專利名稱：工業(yè)硅生產(chǎn)中木炭粉的回收利用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及エ業(yè)硅生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其涉及一種エ業(yè)硅生產(chǎn)中木炭粉的回收利用方法。
背景技術(shù)：
エ業(yè)硅是石英礦與碳質(zhì)還原劑在高溫下進行還原得到的。由于對エ業(yè)硅中鐵、鋁、鈣含量限制嚴格，因此對還原劑的要求也特別嚴格除了固定碳和灰分含量有嚴格要求外，還要求反應(yīng)活性好、比電阻高、高溫下不易發(fā)生石墨化，粒度適宜且具有一定的機械強度。木炭在高溫下石墨化程度不明顯，有較高的比電阻和反應(yīng)活性，無論是単獨作為還原劑，還是與其他碳質(zhì)還原物摻和使用，都是エ業(yè)硅生產(chǎn)的重要原料。
將石英礦石破碎到合適的大小，與碳還原劑按大約3:1的比例均勻混合放入礦熱爐內(nèi)，通電產(chǎn)生電弧，將硅石熔化，使之在高溫下與碳進行還原反應(yīng)。但在木炭運輸、儲存和使用過程中，會出現(xiàn)粉化，形成一定量的木炭粉末。木炭粉末的粒度通常小于5mm，其數(shù)量一般占總量的15% 20%。由于木炭粉的粒度、強度、硬度等方面都達不到生產(chǎn)エ藝的要求，因而只能用作電煤或作其它民用，甚至丟棄，這不僅沒有充分體現(xiàn)其固有價值，還會造成環(huán)境污染。并且，隨著環(huán)境保護、生態(tài)建設(shè)的意識的加強，國家對森林資源的禁伐，使木炭的采購越來越困難，價格也大幅度増加，使エ業(yè)硅的成本不斷上升，嚴重影響企業(yè)經(jīng)濟效益。如果能把這些木炭粉制成炭丁重新用于エ業(yè)硅生產(chǎn)，無疑可節(jié)約成本，節(jié)約資源，給企業(yè)增加效益。用木炭粉末制成的炭丁或炭球必須達到エ業(yè)硅生產(chǎn)エ藝對它的以下要求①固定碳含量為70% 86% ;②反應(yīng)活性好，比電阻高有一定機械強度，抗壓強度高>7MPa，高溫抗壓強度>3MPa 高溫下不易發(fā)生石墨化?、萘６冗m宜，大小在IOmm 80mm。木炭是ー種重要的エ業(yè)原料，許多領(lǐng)域都存在木炭粉末回收利用的問題。但目前，針對エ業(yè)生產(chǎn)中木炭粉的回收利用的研究卻并不多見。因此，很有必要開發(fā)ー種針對エ業(yè)硅生產(chǎn)中木炭粉的回收利用方法，可以使得該回收的木炭粉重新應(yīng)用于エ業(yè)硅生產(chǎn)，降低エ業(yè)硅生產(chǎn)的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種エ業(yè)硅生產(chǎn)中木炭粉的回收利用方法，該方法エ藝簡單，設(shè)備要求低，生產(chǎn)周期短，成本低。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為
エ業(yè)硅生產(chǎn)中木炭粉的回收利用方法，其特征在于它包括如下步驟
1)將碳含量符合エ業(yè)硅生產(chǎn)要求的木炭粉粉碎后過40目篩，取篩下部分備用；
2)將水溶性樹脂與水按照質(zhì)量比為(I 5):10混合，得到水溶性樹脂的水溶液，然后加入固化劑，得到粘合劑溶液；
3)將步驟I)所得的木炭粉與步驟2)中所制備的粘合劑溶液混合，并攪拌均勻，得到混合物，其中木炭粉與水溶性樹脂的水溶液的質(zhì)量比為3 : (O. 8 I. 5);4)將步驟3)所得的混合物壓制成炭丁坯體或炭球坯體；
