專利名稱：硅微粉和鋯復(fù)合硅微粉的電熔生產(chǎn)方法
(一)本發(fā)明涉及一種耐火材料生產(chǎn)方法，特別是涉及一種硅微粉和鋯復(fù)合硅微粉的電熔生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
一般把粒徑小于0.5μm的微小顆粒稱為微粉，而硅微粉的平均粒經(jīng)小于0.15μm，由于其比表面積大，表面活性高，在陶瓷與耐火材料中加入硅微粉，其性能大大提高，因而引起重視。
硅微粉一般是冶煉硅鐵合金或熔煉金屬硅時的付產(chǎn)品，有人稱之為硅灰，又稱冷凝SiO2灰，或稱活性SiO2粉等。它是由氣相的SiO氧化和氧反應(yīng)后沉淀而成的，屬于無定形SiO2(非晶態(tài))，一般不會生成結(jié)晶的SiO2，硅灰是能呼吸的粉塵，與結(jié)晶態(tài)的SiO2相比，使人得硅肺的危險性較小，所以正確操作或儲存硅灰是無害的。
微粉可以促進陶瓷及耐火材料制品的燒結(jié)和改善其性能。我國較大規(guī)模地在陶瓷和耐火材料中使用微粉始于上世紀(jì)80年代末期。由于高技術(shù)澆注料的研究開發(fā)和推廣應(yīng)用，一種不定形的SiO2，也稱硅灰開始在不定形的耐火材料中大量應(yīng)用，在其應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)硅灰加入澆注料后，能大大降低水的用量，同時能大幅度提高澆注料的強度和密度，在一定條件下可以使?jié)沧⒘系脑S多性能與同材料的燒成制品的性能不相上下，另外硅灰即硅微粉可用于降低特種耐火材料制品的燒結(jié)溫度。硅微粉應(yīng)用也促進其它微粉的應(yīng)用，如Al2O3、SiC，鎂鋁尖晶石、ZrSiO4、ZrO2等微粉。鑒于硅微粉的應(yīng)用日益擴大，靠冶煉硅鐵合金和金屬硅所生的付產(chǎn)品，硅灰產(chǎn)量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了廣闊市場需要，在微粉的實際應(yīng)用中，人們發(fā)現(xiàn)當(dāng)硅微粉中含有5～6％立方ZrO2微粉時，不但不會影響硅微粉良好的性能，而且還對大多數(shù)耐火澆注料起良好的改性作用，因為立方ZrO2的介入，可以提高耐火度，抗侵蝕性和高溫?zé)岱€(wěn)定性。鋯復(fù)合硅微粉具有其強大的生命力，其用途廣泛，作用重大，研究專業(yè)化生產(chǎn)硅微粉和鋯復(fù)合硅微粉的生產(chǎn)方法，具有重大的意義和價值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種硅微粉和鋯復(fù)合硅微粉的電熔生產(chǎn)方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種硅微粉的電熔生產(chǎn)方法，在電弧爐底層含有熔液介質(zhì)，以重量份為例，含有石英砂約80份，碳還原劑約20份，將原料粉碎混勻，分次投入電弧爐內(nèi)，通電加溫熔化，熔煉使物料還原分解，生成SiO和CO氣體，又被空氣中的氧氧化為不定形SiO2硅微粉和CO2，同時開動冷卻收塵設(shè)備，收集硅微粉。
熔液介質(zhì)中的物料可為熔化的鋯英石原礦料液，或為熔化的氧化鋯料液，或為熔化的鋯英砂料液，石英砂粉料和碳還劑料的顆粒度約為1mm左右，石英砂粉和碳還原劑干混約35～50分鐘，每百份重量干混料，在干混后期噴入1～2份的水，進行濕混約5～10分鐘，在生產(chǎn)過程中每投入100重量份混合料，再加入約10重量份的塊狀碳還原劑，碳還原劑可為石墨電極、石油焦、瀝清焦、木炭、焦炭等，在熔煉過程中固態(tài)SiO2快速和碳還原劑結(jié)合反應(yīng)，生成SiO和CO氣體，與空氣混合后與空氣中的氧反應(yīng)，立即生成不定形SiO2和CO2等的混合煙氣，進入冷卻煙道降溫，溫度從200℃降至150℃，進入旋風(fēng)除塵器的沉降室，分離出大顆粒的煙塵，小于3μm的硅微粉和CO2等又進入冷卻煙道進一步降溫，溫度降為約100℃進入1～10個并聯(lián)袋式硅微粉收集器，濾下3μm以下的硅微粉，剩余氣體排入大氣中。
