RU2785528C1 - Способ выделения кремния из шлака кремниевого производства в виде сплава кремния и алюминия - Google Patents
Способ выделения кремния из шлака кремниевого производства в виде сплава кремния и алюминия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2785528C1 RU2785528C1 RU2022112286A RU2022112286A RU2785528C1 RU 2785528 C1 RU2785528 C1 RU 2785528C1 RU 2022112286 A RU2022112286 A RU 2022112286A RU 2022112286 A RU2022112286 A RU 2022112286A RU 2785528 C1 RU2785528 C1 RU 2785528C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- silicon
- slag
- aluminum
- alloy
- melting
- Prior art date
Links
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 85
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 85
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 83
- 239000002893 slag Substances 0.000 title claims abstract description 67
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 39
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 39
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 21
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 23
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 8
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L Calcium fluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 7
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 5
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium monoxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 52
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 abstract description 26
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 11
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 229910000519 Ferrosilicon Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 27
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 26
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 22
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 13
- REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N aluminium(3+) Chemical class [Al+3] REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 description 11
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 7
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 6
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 6
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 6
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 5
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 5
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M sodium chloride Chemical class [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 5
- 230000001590 oxidative Effects 0.000 description 4
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 229910052904 quartz Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 description 3
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 230000001603 reducing Effects 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N AI2O3 Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- 210000001847 Jaw Anatomy 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000015450 Tilia cordata Nutrition 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium;oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010436 fluorite Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000460 iron oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000001264 neutralization Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000011044 quartzite Substances 0.000 description 1
- 239000003638 reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в производстве технического кремния и ферросилиция. Способ выделения кремния из шлака технического кремния в виде сплава кремния и алюминия включает приготовление шихты с введением шлакообразующих компонентов и растворителя, плавление шихты и выдержку, охлаждение расплава и отделение металлической фазы от шлака, причем в качестве растворителя используют алюминий, плавление и выдержку проводят при температуре 1300–1400°C, в качестве шлакообразующих компонентов используют оксид и фторид кальция, при этом получают металлическую фазу, состоящую из кремния и алюминия. Изобретение направлено на извлечение из шлака кремниевого производства металлической фазы кремния в виде сплава кремния и алюминия. 5 пр., 1 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в производстве технического кремния и ферросилиция.
Производство металлургического кремния осуществляется путем восстановления минерального сырья, кварца или кварцита, углеродистым восстановителем в руднотермической печи. Получаемый данным способом технический кремний содержит и другие элементы, такие как алюминий, кальций и титан. Поэтому технический кремний подвергают окислительному рафинированию в ковше путем барботажа воздуха и/или кислорода (патент RU № 2146650, МПК С01В 33/037, опубл. 20.03.2000). При рафинировании кремния нежелательные примеси окисляются и переходят в фазу шлака. Одновременно происходит окисление кремния с получением диоксида кремния, который также переходит в шлак. Плотность образующегося шлака близка к плотности кремния, что приводит к затруднению отделения металлической фазы кремния от шлака и увеличивает потери кремния с рафинировочным шлаком. Так как, согласно данным химического и рентгенофазового анализов с АО «Кремний» (Иркутская обл., г. Шелехов) содержание кремния в шлаках варьируется в диапазоне от 42% до 70%, что свидетельствует о перспективности переработки данного техногенного сырья для доизвлечения кремния или получения товарных кремнийсодержащих продуктов, востребованных в различных отраслях промышленности.
Поэтому вопросы поиска путей его рациональной переработки, позволяющие его повторно использовать, экономия природных ресурсов и снижение производственных затрат, являются актуальными.
Известен способ переработки шлаков кремниевого производства (CN № 106744978 B, МПК С01B 33/037, опубл. 12.03.2019), позволяющий получить металлургический кремний в виде слитков. Процесс получения кремния включает в себя: выплавку кремния в среднечастотной индукционной печи (продолжительность разогрева печи составляет 12-15 мин, плавки – 80-100 мин); удаление образовавшегося шлака и разливку в форму. Часть получаемого кремния (15-20 об.%) используют в качестве исходного расплавленного материала для следующей плавки. Разделение кремния и шлака основано на различии в их температурах плавления. Для плавки используется индукционную печь емкостью 3,5–5 т.
Общим признаком заявляемого изобретения с аналогом является операция высокотемпературной обработки шлака кремниевого производства.
Недостатком предлагаемого способа являются необходимость перемешивания жидкости в печи и сложность удаления отработанного шлака с поверхности образовавшегося кремния.
