[發明專利]用于生產工業硅的還原劑

無效

• 申請號: 201110438673.1
• 申請日: 2011-12-23
• 公開（公告）號: CN102557034A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 劉勇;閆海洋;孫懷德;楊大偉;仝選歌;汪利鋒
• 申請（專利權）人: 登封電廠集團鋁合金有限公司
• 主分類號: C01B33/025
• 分類號: C01B33/025
• 代理公司: 北京雙收知識產權代理有限公司 11241
• 代理人: 盧新;李云鵬

技術領域

本發明涉及一種還原劑組合物，特別是涉及一種用于生產工業硅的還原劑組合物。

背景技術

工業硅是在礦熱爐中進行生產的，利用電弧發熱使反應區的溫度達到1500℃以上，從而使硅石中的SiO₂與還原劑中的C進行反應生成純Si:SiO₂+2C＝Si+2CO↑，當爐內硅液積累足夠多時，就出一次爐。采用礦熱爐生產工業硅已經有了一百多年的歷史，雖然工業硅礦熱爐的容量、裝備及技術水平在不斷地提升，但是其使用的工藝配方及還原劑卻在一百多年來沒有實質性地突破，一直沿襲木炭、木片、煤、石油焦作為還原劑。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種用于生產工業硅的還原劑，其固定碳含量高、成本低、用量少、可替代木炭作為工業硅生產中的基礎還原劑或主要還原劑。

一種用于生產工業硅的還原劑(將該還原劑稱為硅焦)，包括按重量份計的以下組分：水洗煤30-50份，高純炭末20-30份，石油焦30-40份，其中水洗煤含8質量％以下的灰分和65質量％以上的固定碳，高純炭末含8質量％以下的灰分和80質量％以上的固定碳，石油焦含5質量％以下的灰分和90質量％以上的固定碳。在木炭、煤炭、石油焦、冶金焦、蘭炭等炭質物的采掘或其還原生產中，得到相應產品時，生產商將其中粒度大于5毫米的產品用于商業出售，粒度小于5毫米的產品就作為廢棄物，其價格低廉，這些粒度小于5毫米的木炭、煤炭、石油焦、冶金焦、蘭炭等炭質物在本發明中稱為高純炭末。

本發明用于生產工業硅的還原劑，其中所述：水洗煤30份，高純炭末30份，石油焦40份。

本發明用于生產工業硅的還原劑，其中所述：水洗煤含7質量％以下的灰分和70質量％以上的固定碳，高純炭末含7質量％以下的灰分和85質量％以上的固定碳，石油焦含4質量％以下的灰分和92質量％以上的固定碳。

本發明還涉及一種制備上述用于生產工業硅的還原劑的方法，包括以下步驟：

1)將上述比例的水洗煤、高純炭末和石油焦混合均勻得到混合物，將混合物的粒度粉碎至200目以下；

2)加入粘結劑攪拌均勻，粘結劑與混合物的質量比為(8-15)∶100，制粒，烘干；

3)過篩，取粒度為10-30mm的粘結產物。

本發明制備上述用于生產工業硅的還原劑的方法，其中步驟1)和2)之間還包括以下步驟：當步驟1)所得產物中水分＞3質量％時，將其干燥至水分≤3質量％，以便于輸送。采用的干燥方法可以是200℃以上烘干。

上述方法通過原料的精選以及除去原料中不必要的水分及揮發份，從而達到提高固定碳含量的目的。

本發明制備上述用于生產工業硅的還原劑的方法，其中所述粘結劑的粘結指數為80％以上。粘結指數是對粘結能力的衡量，本發明中，粘結指數＝粘結在一起的混合物重量÷混合物總重量×100％。粘結劑為市購產品，煤焦油就可作為粘結劑。

本發明制備上述用于生產工業硅的還原劑的方法，其中步驟2)所述烘干的條件為200℃以上，烘干15分鐘。

本發明還涉及一種工業硅生產方法，包括以下步驟：將硅石和硅焦混合均勻置于礦熱爐中，加熱使反應區的溫度達到1500-1800℃進行反應2-3h，放料，其中：硅石中含97質量％以上的SiO₂，硅石與硅焦的質量比為200∶(40-92)。

本發明工業硅生產方法，其特征在于：當硅石與硅焦的質量比＞(200∶92)時，還包括其他還原劑，使硅石與總還原劑中含有的固定碳量的質量比為200∶(77-84)?？傔€原劑中含有的固定碳量是指工業硅生產中，所用的各種還原劑的固定碳量之和。

本發明工業硅生產方法，其中所述使硅石與總還原劑中含有的固定碳量的質量比為200∶(78.5-82.8)。

本發明工業硅生產方法，其中所述其他還原劑包括：石油焦、木炭、蘭炭、木片、木塊和/或煤。蘭炭是指利用神府煤田盛產的優質侏羅精煤塊燒制而成的炭素材料。

本發明還涉及一種還原劑在工業硅生產中的應用。

本發明中固定碳、灰分、揮發分和水分含量的檢測方法采用GB/T212-2008煤工業分析方法，其中：水分采用第3.1部分通氮干燥法檢測，灰分采用第4.1部分緩慢灰化法檢測，揮發分采用第5部分檢測，固定碳按照第6部分計算。