專利名稱：用于生產(chǎn)工業(yè)硅的還原劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種還原劑組合物，特別是涉及一種用于生產(chǎn)工業(yè)硅的還原劑組合物。
背景技術(shù)：
工業(yè)硅是在礦熱爐中進(jìn)行生產(chǎn)的，利用電弧發(fā)熱使反應(yīng)區(qū)的溫度達(dá)到1500°C以上，從而使硅石中的SiO2與還原劑中的C進(jìn)行反應(yīng)生成純Si:SiA+2C = Si+2C0丨，當(dāng)爐內(nèi)硅液積累足夠多時(shí)，就出一次爐。采用礦熱爐生產(chǎn)工業(yè)硅已經(jīng)有了一百多年的歷史，雖然工業(yè)硅礦熱爐的容量、裝備及技術(shù)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(shí)質(zhì)性地突破，一直沿襲木炭、木片、煤、石油焦作為還原劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用于生產(chǎn)工業(yè)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(yè)硅生產(chǎn)中的基礎(chǔ)還原劑或主要還原劑。一種用于生產(chǎn)工業(yè)硅的還原劑(將該還原劑稱為硅焦)，包括按重量份計(jì)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(zhì)量％以下的灰分和65質(zhì)量％以上的固定碳，高純炭末含8質(zhì)量％以下的灰分和80質(zhì)量％以上的固定碳，石油焦含5質(zhì)量％以下的灰分和90質(zhì)量％以上的固定碳。在木炭、煤炭、石油焦、冶金焦、蘭炭等炭質(zhì)物的采掘或其還原生產(chǎn)中，得到相應(yīng)產(chǎn)品時(shí)，生產(chǎn)商將其中粒度大于5毫米的產(chǎn)品用于商業(yè)出售，粒度小于5毫米的產(chǎn)品就作為廢棄物，其價(jià)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(zhì)物在本發(fā)明中稱為高純炭末。本發(fā)明用于生產(chǎn)工業(yè)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(fā)明用于生產(chǎn)工業(yè)硅的還原劑，其中所述水洗煤含7質(zhì)量％以下的灰分和70 質(zhì)量％以上的固定碳，高純炭末含7質(zhì)量％以下的灰分和85質(zhì)量％以上的固定碳，石油焦含4質(zhì)量％以下的灰分和92質(zhì)量％以上的固定碳。本發(fā)明還涉及一種制備上述用于生產(chǎn)工業(yè)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(jié)劑攪拌均勻，粘結(jié)劑與混合物的質(zhì)量比為(8-15) 100，制粒，烘干；3)過篩，取粒度為10_30mm的粘結(jié)產(chǎn)物。本發(fā)明制備上述用于生產(chǎn)工業(yè)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(dāng)步驟1)所得產(chǎn)物中水分>3質(zhì)量％時(shí)，將其干燥至水分<3質(zhì)量％，以便于輸送。采用的干燥方法可以是200°C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(fā)份，從而達(dá)到提高固定碳含量的目的。
本發(fā)明制備上述用于生產(chǎn)工業(yè)硅的還原劑的方法，其中所述粘結(jié)劑的粘結(jié)指數(shù)為 80%以上。粘結(jié)指數(shù)是對(duì)粘結(jié)能力的衡量，本發(fā)明中，粘結(jié)指數(shù)=粘結(jié)在一起的混合物重量+混合物總重量X100%。粘結(jié)劑為市購產(chǎn)品，煤焦油就可作為粘結(jié)劑。本發(fā)明制備上述用于生產(chǎn)工業(yè)硅的還原劑的方法，其中步驟幻所述烘干的條件為200°C以上，烘干15分鐘。本發(fā)明還涉及一種工業(yè)硅生產(chǎn)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(yīng)區(qū)的溫度達(dá)到1500-1800°C進(jìn)行反應(yīng)2-池，放料，其中硅石中含97 質(zhì)量％以上的SiO2，硅石與硅焦的質(zhì)量比為200 (40-92) 0本發(fā)明工業(yè)硅生產(chǎn)方法，其特征在于當(dāng)硅石與硅焦的質(zhì)量比> QOO 92)時(shí)，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(zhì)量比為200 (77-84)?？傔€原劑中含有的固定碳量是指工業(yè)硅生產(chǎn)中，所用的各種還原劑的固定碳量之和。本發(fā)明工業(yè)硅生產(chǎn)方法，其中所述使硅石與總還原劑中含有的固定碳量的質(zhì)量比為 200 (78. 5-82. 8)。本發(fā)明工業(yè)硅生產(chǎn)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(chǎn)的優(yōu)質(zhì)侏羅精煤塊燒制而成的炭素材料。本發(fā)明還涉及一種還原劑在工業(yè)硅生產(chǎn)中的應(yīng)用。本發(fā)明中固定碳、灰分、揮發(fā)分和水分含量的檢測(cè)方法采用GB/T212-2008煤工業(yè)分析方法，其中水分采用第3. 1部分通氮干燥法檢測(cè)，灰分采用第4. 1部分緩慢灰化法檢測(cè)，揮發(fā)分采用第5部分檢測(cè)，固定碳按照第6部分計(jì)算。