5)將步驟4)制成的炭丁坯體或炭球坯體干燥，得到炭丁或炭球成品。上述方案中，所述水溶性樹脂為水性脲醛樹脂、水性環(huán)氧樹脂、或水性聚氨酯樹脂中的ー種或任意兩種以上按任意質(zhì)量配比的混合。上述方案中，所述步驟I)中的碳含量為78%以上。上述方案中，所述步驟3)中木炭粉與水溶性樹脂的水溶液的質(zhì)量比 為3 :(1 I. 3)，試驗證明水溶性樹脂的水溶液與木炭粉質(zhì)量比為(I I. 3):3時效果最佳，低于1:3，成品強度不理想，高于I. 3:3，粘合劑-木炭粉混合物含水量大，成型不理想。上述方案中，所述炭丁或炭球成品中的含水量不超過3wt%。步驟I)所述粉碎處理是將原料木炭粉放入破碎機進行粉碎，所述破碎機可以是對輥式破碎機、盤式粉碎機、輪碾等中的任何ー種，所有能將粗粒木炭粉碎至40目的設(shè)備均可使用；如果初始的木炭粉粒度已經(jīng)小于40目，可以免去這ー步驟。所述固化劑為各樹脂的相應(yīng)固化劑，比如水性脲醛樹脂固化劑可以是氯化銨；水性環(huán)氧樹脂固化劑可以是多こ烯多胺類環(huán)氧固化劑；水性聚氨酯固化劑可以是硅氧烷，以及相應(yīng)樹脂所有已知可用固化劑都可使用。固化劑的添加比例根據(jù)固化劑的種類而定，在市售產(chǎn)品說明書上均能獲得有關(guān)說明，在此沒有特定要求。步驟3)中所述混合是指使用雙軸攪拌機、立式攪拌機、星式攪拌機中的任何ー種將所制備木炭粉和粘合劑溶液混合均勻，所有能將炭粉和粘合劑攪拌均勻的設(shè)備均可使用。步驟4)中所述把混合物(粘合劑-木炭粉混合物)壓制成炭丁或炭球是指將混合物放入對輥式成球機中壓制成炭丁坯體或炭球坯體。步驟5)中所述的干燥是將成型后的炭丁坯體或炭球坯體曬干，或通過加熱的方式烘干，或用紅外輻照方式烘干，凡是可以使炭丁坯體或炭球坯中水分蒸發(fā)，使其達到エ業(yè)硅生產(chǎn)エ業(yè)要求(炭丁、炭球中含水量不超過3wt%)的方法均可采用。實際規(guī)?；a(chǎn)中可采用エ業(yè)爐尾熱氣對其進行干燥。本發(fā)明的有益效果是
I、エ藝簡單，設(shè)備要求低，生產(chǎn)周期短，所制成的炭丁、炭球能夠達到エ業(yè)硅生產(chǎn)要求，可以進行規(guī)模化生產(chǎn)。2、粘合劑劑量機動調(diào)節(jié)范圍廣，可根據(jù)實際生產(chǎn)需要進行調(diào)節(jié)。粘結(jié)迅速，成型時不需要加熱，成型后不需要高溫炭化，降低成本。
具體實施例方式為了更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進ー步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。實施例I
本發(fā)明提供一種エ業(yè)硅生產(chǎn)中木炭粉的回收利用方法，它包括如下步驟
1)將碳含量符合エ業(yè)硅生產(chǎn)要求的木炭粉粉碎后過40目篩，取篩下部分備用；
2)按以下表I中指定的各組分含量將水溶性樹脂、水、及固化劑混合，攪拌均勻，得到粘合劑溶液，所述樹脂為水性脲醛樹脂，所述固化劑為氯化銨；3)按以下表I中指定的各組分含量將步驟I)所得的木炭粉與步驟2)中所制備的粘合劑溶液混合，并攪拌均勻，得到混合物；
4)將步驟3)所得的混合物壓制成炭丁坯體或炭球坯體；
5)將步驟4)制成的炭丁坯體或炭球坯體干燥，得到炭丁或炭球成品，產(chǎn)品性能測試結(jié)果見表2。所述炭丁或炭球成品中的含水量不超過3wt%。實施例2
按以下表I中指定的各組分含量重復(fù)實施例I的方法，產(chǎn)品性能測試結(jié)果見表2。實施例3
按以下表I中指定的各組分含量重復(fù)實施例I的方法，產(chǎn)品性能測試結(jié)果見表2。實施例4