Известен способ очистки кремниевого шлака (CN № 107055542 B МПК С01B 33/021, опубл. 16.04.2019), включающий его измельчение до класса крупности 70-100 мм с последующей плавкой с получением чернового кремния. Черновой кремний после измельчения до класса крупности -20 мм подвергают гравитационному обогащению с получением двух продуктов: металлический кремний с содержанием от 15 до 50% Si, хвосты – с менее 15% Si. Такой кремнийсодержащий материал после второй сортировки можно вводить в переплавку для получения кремния. Шлак после переплавки может вновь быть подвергнут разделению, и хвосты могут быть использованы в производстве цемента.
Общим признаком заявляемого изобретения с аналогом является операция измельчения шлака и операция высокотемпературной обработки шлака кремниевого производства.
Недостаток способа – многоэтапность сортировки, которая приводит к общей низкой производительности переработки кремниевого шлака. А также к недостаткам можно отнести низкое по кремнию качество продукта.
Также известен способ переработки кремниевого шлака в среднечастотной печи с получением кремниевого продукта пригодного для вторичного использования в составе шихты для получения первичного технического кремния (CN № 110078082 A МПК С01В 33/12, опубл. от 02.08.2019). Шихта на основе кремниевого шлака с добавлением десиликонизирующего флюса загружается в печь и расплавляется. Данный флюс представляет собой смесь материалов: оксид железа, известь, флюорит, жидкое стекло в соотношении 7:1:1,5:0,5. Десиликонизирующий флюс добавляется в печь для регулирования температуры в среднечастотной печи (1430~1510°C) и доводится содержание CO2 в печи до 5% ~ 10%. После завершения реакции в печи жидкий шлак выливается в ковш для перемешивания и разделения, при этом в ковш также добавляют десиликонизирующий флюс. Общая масса добавляемого флюса составляет 20 от массы шлака. Извлечение кремния в конечный продукт составляет 63%. Далее металлический кремния возвращается в процесс производства первичного кремния.
Общим признаком заявляемого изобретения с аналогом является операция высокотемпературной обработки шлака кремниевого производства с использованием флюсов.
Недостатком способа является получение низкокачественного кремниевого продукта, который возможно использовать только в составе шихты для выплавки первичного кремния.
За прототип принят способ выделения металлического кремния из шлака технического кремния в виде сплава кремния и железа (RU № 2690877 C1 МПК C22B 7/04, C01B 33/06, опубл. 06.06.2019). Способ включает приготовление шихты из шлака, полученного при рафинировании кремния, с введением шлакообразующих компонентов и растворителя, плавление шихты и выдержку, охлаждение расплава и отделение металлической фазы от шлака. В качестве шлакообразующих компонентов используют оксиды алюминия и кальция, а в качестве растворителя - железо в виде стальной стружки. Плавление и выдержку проводят при температуре не ниже 1600°С, при этом получают металлическую фазу, состоящую из сплава кремния и железа, и вторичный шлак следующего содержания, мас.%: SiO2 46,4-52,2; Аl2O3 13,3-19,4; СаО 30,2-34,54.
Общими признаками заявляемого изобретения с прототипом являются операция высокотемпературной обработки шлака кремниевого производства, использование флюсов и получение сплава с кремнием.
Недостатком данного способа является использование процессов с температурой выше 1600°С, что ведет к большим энергетическим затратам.
Отличительными признаками заявляемого изобретения от прототипа являются: получение сплава алюминия и кремния, использование других шлакообразующих компонентов и растворителя, температура процесса заявленного способа ниже температуры процесса прототипа.
Наличие отличительных признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию патентоспособности «новизна».
Задача заявляемого изобретения заключается в разделении рентгеноаморфной фазы шлака, образующегося при окислительном рафинировании кремниевого расплава, на металлическую фазу кремния и кремнезем и выделении металлической фазы в виде сплава кремния и алюминия.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в извлечении из шлака кремниевого производства металлической фазы кремния в виде сплава кремния и алюминия.
Указанный технический результат достигается тем, что способ включает приготовление шихты с введением шлакообразующих компонентов и растворителя, плавление шихты и выдержку, охлаждение расплава и отделение металлической фазы от шлака, согласно изобретению в качестве растворителя применяется алюминий, плавление и выдержку проводят при температуре 1300–1400°C, в качестве шлакообразующих компонентов используют оксид и фторид кальция, при этом получают металлическую фазу, состоящую из кремния и алюминия.
