СПОСОБ ВЫПЛАВКИ КРЕМНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ Российский патент 1997 года по МПК C22B5/02 C01B33/00 

Изобретение относится к металлургии, а точнее к электротермическому получению кремния и его сплавов.

Известен способ выплавки кремния и его сплавов, включающий в себя загрузку кварцита и углеродистых восстановителей в руднотермическую печь, карботермическое восстановление кремния, периодический выпуск жидкого кремния в ковш или изложницу и охлаждение кремния (Рагулина Р.И. Емлин Б.Н. Электротермия кремния и силумина. М. Металлургия, 1972, с.240). При этом качество выпускаемого кремния, т. е. содержание лимитируемых примесей (ГОСТ 21169-69) железа, алюминия и кальция определяется качеством используемого сырья и материалов, т.е. от содержания лимитируемых примесей в кварците, углеродистых восстановителей, электродах. Примеси этих элементов, определяющих качество, находится в кремнии в виде силицидов и не удаляются в процессе доведения кремния до товарных фракций дробления. Повышение качества кремния возможно только за счет удаления этих примесей химическим путем.

Цель изобретения повышение качества кремния, т.е. снижение содержания вредных примесей за счет связывания железа, алюминия и кальция с хлором в расплаве и удаление хлоридов путем растворения в воде.

Цель достигается тем, что после карботермического восстановления в процессе выпуска из печи в жидкий кремний вводят хлориды щелочных металлов в количестве 5-10% от массы выпускаемого кремния, после охлаждения кремний дробят на товарные фракции и затем промывают дробленый кремний водой.

Подача хлоридов щелочных металлов в жидкий кремний во время выпуска из печи с целью связывания железа, алюминия и кальция и удаление хлоридов из кремния в воде путем промывки является отличием от прототипа и обуславливает новизну предлагаемого технического решения.

Подача хлоридов щелочных металлов в количестве 5-10% от массы выпускаемого из печи кремния в процессе карбовосстановительной плавки кремния и его сплавов соответствует критерию "существенные отличия".

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

На промышленной печи мощностью 25 МВА, выплавляющей кремний, исследовалась зависимость содержания в кремнии железа, алюминия и кальция от количества подаваемого хлорида натрия в жидкий кремний. Результаты исследований приведены в таблице.

Оптимальное количество солей щелочных металлов к кварциту соответствует вариантам N 5-8, что соответствует соотношению 5-10% хлорида натрия к количеству выпущенного из печи кремния, т.к. дает максимальное снижение содержания примесей в кремнии.

Количество хлоридов щелочных металлов менее 5% по отношению к выпущенному кремнию не дает существенного снижения содержания примесей в кремнии.

Количество хлоридов щелочных металлов более 10% по отношению к выпущенному кремнию не дает существенного снижения содержания примесей в кремнии, т. к. ведет к побочному влиянию хлоридов щелочных металлов снижению температуры жидкого кремния в ковше или изложнице, что ведет к ухудшению перемешивания кремния с хлоридами щелочных металлов, а следовательно, уменьшению количества прореагировавших хлоридов щелочных металлов.

Использование: электротермическое получение кремния и его сплавов. Сущность изобретения: повышение качества кремния осуществляют за счет перевода силицидов железа, алюминия и кальция в водорастворимое состояние во время выпуска кремния из печи в ковш или изложницу путем введения в жидкий кремний хлоридов щелочных металлов и последующей промывкой дробленого кремния водой. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Способ выплавки кремния и его сплавов, включающий загрузку кварцита и углеродистых восстановителей в руднотермическую печь, карботермическое восстановление кремния, периодический выпуск жидкого кремния в ковш или изложницу и охлаждение, отличающийся тем, что при выпуске из печи в жидкий кремний вводят хлориды щелочных металлов в количестве 5 10% от массы выпускаемого кремния и после охлаждения кремний дробят на товарные фракции. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после дробления товарные фракции кремния промывают водой.