按以下表I中指定的各組分含量重復(fù)實施例I的方法，產(chǎn)品性能測試結(jié)果見表2。實施例5
按以下表I中指定的各組分含量重復(fù)實施例I的方法，產(chǎn)品性能測試結(jié)果見表2。實施例6
按以下表I中指定的各組分含量重復(fù)實施例I的方法，產(chǎn)品性能測試結(jié)果見表2。實施例7
按以下表I中指定的各組分含量重復(fù)實施例I的方法，產(chǎn)品性能測試結(jié)果見表2。實施例8
按以下表I中指定的各組分含量重復(fù)實施例I的方法，產(chǎn)品性能測試結(jié)果見表2。表I實施例I至實施例8的各組分含量列表(單位重量份數(shù))
實施例I木炭粉I水I水性脲醒樹脂 I固化劑
130:13:2 O. 14
230:10:2.8 O. 14
330:10:2.4 O. 13
430:10:2 O. 12
530:10:1.5 O. 11
630: 10:1.2 O. I
730: 10:1 O. I
8[30ト Jl [O. I
表2
實施例I成型下落強度I抗壓強度I高溫抗壓強度I碳含量(％)
1>50 次12MPa 5MPa 79.24
2>50 次13MPa 6MPa 78. 12
3>50 次13MPa 5MPa 78.67
4>50 次12MPa 6MPa 79.24
5>50 次IlMPa 5MPa 79.97
6>50 次IOMPa 4MPa 80.42
7>50 次IOMPa 4MPa 80. 72
8l>50 次]8MPa l3MPa ]81.03 :
表2中所述成型下落強度是將成品由O. 5米處自由下落到混凝土上，抗壓強度為壓カ機測得，高溫抗壓強度由1000°C馬弗爐高溫灼燒，冷卻后測得。原始木炭粉為エ業(yè)硅生產(chǎn)所用的標準木炭的粉末，碳含量為70% 86%，從表上可以看出實施例1-8中的炭丁 (球)均滿足生產(chǎn)要求。
實施例9
按以下表3中指定的各組分含量重復(fù)實施例I的方法，但用水性環(huán)氧樹脂代替水性脲醛樹脂，用多こ烯多胺類環(huán)氧固化劑代替氯化銨，產(chǎn)品性能測試結(jié)果見表4。實施例10
按以下表3中指定的各組分含量重復(fù)實施例9的方法，產(chǎn)品性能測試結(jié)果見表4。實施例11
按以下表3中指定的各組分含量重復(fù)實施例9的方法，產(chǎn)品性能測試結(jié)果見表4。實施例12 按以下表3中指定的各組分含量重復(fù)實施例9的方法，產(chǎn)品性能測試結(jié)果見表4。實施例13
按以下表3中指定的各組分含量重復(fù)實施例9的方法，產(chǎn)品性能測試結(jié)果見表4。實施例14
按以下表3中指定的各組分含量重復(fù)實施例9的方法，產(chǎn)品性能測試結(jié)果見表4。實施例15
按以下表3中指定的各組分含量重復(fù)實施例9的方法，產(chǎn)品性能測試結(jié)果見表4。實施例16
按以下表3中指定的各組分含量重復(fù)實施例9的方法，產(chǎn)品性能測試結(jié)果見表4。表3實施例9至實施例16的各組分含量列表(單位重量份數(shù))
實施例I木炭粉I水I水性環(huán)氧樹脂 I固化劑
930:11:4 0.4
1030:10:4 0.4
1130:10:3.6 0.4
1230:10:3 0.3
1330:10:2.4 0.2
1430:10:2 0.2
1530:10:1.5 O. 15
16[30Jl [O. I
表4
實施例I成型下落強度I抗壓強度I高溫抗壓強度I碳含量(％)
9>50 次IlMPa 8MPa 78.03
10>50 次IlMPa 8MPa 78.03
11>50 次IlMPa 8MPa 78.41
12>50 次12MPa 7MPa 79.00