以重量份為例，鋯英砂80-90份，碳還原劑20～10份，先將上述干料粉碎，混勻，分次投入電弧爐內(nèi)，通電加溫熔化，熔煉使其物料快速還原分解生成SiO和CO等煙氣，到達爐口后與空氣混合生成不定形SiO2硅微粉和CO2，同時開動冷卻吸塵設(shè)備，收集硅微粉。
鋯英石和碳還原劑粉碎粒度約1mm左右，鋯英石粉和碳還原劑干混35～50分鐘的后階段，每百重量份的混合料噴入1～2份重量的水，進行濕混5～10分鐘，在生產(chǎn)過程中每百重量份的混合料再投入約10重量份的塊碳還原劑，碳還原劑可為石墨電極、石油焦、瀝青焦、木炭、焦炭等，在熔煉過程中固態(tài)SiO2快速和碳還原劑結(jié)合，生成SiO和CO氣體，并和空氣中的氧反應(yīng)生成不定形SiO2硅微粉和CO2，進入冷卻煙道降溫冷卻，從約200℃降至150℃，進入旋風(fēng)除塵器的沉降室，分離出大顆粒塵灰，剩下小于3μm的SiO2硅微粉和CO2又進入冷卻煙道降溫冷卻至約100℃，進入1～10道袋式收塵器，濾下3μm以下硅微粉，剩下煙氣排入大氣中，在硅微粉中含有ZrO2占5～6％，不定形SiO2硅微粉≥90％。
對于含ZrO2大于60％的鋯英砂和碳還原劑重量份比約為90和10份，對于低品位鋯英砂，ZrO2含量在20％～30％的鋯英砂和碳還原劑重量份配比約為80和20份。
本發(fā)明有益的積極效果(1)用電熔法生產(chǎn)硅微粉和鋯復(fù)合硅微粉生產(chǎn)方法簡單，易行，成本較低。
(2)用石英砂直接生產(chǎn)硅微粉，原料來源十分豐富，成本低，能較大幅度提高硅微粉產(chǎn)量，滿足市場需要。
(3)用低品位的鋯英石來生產(chǎn)鋯復(fù)合硅微粉對于綜合利用國家資源，具有現(xiàn)實意義，并為低品位鋯英石開辟新市場。
具體實施例方式實施例一、將電弧爐準(zhǔn)備好，將起弧用的石墨電極塊或焦炭塊碓砌在電極周圍，先把50～70公斤的低品位鋯英砂粉料逐次投入電弧爐中，電壓110V，電流5000A，通電加溫熔化成熔液介質(zhì)，取800公斤石英砂，200公斤碳還原劑，用石油焦或焦碳，將石英砂和碳還原劑粉碎，其粒度為1mm左右，然后將兩種配料在V型混合機中干混40分鐘后，再噴入15公斤水繼續(xù)濕混5～10分鐘，逐次將石英砂粉料和碳還原劑顆粒料混勻的混合料投入電弧爐內(nèi)，并起動引風(fēng)機和由10個并聯(lián)袋式的收塵設(shè)備，在電弧爐中的石英砂和碳還原劑互相作用反應(yīng)快速分解成氣態(tài)的SiO和CO，飛升出電弧爐爐口，又與空氣混合后和空氣中的氧發(fā)生氧化反應(yīng)，在其還原反應(yīng)的過程中，按100份重量混合料再加入約10份重量的碳還原劑塊。生成不定形SiO2硅微粉和CO2，并進入被水冷卻的管道，溫度約從200℃降為約150℃，引入旋風(fēng)除塵器的沉降室，大于3μm以上顆粒在沉降室中沉降。含有3μm以下的硅微粉和CO2等氣體又進入被水冷卻的管道繼續(xù)降溫，溫度降至約100℃，此時將其引入10個并聯(lián)袋式收塵器中，濾下3μm以下的硅微粉，剩余煙氣排入大氣中。
實施例二、鋯復(fù)合硅微粉的電熔生產(chǎn)方法取配料，低品位鋯英石，900公斤，碳還原劑100公斤，粉碎為粒度1mm左右顆粒，在V型機中混均30分鐘，生產(chǎn)方法除不用引入熔液介質(zhì)外，其它同實施例一，不重述。根據(jù)上述生產(chǎn)方法，可獲得的鋯復(fù)合硅微粉含有下列的成份，見表。
權(quán)利要求