Плавление и выдержку проводят при температуре 1300–1400°С, при этом получают металлическую фазу, состоящую из сплава кремния и алюминия, и вторичный шлак следующего содержания, мас.%: SiO2 46,2-53,9; Al2O3 14,7-18,4; СаО 26,9-36,2; SiC 0,6-1,3; Si 0,2-1,4.
Опыты по получению сплава алюминия и кремния из шлака проводились в высокотемпературной печи. Шлак кремниевого производства является побочным продуктом производства рафинированного металлургического кремния и имеет следующий состав, мас.%: Si 15–50; SiO2 15–75; SiC 5–10; Al2O3 1–20; СаО 5–25. Состав шлака имеет непостоянный состав, который зависит от технологического режима работы печи и процесса окислительного рафинирования. Для проведения работ был выбран шлак, имеющий следующий состав, мас.%: Si 40,12; SiO2 34,71; SiC 8,66; Al2O3 9,26; СаО 7,25. Шлак кремниевого производства дробится на щековой и валковой дробилках до получения класса крупности –5 мм. В качестве источника алюминия использовалась алюминиевая катанка марки А5Е, порезанная на прутки 20 мм.
Для снижения потерь алюминия в результате окисления кислородом воздуха применяется защитный флюс, состоящий из смеси хлоридов калия и натрия. Данный флюс является химически нейтральным по отношению к расплаву, легкоплавким и имеет плотность, меньшую плотности алюминия.
Для определения оптимального температурного режима необходимо учитывать температуру плавления шлака и его вязкость. Необходимо добиться более низкой вязкости шлака при заданной температуре процесса для более интенсивного взаимодействия кремния, содержащегося в шлаке, и алюминия. Поэтому для получения шлака с низкой вязкостью в шихту необходимо вводить шлакообразующие компоненты (флюсы): оксид и фторид кальция.
Опыты по выделению металлического кремния из шлака технического кремния, полученного при окислительном рафинировании, проводили в высокотемпературной печи, с возможностью нагрева образцов шихты до 1400 °С. Шлак дробили для максимального раскрытия поверхности, шлак и алюминий помещали в графитовый тигель, расплавляли в высокотемпературной печи, проводили выдержку, охлаждение и отделение от шлака металлической фазы, состоящей из сплава кремния и алюминия, определяли содержание кремния в сплаве и рассчитывали общее содержание металлической фазы в конечном продукте.
Предложено следующее соотношение компонентов в шихте, %: алюминий марки А5Е – 60-80; кремниевый шлак – 20-40; флюс CaO, CaF2 – 3-5 от массы шихты. Соотношение в шихте кремнеземсодержащего сырья и алюминия принималось исходя из содержания кремния в конечном продукте. Защитный покрывной флюс добавляется в количестве до 3% от массы шихты в соотношении KCl : NaCl 8–9 : 7.
Реализация заявляемого способа подтверждается следующими примерами.
Пример 1
Для проведения работ применялся шлак, соответствующий классу крупности – 2+1 мм, имеющий состав, мас.%: Si 40,12; SiO2 34,71; SiC 8,66; Al2O3 9,26; СаО 7,25. В качестве источника алюминия использовалась алюминиевая катанка марки А5Е, порезанная на прутки 20 мм. В качестве шлакообразующих флюсов применялись CaO и CaF2. Для плавки готовилась шихта с соотношением компонентов, мас. %: алюминий марки А5Е – 74,5; шлак – 22,5; CaO – 2; CaF2 – 1. Также применяли защитный покрывной флюс в количестве 3 % от массы шихты в соотношении KCl : NaCl 8 : 7. Шихта массой 100 г помещалась в графитовом тигле и загружалась в печь, нагретую до 1400 °С, и выдерживалась при заданной температуре в течение 2 часов. После расплавления и охлаждения проводился отбор конечного продукта для определения состава. Конечный продукт содержит, мас.%: Al – 88,4, Si – 11,1. Выход металлической фазы составил 71,4%, а извлечение кремния в сплав составило 89,38 %. Вторичный шлак, полученный в процессе плавки, имеет состав, мас.%: SiO2 47,2; Al2O3 16,2 ; СаО 34,3; SiC 1,1; Si 1,2.