13>50 次IlMPa 6MPa 79.61
14>50 次IOMPa 5MPa 80.03
15>50 次IOMPa 4MPa 80. 57
161>50 次]8MPa l4MPa ]81.36 :
表4中所述成型下落強度是將成品由O. 5米處自由下落到混凝土上，抗壓強度為壓カ機測得，高溫抗壓強度由1000°C馬弗爐高溫灼燒，冷卻后測得。原原始木炭粉為エ業(yè)硅生產(chǎn)所用的標準木炭的粉末，碳含量為70% 86%，從表4可以看出實施例9-16中的炭丁 (球)均滿足生產(chǎn)要求。實施例17
按以下表5中指定的各組分含量重復(fù)實施例I的方法，但用水性聚氨酯樹脂代替水性脲醛樹脂，用硅氧烷代替氯化銨，產(chǎn)品性能測試結(jié)果見表6。
實施例18
按以下表5中指定的各組分含量重復(fù)實施例17的方法，產(chǎn)品性能測試結(jié)果見表6。實施例19
按以下表5中指定的各組分含量重復(fù)實施例17的方法，產(chǎn)品性能測試結(jié)果見表6。實施例20
按以下表5中指定的各組分含量重復(fù)實施例17的方法，產(chǎn)品性能測試結(jié)果見表6。實施例21
按以下表5中指定的各組分含量重復(fù)實施例17的方法，產(chǎn)品性能測試結(jié)果見表6。
實施例22
按以下表5中指定的各組分含量重復(fù)實施例17的方法，產(chǎn)品性能測試結(jié)果見表6。實施例23
按以下表5中指定的各組分含量重復(fù)實施例17的方法，產(chǎn)品性能測試結(jié)果見表6。實施例24
按以下表5中指定的各組分含量重復(fù)實施例17的方法，產(chǎn)品性能測試結(jié)果見表6。表5實施例17至實施例24的各組分含量列表(單位重量份數(shù))
實施例木炭粉_[水I#性聚氨I,化劑
173010 50.5
183010 4.50.4
193010 40.4
203010 3.50.35
213010 30.3
223010 20.2
233010 IO. I
2413019 Il]0· I
表6
實施例I成型下落強度I抗壓強度I高溫抗壓強度I碳含量(％)
17>50 次16MPa7MPa 78.26
18>50 次15MPa5MPa 78.61
19>50 次14MPa6MPa 78.97
20>50 次14MPa5MPa 79. 34
21>50 次12MPa5MPa 79. 73
22>50 次IlMPa5MPa 80.53
23>50 次IOMPa4MPa 81. 39
24l>50 次]8MPal4MPa ]81. 57:
表6中所述成型下落強度是將成品由O. 5米處自由下落到混凝土上，抗壓強度為壓カ機測得，高溫抗壓強度由1000°C馬弗爐高溫灼燒，冷卻后測得。原始木炭粉為エ業(yè)硅生產(chǎn)所用的標準木炭的粉末，碳含量為70% 86%，從表6可以看出實施例17-24中的炭丁 (球)均滿足生產(chǎn)要求。實施例25
按以下表7中指定的各組分含量重復(fù)實施例I的方法，但用水性聚氨酯樹脂、水性環(huán)氧樹脂、或水性脲醛樹脂中任意兩種或三種的混合代替水性脲醛樹脂，同吋，固化劑的選擇也根據(jù)所選用的水溶性樹脂的種類對應(yīng)，即樹脂為兩種的混合吋，固化劑即選用兩種分別與該兩種樹脂一一對應(yīng)的固化劑；樹脂為三種的混合吋，固化劑即選用三種分別與該三種樹脂一一對應(yīng)的固化劑；產(chǎn)品性能測試結(jié)果見表8。
實施例26
按以下表7中指定的各組分含量重復(fù)實施例25的方法，產(chǎn)品性能測試結(jié)果見表8。實施例27
按以下表7中指定的各組分含量重復(fù)實施例25的方法，產(chǎn)品性能測試結(jié)果見表8。實施例28