本發(fā)明用于生產(chǎn)工業(yè)硅的還原劑與現(xiàn)有技術(shù)不同之處在于(1)硅焦中固定碳含量高達(dá)91%以上，固定碳含量的提高有利于降低還原劑的用量，生產(chǎn)1公斤高純硅，所用硅焦的質(zhì)量是木炭的70%-80%； (2)硅焦在高溫下具有很高的比電阻，與木炭相比，在900°C 時(shí)，硅焦的比電阻為6295 μ Ω. m，木炭的比電阻為M32 μ Ω . m，這對(duì)電爐的熱工情況產(chǎn)生良性影響，并最終會(huì)降低工業(yè)硅冶煉的電能及電極的單位消耗量，( 生產(chǎn)成本降低，木炭價(jià)格沈00-3000元/噸，而硅焦生產(chǎn)成本為1800元/噸。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例11)將40kg水洗煤、30kg高純炭末和30kg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，其中水洗煤含8質(zhì)量％的灰分和65質(zhì)量％的固定碳，高純炭末含8質(zhì)量％的灰分和80質(zhì)量％的固定碳，石油焦含5質(zhì)量％的灰分和90質(zhì)量％的固定碳；2)加入粘結(jié)劑煤焦油8kg攪拌均勻，制粒，在200°C的條件下烘干15分鐘；3)過篩，取粒度為10_30mm的粘結(jié)產(chǎn)物即得硅焦。所得硅焦與木炭的性能比較如下表所述
權(quán)利要求
1.一種用于生產(chǎn)工業(yè)硅的還原劑，將其稱為硅焦，其特征在于包括按重量份計(jì)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(zhì)量％以下的灰分和65質(zhì)量％以上的固定碳，高純炭末含8質(zhì)量％以下的灰分和80質(zhì)量％以上的固定碳，石油焦含5質(zhì)量％以下的灰分和90質(zhì)量％以上的固定碳。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于生產(chǎn)工業(yè)硅的還原劑，其特征在于所述水洗煤30份， 高純炭末30份，石油焦40份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于生產(chǎn)工業(yè)硅的還原劑，其特征在于所述水洗煤含 7質(zhì)量％以下的灰分和70質(zhì)量％以上的固定碳，高純炭末含7質(zhì)量％以下的灰分和85質(zhì)量％以上的固定碳，石油焦含4質(zhì)量％以下的灰分和92質(zhì)量％以上的固定碳。
4.一種制備權(quán)利要求1所述的用于生產(chǎn)工業(yè)硅的還原劑的方法，其特征在于包括以下步驟1)將權(quán)利要求1所述的水洗煤、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(jié)劑攪拌均勻，粘結(jié)劑與混合物的質(zhì)量比為(8-15) 100，制粒，烘干；3)過篩，取粒度為10-30mm的粘結(jié)產(chǎn)物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述步驟1)和2、之間還包括以下步驟 當(dāng)步驟1)所得產(chǎn)物中水分> 3質(zhì)量％時(shí)，將其干燥至水分< 3質(zhì)量％。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于所述粘結(jié)劑的粘結(jié)指數(shù)為80%以上。
7.一種工業(yè)硅生產(chǎn)方法，包括以下步驟將硅石和權(quán)利要求1所述的硅焦混合均勻置于礦熱爐中，加熱使反應(yīng)區(qū)的溫度達(dá)到1500-1800°C進(jìn)行反應(yīng)2-3h，放料，其中硅石中含 97質(zhì)量％以上的SiO2，硅石與硅焦的質(zhì)量比為200 (40-92)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的工業(yè)硅生產(chǎn)方法，其特征在于當(dāng)硅石與權(quán)利要求1所述的硅焦的質(zhì)量比> O00 92)時(shí)，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(zhì)量比為200 (77-84)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的工業(yè)硅生產(chǎn)方法，其特征在于所述其他還原劑包括石油焦、木炭、蘭炭、木片、木塊和/或煤。
10.權(quán)利要求1或2所述的還原劑在工業(yè)硅生產(chǎn)中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)工業(yè)硅的還原劑，其優(yōu)點(diǎn)在于固定碳含量高、用量少、成本低，反應(yīng)活性好，完全可代替木炭作為工業(yè)硅的基礎(chǔ)或主要還原劑。本發(fā)明包括按重量份計(jì)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(zhì)量％以下的灰分和65質(zhì)量％以上的固定碳，高純炭末含8質(zhì)量％以下的灰分和80質(zhì)量％以上的固定碳，石油焦含5質(zhì)量％以下的灰分和90質(zhì)量％以上的固定碳。本發(fā)明還涉及一種該還原劑的制備方法，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，粉碎至200目以下；2)加入粘結(jié)劑攪拌均勻，制粒，烘干；3)過篩，取粒度為10-30mm的粘結(jié)產(chǎn)物。
文檔編號(hào)C01B33/025GK102557034SQ20111043867
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者仝選歌, 劉勇, 孫懷德, 楊大偉, 汪利鋒, 閆海洋 申請(qǐng)人:登封電廠集團(tuán)鋁合金有限公司