專利名稱：一種還原熔煉微硅粉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于有色冶金生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種還原熔煉微硅粉的方法。
背景技術(shù)：
中國(guó)近年來(lái)エ業(yè)硅生產(chǎn)發(fā)展十分迅猛，約占世界エ業(yè)硅總產(chǎn)量1/3，年出口量超過(guò)了 60萬(wàn)噸。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，我國(guó)エ業(yè)硅的產(chǎn)能、產(chǎn)量和出口量已均居世界首位。目前，我國(guó)エ業(yè)硅年產(chǎn)量相當(dāng)于全球總需求量的一半，對(duì)世界硅業(yè)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展有著舉足輕重的影響。微硅粉是エ業(yè)硅生產(chǎn)中的伴生物，每生產(chǎn)ー噸エ業(yè)硅就大概伴有0. 4噸的微硅粉生成。微硅粉一般作為添加劑使用，但是用量很少，毎年都有大量的微硅粉堆積，對(duì)環(huán)境造·成污染的同時(shí)還需要花費(fèi)大量的資金去維持微硅粉的管理。大量伴生的微硅粉同時(shí)也造成了エ業(yè)硅生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)能下降，生產(chǎn)成本變高，大大降低了我國(guó)エ業(yè)硅產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。由于微硅粉質(zhì)量很輕，并且在生成時(shí)發(fā)生了形態(tài)的轉(zhuǎn)變，若直接將其作為原料運(yùn)用到金屬硅冶煉中，將面臨加料以及物料還原這兩個(gè)難題。微硅粉的綜合利用已經(jīng)成為了エ業(yè)硅生產(chǎn)企業(yè)的ー個(gè)難題，到目前為止，還沒(méi)有成熟的エ藝綜合利用微硅粉，使其返回到エ業(yè)硅的生產(chǎn)中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供ー種還原熔煉微娃粉的方法，解決了エ業(yè)娃生產(chǎn)行業(yè)中產(chǎn)生的微娃粉的還原技術(shù)，為エ業(yè)硅生產(chǎn)行業(yè)粉塵的高值化利用提供簡(jiǎn)單有效的新途徑。本發(fā)明通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
一種還原熔煉微硅粉的方法，其特征在于步驟為
(1)把石英礦、木炭、煙煤及粘接劑硅酸鈉分別破碎成粒度為20 300ii m ;
(2)把破碎后的石英礦、木炭以及煙煤與微硅粉按照一定的摩爾比例進(jìn)行混合，同時(shí)加入粘結(jié)劑硅酸鈉得到混合料；在混合過(guò)程中緩慢加入水，混合時(shí)間為5 30min ；
(3)把混合料放入模具內(nèi)進(jìn)行壓制成型，壓制壓カ為5 25t，在恒定壓力下至少保持IOmin時(shí)間后卸壓得到形狀大小合適的微硅粉球団；
(4)把微硅粉球団放入氣氛爐內(nèi)進(jìn)行焙燒，得到抗壓強(qiáng)度與密度都滿足還原要求的微娃粉球團(tuán)；
(5)將焙燒后的微硅粉球団放入熔煉爐內(nèi)進(jìn)行還原熔煉。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案
所述步驟(2)的微硅粉與石英礦、木炭和煙煤的摩爾比為I: (0. 5 I): (0. 8 I. 2):(I. 2 I. 6)，粘結(jié)劑硅酸鈉的加入量占混合料總質(zhì)量的3 10% ;每IOOg混合料中加入的水為15 25ml。所述步驟(4)球團(tuán)焙燒，是在一定的溫度變化梯度下完成，焙燒溫度為500 1000°C，保溫時(shí)間為I 5h ;焙燒時(shí)，需在還原性氣氛內(nèi)進(jìn)行。