按以下表7中指定的各組分含量重復(fù)實施例25的方法，產(chǎn)品性能測試結(jié)果見表8。實施例29
按以下表7中指定的各組分含量重復(fù)實施例25的方法，產(chǎn)品性能測試結(jié)果見表8。實施例30
按以下表7中指定的各組分含量重復(fù)實施例25的方法，產(chǎn)品性能測試結(jié)果見表8。實施例31
按以下表7中指定的各組分含量重復(fù)實施例25的方法，產(chǎn)品性能測試結(jié)果見表8。實施例32
按以下表7中指定的各組分含量重復(fù)實施例25的方法，產(chǎn)品性能測試結(jié)果見表8。實施例33
按以下表7中指定的各組分含量重復(fù)實施例25的方法，產(chǎn)品性能測試結(jié)果見表8。實施例34
按以下表7中指定的各組分含量重復(fù)實施例25的方法，產(chǎn)品性能測試結(jié)果見表8。表7中固化劑I為硅氧烷，固化劑2為こ烯多胺類環(huán)氧固化劑，固化劑3為氯化銨。表7實施例25至實施例34的各組分含量列表(單位重量份數(shù))
權(quán)利要求
1.工業(yè)硅生產(chǎn)中木炭粉的回收利用方法，其特征在于它包括如下步驟 1)將碳含量符合工業(yè)硅生產(chǎn)要求的木炭粉粉碎后過40目篩，取篩下部分備用； 2)將水溶性樹脂與水按照質(zhì)量比為(I 5):10混合，得到水溶性樹脂的水溶液，然后加入固化劑，得到粘合劑溶液； 3)將步驟I)所得的木炭粉與步驟2)中所制備的粘合劑溶液混合，并攪拌均勻，得到混合物，其中木炭粉與水溶性樹脂的水溶液的質(zhì)量比為3 : (0. 8 I. 5); 4)將步驟3)所得的混合物壓制成炭丁坯體或炭球坯體； 5)將步驟4)制成的炭丁坯體或炭球坯體干燥，得到炭丁或炭球成品。
2.如權(quán)利要求I所述的木炭粉的回收利用方法，其特征在于，所述水溶性樹脂為水性脲醛樹脂、水性環(huán)氧樹脂、或水性聚氨酯樹脂中的一種或任意兩種以上按任意質(zhì)量配比的混合。
3.如權(quán)利要求I所述的木炭粉的回收利用方法，其特征在于，所述步驟I)中的碳含量為78%以上。
4.如權(quán)利要求I所述的木炭粉的回收利用方法，其特征在于，所述步驟3)中木炭粉與水溶性樹脂的水溶液的質(zhì)量比為3: (I I. 3)。
5.如權(quán)利要求I所述的木炭粉的回收利用方法，其特征在于，所述炭丁或炭球成品中的含水量不超過3wt%。
全文摘要
本發(fā)明提供一種工業(yè)硅生產(chǎn)中木炭粉的回收利用方法，它包括如下步驟1)將碳含量符合工業(yè)硅生產(chǎn)要求的木炭粉粉碎后過40目篩，取篩下部分備用；2)將水溶性樹脂與水按照質(zhì)量比為(1～5):10混合，得到水溶性樹脂的水溶液，然后加入固化劑，得到粘合劑溶液；3)木炭粉與粘合劑溶液混合，并攪拌均勻，得到混合物；4)將步驟3)所得的混合物壓制成炭丁坯體或炭球坯體；5)將步驟4)制成的炭丁坯體或炭球坯體干燥，得到炭丁或炭球成品。本發(fā)明工藝簡單，設(shè)備要求低，生產(chǎn)周期短，所制成的炭丁、炭球能夠達到工業(yè)硅生產(chǎn)要求，可以進行規(guī)?；a(chǎn)。此外，粘合劑粘結(jié)迅速，成型時不需要加熱，成型后不需要高溫炭化，降低成本。
文檔編號C01B33/025GK102807219SQ20121026572
公開日2012年12月5日 申請日期2012年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月30日
發(fā)明者蔡習(xí)標, 黃重陽, 曹宏, 薛俊, 魏延田 申請人:重慶暄潔環(huán)保產(chǎn)業(yè)(集團)股份有限公司