1.一種硅微粉的電熔生產(chǎn)方法，其特征是在電弧爐底層含有熔液介質(zhì)，以重量份為例，含有石英砂約80份，碳還原劑約20份，將原料粉碎混勻，分次投入電弧爐內(nèi)，通電加溫熔化，熔煉使物料還原分解，生成SiO和CO氣體，又被空氣中的氧氧化為不定形SiO2硅微粉和CO2，同時開動冷卻收塵設(shè)備，收集硅微粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生方法，其特征是熔液介質(zhì)中的物料可為熔化的鋯英石原礦料液，或為熔化的氧化鋯料液，或為熔化的鋯英砂料液，石英砂粉料和碳還劑料的顆粒度約為1mm左右，石英砂粉和碳還原劑干混約35～50分鐘，每百份重量干混料，在干混后期噴入1～2份的水，進行濕混約5～10分鐘，在生產(chǎn)過程中每投入100重量份混合料，再加入約10重量份的塊狀碳還原劑，碳還原劑可為石墨電極、石油焦、瀝清焦、木炭、焦炭等，在熔煉過程中固態(tài)SiO2快速和碳還原劑結(jié)合反應(yīng)，生成SiO和CO，與空氣混合后與空氣中的氧反應(yīng)，立即生成不定形SiO2和CO2等的混合煙氣，進入冷卻煙道降溫，溫度從200℃降至150℃，進入旋風(fēng)除塵器的沉降室，分離出大顆粒的煙塵，小于3μm的硅微粉和CO2等又進入冷卻煙道進一步降溫，溫度降為約100℃進入1～10個并聯(lián)袋式硅微粉收集器，濾下3μm以下的硅微粉，剩余氣體排入大氣中。
3.一種鋯復(fù)合硅微粉的電熔生產(chǎn)方法，其特征是以重量份為例，鋯英砂80-90份，碳還原劑20～10份，先將上述干料粉碎，混勻，分次投入電弧爐內(nèi)，通電加溫熔化，熔煉使其物料快速還原分解生成SiO和CO等煙氣，到達爐口后與空氣混合生成不定形SiO2硅微粉和CO2，同時開動冷卻吸塵設(shè)備，收集硅微粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生產(chǎn)方法，其特征是鋯英石和碳還原劑粉碎粒度約1mm左右，鋯英石粉和碳還原劑干混35～50分鐘的后階段，每百重量份的混合料噴入1～2份重量的水，進行濕混5～10分鐘，在生產(chǎn)過程中每百重量份的混合料再投入約10重量份的塊碳還原劑，碳還原劑可為石墨電極、石油焦、瀝青焦、木炭、焦炭等，在熔煉過程中固態(tài)SiO2快速和碳還原劑結(jié)合，生成SiO和CO氣體，并和空氣中的氧反應(yīng)生成不定形SiO2硅微粉和CO2，進入冷卻煙道降溫冷卻，從約200℃降至150℃，進入旋風(fēng)除塵器的沉降室，分離出大顆粒塵灰，剩下小于3μm的SiO2硅微粉和CO2又進入冷卻煙道降溫冷卻至約100℃，進入1～10道袋式收塵器，濾下3μm以下硅微粉，剩下煙氣排入大氣中，在硅微粉中含有ZrO2占5～6％，不定形SiO2硅微粉≥90％。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的生產(chǎn)方法，其特征是對于含ZrO2大于60％的鋯英砂和碳還原劑重量份比約為90和10份，對于低品位鋯英砂，ZrO2含量在20％～30％的鋯英砂和碳還原劑重量份配比約為80和20份。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種耐火材料的生產(chǎn)方法，特別是涉及一種硅微粉和鋯復(fù)合硅微粉的電熔生產(chǎn)方法。以重量份為例，含有石英砂(或鋯英砂)80～90份，碳還原劑20～10份，將原料粉碎，混均，分次投入電弧爐內(nèi)通電加溫熔化，熔煉使物料還原分解成SiO和CO氣體，又被空氣氧化為不定形硅微粉SiO
文檔編號C04B35/657GK1413944SQ0211554
公開日2003年4月30日 申請日期2002年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月7日
發(fā)明者宋作人, 余鑫萌, 李起勝, 明延銀, 付君山, 溫建國, 馬濤 申請人:鄭州振中電熔鋯業(yè)有限公司