所述步驟(5)熔煉爐為中頻感應(yīng)爐或真空熔煉爐，還原熔煉的溫度為1600 1900。。。本發(fā)明以微硅粉作為原料，通過(guò)混料、壓制、燒結(jié)、還原熔煉等過(guò)程使微硅粉作為原料重新返回到エ業(yè)硅生產(chǎn)中，實(shí)現(xiàn)了的微硅粉資源化利用，不但可以解決エ業(yè)硅生產(chǎn)企業(yè)微硅粉堆積造成資源浪費(fèi)以及環(huán)境污染的問(wèn)題，提高企業(yè)產(chǎn)能，降低生產(chǎn)成本，而且對(duì)我國(guó)エ業(yè)硅冶金技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展將具有不小的推動(dòng)作用。本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)1)采用粘接劑硅酸鈉，粘結(jié)效果好，微硅粉球團(tuán)抗壓強(qiáng)度大，并且從源頭減少了雜質(zhì)的進(jìn)入，提高產(chǎn)品純度；2)直接以微硅粉作為原料，實(shí)現(xiàn)了微硅粉的還原熔煉，并運(yùn)用到エ業(yè)硅生產(chǎn)中，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益；3)本發(fā)明エ藝簡(jiǎn)單，采用的原料價(jià)格低廉并且來(lái)源廣泛，環(huán)保，能耗低。



圖I為本發(fā)明的エ藝流程圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一
I、把石英礦、木炭、煙煤以及新型有機(jī)粘結(jié)劑硅酸鈉分別進(jìn)行破碎處理，破碎后物料的粒度為20 IOOum02、把破碎后獲得一定粒度的石英礦、木炭以及煙煤等物料與微硅粉按照一定的摩爾比例進(jìn)行混合，同時(shí)加入新型有機(jī)粘結(jié)劑硅酸鈉，混合時(shí)加入水15ml，混合5min得到混合料。微硅粉與石英礦、木炭以及煙煤的摩爾比為1:0.5:0.9:1.2?；旌狭系目傎|(zhì)量為IOOg,粘結(jié)劑硅酸鈉的用量占混合料總質(zhì)量的3 %。3、把混合料放入模具內(nèi)進(jìn)行壓制成型，壓制壓カ為5t，在恒定壓力下保持IOmin后卸壓，把所得的微硅粉球団放入氣氛爐內(nèi)進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為500°C，保溫2h。4、將焙燒后的微硅粉球団放入熔煉爐內(nèi)進(jìn)行還原熔煉，熔煉溫度為1700°C。熔煉結(jié)束后將所得金屬硅進(jìn)行分析，微硅粉的還原率達(dá)到了 80%。實(shí)施例ニ
I、把石英礦、木炭、煙煤以及新型有機(jī)粘結(jié)劑硅酸鈉分別進(jìn)行破碎處理，破碎后物料的粒度為60 150 u m。2、把破碎后獲得一定粒度的石英礦、木炭以及煙煤等物料與微硅粉按照一定的摩爾比例進(jìn)行混合，同時(shí)加入新型有機(jī)粘結(jié)劑硅酸鈉，混合時(shí)加入水17. 5ml，混合15min得到混合料。微硅粉與石英礦、木炭和煙煤的摩爾比為1:0. 6:1. 0:1. 3 ;混合料的總質(zhì)量為100g，粘結(jié)劑的用量占總質(zhì)量的5%。3、把混合料放入模具內(nèi)進(jìn)行壓制成型，壓制壓カ為10t，在恒定壓力下保持IOmin后，卸壓后把所得的微硅粉球団放入氣氛爐內(nèi)進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為700°C，保溫2h。4、將焙燒后的微硅粉球団放入熔煉爐內(nèi)進(jìn)行還原熔煉，熔煉溫度為1700°C。熔煉結(jié)束后將所得金屬硅進(jìn)行分析，微硅粉的還原率達(dá)到了 82. 50%。實(shí)施例三
I、把石英礦、木炭、煙煤以及新型有機(jī)粘結(jié)劑硅酸鈉分別進(jìn)行破碎處理，破碎后物料的粒度為50 170 iim。2、把破碎后獲得一定粒度的石英礦、木炭以及煙煤等物料與微硅粉按照一定的摩爾比例進(jìn)行混合，同時(shí)加入新型有機(jī)粘結(jié)劑硅酸鈉，混合時(shí)加入水20ml，混合25min得到混合料。微硅粉與石英礦、木炭和煙煤摩爾比為1:0.9:1. 1:1. 5，混合料的總質(zhì)量為100g?；旌狭系目傎|(zhì)量為100g，粘結(jié)劑的用量占總質(zhì)量的6%。3、把混合料放入模具內(nèi)進(jìn)行壓制成型，壓制壓カ為7t，在恒定壓力下保持IOmin后，卸壓后把所得的微硅粉球団放入氣氛爐內(nèi)進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為900°C，保溫3h。4、將焙燒后的微硅粉球団放入熔煉爐內(nèi)進(jìn)行還原熔煉，熔煉溫度為1700°C。熔煉結(jié)束后將所得金屬硅進(jìn)行分析，微硅粉的還原率達(dá)到了 84. 10%。實(shí)施例四