Пример 2
Шлак кремниевого производства, алюминий и защитный покрывной флюс использовался того же состава, что и в примере 1. В качестве шлакообразующих флюсов применялись CaO и CaF2. Для плавки готовилась шихта с соотношением компонентов, мас. %: алюминий марки А5Е – 72,0; шлак – 25,0; CaO – 2; CaF2 – 1. Шихта массой 100 г помещалась в графитовом тигле и загружалась в печь, нагретую до 1300°С, и выдерживалась при заданной температуре в течение 2 часов. Конечный продукт содержит, мас.%: Al – 88,9, Si – 10,6. Выход металлической фазы составил 73,6%, а извлечение кремния в сплав составило 77,78%. Вторичный шлак, полученный в процессе плавки, имеет состав, мас.%: SiO2 53,1; Al2O3 17,2; СаО 27,4; SiC 0,9; Si 1,4.
Пример 3
Шлак кремниевого производства, алюминий и защитный покрывной флюс использовался того же состава, что и в предыдущих примерах. В качестве шлакообразующих флюсов применялись CaO и CaF2. Для плавки готовилась шихта с соотношением компонентов, мас. %: алюминий марки А5Е – 70,0; шлак – 25,0; CaO – 4; CaF2 – 1. Шихта массой 100 г помещалась в графитовом тигле и загружалась в печь, нагретую до 1400°С, и выдерживалась при заданной температуре в течение 2 часов. После расплавления и охлаждения проводился отбор конечного продукта для определения состава. Конечный продукт содержит, мас.%: Al – 86,9, Si – 12,7. Выход металлической фазы составил 72,0%, а извлечение кремния в сплав составило 91,17%. Вторичный шлак, полученный в процессе плавки, имеет состав, мас.%: SiO2 46,8; Al2O3 15,9 ; СаО 36,2; SiC 0,9; Si 0,2.
Пример 4
Шлак кремниевого производства, алюминий и защитный покрывной флюс использовался того же состава, что и в предыдущих примерах. В качестве шлакообразующих флюсов применялись CaO и CaF2. Для плавки готовилась шихта с соотношением компонентов, мас.%: алюминий марки А5Е – 70,0; шлак – 25,0; CaO – 4; CaF2 – 1. Шихта массой 100 г помещалась в графитовом тигле и загружалась в печь, нагретую до 1350°С, и выдерживалась при заданной температуре в течение 2 часов. После расплавления и охлаждения проводился отбор конечного продукта для определения состава. Конечный продукт содержит, мас.%: Al – 87,6, Si – 12,1. Выход металлической фазы составил 73,8%, а извлечение кремния в сплав составило 89,03%. Вторичный шлак, полученный в процессе плавки, имеет состав, мас.%: SiO2 53,5; Al2O3 17,8 ; СаО 26,9; SiC 0,8; Si 1,0.
Пример 5
Шлак кремниевого производства, алюминий и защитный покрывной флюс использовался того же состава, что и в предыдущих примерах. В качестве шлакообразующих флюсов применялись CaO и CaF2. Для плавки готовилась шихта с соотношением компонентов, мас.%: алюминий марки А5Е – 70,0; шлак – 25,0; CaO – 4; CaF2 – 1. Шихта массой 100 г помещалась в графитовом тигле и загружалась в печь, нагретую до 1300°С, и выдерживалась при заданной температуре в течение 2 часов. После расплавления и охлаждения проводился отбор конечного продукта для определения состава. Конечный продукт содержит, мас.%: Al – 87,2, Si – 12,2. Выход металлической фазы составил 71,8%, а извлечение кремния в сплав составило 87,58%. Вторичный шлак, полученный в процессе плавки, имеет состав, мас.%: SiO2 45,9; Al2O3 15,4 ; СаО 37,1; SiC 1,4; Si 0,2.
Таблица 1
Результаты проведенных экспериментальных исследований
| Опыт | Состав шихты, мас.% | Температура, °C | Состав сплава, мас.% | Извлечение кремния, % | Выход сплава, % | ||||
| Алюминий А5Е | Шлак производства кремния | CaO | CaF2 | Al | Si | ||||
| 1 | 74,5 | 22,5 | 2 | 1 | 1400 | 88,4 | 11,1 | 79,02 | 71,4 |
| 2 | 72 | 25 | 2 | 1 | 1300 | 88,9 | 10,6 | 77,78 | 73,6 |
| 3 | 70 | 25 | 4 | 1 | 1400 | 86,9 | 12,7 | 91,17 | 72,0 |
| 4 | 70 | 25 | 4 | 1 | 1350 | 87,6 | 12,1 | 89,03 | 73,8 |
| 5 | 70 | 25 | 4 | 1 | 1300 | 87,2 | 12,2 | 87,58 | 72,0 |
Из приведенных примеров видно, что наиболее оптимальными параметрами получения сплава алюминия и кремния являются температура процесса 1350-1400°C, состав шлакообразующих компонентов, мас.%: CaO – 4; CaF2 – 1. Извлечение кремния из шлака в сплав составляет до 91,17%, а выход сплава – до 73,8%. При этом получают металлическую фазу, содержащую до 12,1–12,7 мас.% кремния.
