[發明專利]碳熱還原金屬氧化物生產金屬和合金的方法

無效

• 申請號: 200880101979.4
• 申請日: 2008-08-04
• 公開（公告）號: CN101790591A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 維克托·布萊克;加里·伯恩斯;羅伯特·赫伯特;塞法·伊爾馬茨
• 申請（專利權）人: 陶氏康寧公司
• 主分類號: C22B5/10
• 分類號: C22B5/10;C01B33/025;C22B1/245
• 代理公司: 北京市德恒律師事務所 11306
• 代理人: 高雪琴

相關申請的交叉引用

本申請要求享有2007年8約7日以35U.S.C.§119(e)提交序列號為No.60/954328的美國臨時專利申請的權益，序列號為No.60/954328的美國臨時專利申請結合于本文中作為參考。

技術領域

本發明涉及一種通過碳熱還原金屬氧化物生產金屬和合金的方法，而更具體而言，涉及一種包括加熱含有至少一種金屬氧化物的原料，和含有碳還原劑和固化粘結劑的結塊料(agglomerate)而實現將金屬氧化物還原成金屬的方法，其中每一結塊料具有至少一個模壓通孔(molded?open?channel)，而表觀密度不超過除了不含通孔的相同結塊料表觀密度的99％。

背景技術

通過碳熱還原金屬氧化物大規模生產各種金屬和合金，在提煉冶金中仍然是一種重要的工藝方法。例如，金屬和合金如硅，硅鐵，鋁，鐵，鋼，和鎢，是通過用碳還原劑在電弧爐中還原相應的金屬氧化物而廣泛地生產的。

在碳熱還原法中，碳還原劑典型以結塊料的形式如球形，團塊，磚形引入到爐中。而且，具有低表觀密度和低堆積密度的結塊料，對于爐子的最佳運行和工藝過程的控制是高度所需。采用低表觀密度和堆積密度的結塊料的優點典型地包括相當高的產率，高金屬生產速率，以及低能耗。而且，結塊料應該具有足夠的強度而經受傳統的加工操作和冶煉爐的粗糙環境，而不會破碎。

盡管各種碳熱還原金屬氧化物的工藝方法在本領域內進行了報道，但是仍然需要對于采用堆積密度和表觀密度相當低同時滿足所需強度的碳還原劑的工藝方法。

發明內容

本發明涉及一種生產金屬的方法，該方法包括加熱含有至少一種金屬氧化物的原料，和含有碳還原劑和固化粘結劑的結塊料以實現將金屬氧化物還原成金屬的方法，其中每一結塊料具有至少一個模壓通孔，而表觀密度不超過除了不含通孔的相同結塊料表觀密度的99％。

本發明的工藝方法采用了含有碳還原劑和固化粘結劑的結塊料，其中每一結塊料具有至少一個模壓通孔。重要的是，該結塊料具有的表觀密度和堆積密度都較低。具體而言，通孔提高了爐內裝料的孔隙度，由此提高了反應氣體的循環并有利于排出CO氣體。因此，該工藝方法顯示出相對高的產率，高的金屬生產速率和低能耗。另外，該方法能夠采用傳統的裝置和技術進行實施。更進一步而言，該方法可擴展至高產出生產工藝過程。

本發明的方法能夠用于從對應金屬氧化物生產各種金屬和合金。具體而言，該方法能夠用于從二氧化硅生產冶金級(metallurgical?grade)和太陽能級(solar?grade)硅。而且，更具本發明方法生產的金屬和合金在化學、電學和機械產品和工藝方法中具有廣泛的用途。

附圖說明

圖1顯示了根據本發明方法的結塊料第一實施方式的透視圖。

圖2顯示了根據本發明方法的結塊料第二實施方式的透視圖。

圖3顯示了根據本發明方法的結塊料第三實施方式的橫截面圖。

圖4A和4B分別是按照下述實施例部分的描述制備的蜂窩壓塊的透視圖和橫截面圖的照片。

圖5顯示了用于制備下述實施例中蜂窩壓塊的多孔模具的橫截面圖。

具體實施方式

如本文中所用的術語“金屬”是指單一金屬或含有兩種或更多種不同金屬的混合物，即合金。而且，術語“金屬”包括半金屬(類金屬)如硅和硼。如本文中所用的術語“中值粒徑”，也已知為“質量中值直徑”，定義為以質量計百分之五十的顆粒具有比其大的粒徑而以質量計百分之五十的顆粒具有比其小的粒徑的顆粒直徑。用圖表表示，中值粒徑對應于累積算法曲線(cumulative?arithmetic?curve)(重量百分數對離子直徑作曲線圖)與50％線相交的直徑。

根據本發明生產金屬的方法，包括加熱含有至少一種金屬氧化物的原料，和含有碳還原劑和固化粘結劑的結塊料以實現將金屬氧化物還原成金屬，其中每一結塊料具有至少一個模壓通孔，表觀密度不超過除了不含通孔的相同結塊料表觀密度的99％。

金屬氧化物可以是任何能夠經過碳熱還原而生產對應金屬的金屬氧化物。金屬氧化物可以是已分離的(即基本純凈的)化合物或含金屬氧化物的礦石。金屬氧化物能夠具有各種物理形式，包括但不限于，塊、微粒、片、粉、沙粒和粗砂。而且，金屬氧化物當用粘合劑復合時，可以具有結塊料的形式，如壓塊和粒料。