комбинации связующих в виде слабого раствора щелочи, патоки и пиролизной жидкости получают максимальные результаты по прочностным характеристикам. When combining binders in the form of a weak alkali solution, molasses and pyrolysis liquid, maximum results in terms of strength characteristics are obtained.

Claims (4)

1. Брикетированный углеродный восстановитель на основе углеродного материала и связующего для производства технического кремния, отличающий тем, что в качестве углеродного материала используют коксовую мелочь бурого угля с фракционным составом 0-10 мм, а в качестве связующего используют 3-10%-ный водный раствор щелочи и патоку и/или пиролизную жидкость с коксовым остатком не менее 7 мас.% при следующем соотношении компонентов, мас. %:1. Briquetted carbon reductant based on carbon material and a binder for the production of technical silicon, characterized in that as a carbon material used coke breeze of brown coal with a fractional composition of 0-10 mm, and as a binder used 3-10% aqueous solution alkali and molasses and / or pyrolysis liquid with a coke residue of at least 7 wt.% with the following ratio of components, wt. %: коксовая мелочь бурого угляbrown coal coke breeze не менее 60 not less than 60 водный раствор щелочиaqueous alkali 10-20 10-20 патока и/или пиролизная жидкостьmolasses and / or pyrolysis liquid 10-20 10-20
2. Способ получения углеродного восстановителя по п. 1, включающий смешивание связующего с углеродным материалом, прессование смеси и сушку сформированного брикета, отличающийся тем, что сначала смешивают коксовую мелочь бурого угля с 3-10%-ным водным раствором щелочи, далее добавляют патоку и/или пиролизную жидкость с коксовым остатком не менее 7 мас.%, смешение компонентов проводят в течение не менее двух минут, после смешивания всех компонентов брикетную массу прессуют в брикеты под давлением не менее 50 МПа с дальнейшей сушкой при температуре 120-170°С в течение 40-60 мин и формированием брикета углеродного восстановителя.2. A method for producing a carbon reductant according to claim 1, including mixing a binder with a carbon material, pressing the mixture and drying the formed briquette, characterized in that first coke breeze of brown coal is mixed with a 3-10% aqueous solution of alkali, then molasses is added and / or a pyrolysis liquid with a coke residue of at least 7 wt%, mixing of the components is carried out for at least two minutes, after mixing all the components, the briquette mass is pressed into briquettes under a pressure of at least 50 MPa with further drying at a temperature of 120-170 ° C in for 40-60 minutes and the formation of a briquette of a carbon reducing agent. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в качестве водного раствора щелочей используют калиевую или натриевую щелочь.3. A method according to claim 2, characterized in that potassium or sodium alkali is used as an aqueous solution of alkalis.
RU2020130406A 2020-09-16 2020-09-16 Carbon reducing agent for production of technical silicon and method of its production RU2740994C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020130406A RU2740994C1 (en) 2020-09-16 2020-09-16 Carbon reducing agent for production of technical silicon and method of its production

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020130406A RU2740994C1 (en) 2020-09-16 2020-09-16 Carbon reducing agent for production of technical silicon and method of its production

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2740994C1 true RU2740994C1 (en) 2021-01-22

Family

ID=74213368

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020130406A RU2740994C1 (en) 2020-09-16 2020-09-16 Carbon reducing agent for production of technical silicon and method of its production

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2740994C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2638260C1 (en) * 2017-07-04 2017-12-15 Общество с ограниченной ответственностью "Сибнииуглеобогащение" Method for producing metallurgical briquette
RU2669940C1 (en) * 2017-10-31 2018-10-17 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Method of briquetting carbon reducing agents
CN109607528A (en) * 2018-11-29 2019-04-12 北京清新环境技术股份有限公司 A kind of carbon-based material and preparation method thereof based on carbonaceous dust collection powder
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

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2638260C1 (en) * 2017-07-04 2017-12-15 Общество с ограниченной ответственностью "Сибнииуглеобогащение" Method for producing metallurgical briquette
RU2669940C1 (en) * 2017-10-31 2018-10-17 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Method of briquetting carbon reducing agents
CN109607528A (en) * 2018-11-29 2019-04-12 北京清新环境技术股份有限公司 A kind of carbon-based material and preparation method thereof based on carbonaceous dust collection powder
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

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3637464A (en) Upgrading coking coals and coke production
RU2669940C1 (en) Method of briquetting carbon reducing agents
US2417493A (en) Metallurgical briquette and method of making same
CN101619387B (en) Low-temperature concretion adhesive for cold press iron coke and preparation method thereof
JP2012062505A (en) Method for manufacturing agglomerate
AU2003228122A1 (en) Coal briquettes for smelting reduction process, and method for manufacturing the same
US20060032327A1 (en) Briquetting of lime based products with carbon based additives
CN101768489A (en) Improved coke preparation method
US2808325A (en) Process of refining pulverized metallic ores involving the production and use of ore pellets
RU2740994C1 (en) Carbon reducing agent for production of technical silicon and method of its production
RU2592846C1 (en) Coke fuel briquette
RU2713143C1 (en) Carbonaceous reducing agent for production of technical silicon and method of its production
RU2473672C1 (en) Method to produce briquette fuel
KR100905581B1 (en) Coal Briquettes For Iron and Steel Making Process, Method Of Manufacturing Thereof
CN102559229A (en) Jet coal retorting, blending and coking process
RU2315084C2 (en) Composition for preparing briquetted fuel
US2863758A (en) Method of forming metallurgical briquettes of zinciferous material
RU2325433C1 (en) Method of coke fine grades briquetting
RU2638260C1 (en) Method for producing metallurgical briquette
CN111944994B (en) Preparation method of manganese-containing powder pressed pellet with self-reducing performance
CN102559228A (en) Lignite retorting, blending and coking process
RU2334785C1 (en) Coke briquette
US720600A (en) Fuel compound.
RU2321647C1 (en) Iron-containing waste material such as scale briquetting method for melting
RU2123029C1 (en) Carbon-containing briquet and method of manufacture thereof