I、把石英礦、木炭、煙煤以及新型有機(jī)粘結(jié)劑硅酸鈉分別進(jìn)行破碎處理，破碎后物料的·粒度為20 300 u mo2、把破碎后獲得一定粒度的石英礦、木炭以及煙煤等物料與微硅粉按照一定的摩爾比例進(jìn)行混合，同時(shí)加入新型有機(jī)粘結(jié)劑硅酸鈉，混合時(shí)加入水17. 5ml，混合IOmin得到混合料。微硅粉與石英礦、木炭和煙煤摩爾比為1:1. 0:1. 2:1. 6，混合料的總質(zhì)量為100g，粘結(jié)劑的用量占總質(zhì)量的10%。3、把混合料放入模具內(nèi)進(jìn)行壓制成型，壓制壓カ為6t，在恒定壓力下保持IOmin后，卸壓后把所得的微硅粉球団放入氣氛爐內(nèi)進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為900°C，保溫5h。4、將焙燒后的微硅粉球団放入熔煉爐內(nèi)進(jìn)行還原熔煉，熔煉溫度為1700°C。熔煉結(jié)束后將所得金屬硅進(jìn)行分析，微硅粉的還原率達(dá)到了 81. 50%。
權(quán)利要求
1.一種還原熔煉微硅粉的方法，其特征在于步驟為 (1)把石英礦、木炭、煙煤及粘接劑硅酸鈉分別破碎成粒度為20 300μ m ; (2)把破碎后的石英礦、木炭 以及煙煤與微硅粉按照一定的摩爾比例進(jìn)行混合，同時(shí)加入粘結(jié)劑硅酸鈉得到混合料；在混合過(guò)程中緩慢加入水，混合時(shí)間為5 30min ； (3)把混合料放入模具內(nèi)進(jìn)行壓制成型，壓制壓力為5 25t，在恒定壓力下至少保持IOmin時(shí)間后卸壓得到微硅粉球團(tuán)； (4)把微硅粉球團(tuán)放入氣氛爐內(nèi)進(jìn)行焙燒，得到抗壓強(qiáng)度與密度都滿足還原要求的微娃粉球團(tuán)； (5)將焙燒后的微硅粉球團(tuán)放入熔煉爐內(nèi)進(jìn)行還原熔煉。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于步驟(2)的微硅粉與石英礦、木炭和煙煤的摩爾比為I: (O. 5 I): (O. 8 I. 2): (I. 2 I. 6)，粘結(jié)劑硅酸鈉的加入量占混合料總質(zhì)量的3 10% ;每IOOg混合料加入的水為15 25ml。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述步驟(4)球團(tuán)焙燒，是在一定的溫度變化梯度下完成，焙燒溫度為500 1000°C，保溫時(shí)間為I 5h ;焙燒時(shí)，需在還原性氣氛內(nèi)進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述步驟(5)熔煉爐為中頻感應(yīng)爐或真空熔煉爐，還原熔煉的溫度為1600 1900°C。
全文摘要
一種還原熔煉微硅粉的方法，把石英礦、木炭、煙煤以及粘接劑硅酸鈉按照工藝的要求破碎到一定的粒度，把破碎后的物料與微硅粉進(jìn)行混合，同時(shí)加入粘接劑硅酸鈉，在混合過(guò)程中緩慢加入水，把混合料放入模具內(nèi)進(jìn)行壓制成型，卸壓得到形狀大小合適的微硅粉球團(tuán)，把微硅粉球團(tuán)放入氣氛爐內(nèi)進(jìn)行焙燒，將焙燒后的微硅粉球團(tuán)放入熔煉爐內(nèi)進(jìn)行還原熔煉。本發(fā)明以硅工業(yè)粉塵為原料，通過(guò)還原熔煉直接返回到工業(yè)硅冶煉中，解決了硅冶金工業(yè)中粉塵的污染問(wèn)題，同時(shí)增大了產(chǎn)量，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)C01B33/025GK102786054SQ20121032769
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月7日
發(fā)明者和曉才, 崔濤, 徐亞飛, 徐慶鑫, 李懷仁, 李永剛, 楊大錦, 謝剛, 陳家輝 申請(qǐng)人:昆明冶金研究院