Claims (1)
- Способ выделения кремния из шлака технического кремния в виде сплава кремния и алюминия, включающий приготовление шихты с введением шлакообразующих компонентов и растворителя, плавление шихты, выдержку, охлаждение расплава и отделение металлической фазы от шлака, отличающийся тем, что в качестве растворителя используют алюминий, плавление и выдержку проводят при температуре 1300–1400°C, в качестве шлакообразующих компонентов используют оксид и фторид кальция, при этом получают металлическую фазу, состоящую из кремния и алюминия.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2785528C1 true RU2785528C1 (ru) | 2022-12-08 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2690877C1 (ru) * | 2018-09-27 | 2019-06-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет", ФГБОУ ВО "СибГИУ" | Способ выделения металлического кремния из шлака технического кремния |
| CN108726522B (zh) * | 2018-05-30 | 2020-02-07 | 云南永昌硅业股份有限公司 | 一种有效提高硅金属回收率的硅渣电选方法 |
| CN111348654A (zh) * | 2020-04-02 | 2020-06-30 | 昆明理工大学 | 一种工业硅渣水淬造粒并分离硅和渣的方法 |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108726522B (zh) * | 2018-05-30 | 2020-02-07 | 云南永昌硅业股份有限公司 | 一种有效提高硅金属回收率的硅渣电选方法 |
| RU2690877C1 (ru) * | 2018-09-27 | 2019-06-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет", ФГБОУ ВО "СибГИУ" | Способ выделения металлического кремния из шлака технического кремния |
| CN111348654A (zh) * | 2020-04-02 | 2020-06-30 | 昆明理工大学 | 一种工业硅渣水淬造粒并分离硅和渣的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108330245A (zh) | 一种不锈钢的高纯净冶炼方法 | |
| US20080156145A1 (en) | Calcium-silicate based slag for treatment of molten silicon | |
| AU2007254026A1 (en) | Regenerated calcium aluminate product and process of manufacture | |
| CN1045632C (zh) | 高品质硅铁的生产方法 | |
| RU2335564C2 (ru) | Высокотитановый ферросплав, получаемый двухстадийным восстановлением из ильменита | |
| JPH06145836A (ja) | アルミニウム滓を利用した合金の製法 | |
| JPH0465137B2 (ru) | ||
| RU2785528C1 (ru) | Способ выделения кремния из шлака кремниевого производства в виде сплава кремния и алюминия | |
| RU2329322C2 (ru) | Способ получения высокотитанового ферросплава из ильменита | |
| TWI518052B (zh) | 用於處理鋼熔渣及水凝礦物結合劑的方法 | |
| CN110714134A (zh) | 一种铝硅合金高效打渣剂及其制备和应用 | |
| AU2018247275A1 (en) | Processing of impure titanium dioxide ore | |
| RU2146650C1 (ru) | Способ рафинирования кремния и его сплавов | |
| US4229214A (en) | Process for combined production of ferrosilicozirconium and zirconium corundum | |
| Xakalashe et al. | Towards red mud valorisation: EAF smelting process for iron recovery and slag design for use as precursor in the construction industry | |
| US5362440A (en) | Ferrophosphorus refining process | |
| RU2455379C1 (ru) | Способ выплавки низкоуглеродистых марганецсодержащих сплавов | |
| CN116555502B (zh) | 转炉渣制备硅锰铁合金的方法 | |
| RU2635157C1 (ru) | Способ очистки технического кремния | |
| SU889718A1 (ru) | Глиноземистый материал дл выплавки сталерафинировочного шлака | |
| RU2690877C1 (ru) | Способ выделения металлического кремния из шлака технического кремния | |
| RU2266971C1 (ru) | Способ получения алюминиево-кремниевых сплавов | |
| RU2002831C1 (ru) | Способ переработки шлака производства алюмини и его сплавов | |
| JP3018330B2 (ja) | 人造石の製造方法 | |
| RU2220222C1 (ru) | Способ обогащения титанокремнистых концентратов |