Брикетированная шихта для выплавки кремния технического Российский патент 2023 года по МПК C01B33/25 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству кремния восстановительной плавкой кремнеземсодержащих материалов в рудотермических печах.

В настоящее время при производстве технического кремния в рудовосстановительных печах образуется значительное количество мелкодисперсных отходов, в т.ч. пыль газоочистки (микрокремнезем). Размер частиц микрокремнезема от 100 до 600 нм. В технологическом процессе этот материал не принимает участие из-за высокой дисперсности, т.к. выносится из печи отходящими газами, не успев вступить в реакцию. Окускование (брикетирование) этих материалов позволяет возвращать их в технологический процесс.

Известен способ получения кристаллического кремния, предусматривающий использование брикетированной шихты, состоящей из кремнеземсодержащего сырья и лигнина в качестве связующего (RU 2036144, МПК С01 В 33/025, опубл. 27.05.1995).

Известен способ получения кристаллического кремния, в котором в состав шихты вводят брикеты, изготовленные из смеси пыли газоочистки с сульфитно-спиртовым щелоком (А.С. СССР №1344735, С01В 33/02, 1987).

Известен способ подготовки брикетированной шихты для выплавки кремния, включающий смешение кремнезем-углеродсодержащих материалов и каменноугольного пека в количестве 19-33 мас. %, нагревание смеси до 180-245°С со скоростью 18-27 град/мин и брикетирование (А.С. СССР №1666443, С01В 33/02, 1991)

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является брикетируемая шихта, в состав которой входит кремнеземистая пыль, уловленная из отходящих газов электропечи, угольная и коксовая пыль, а также связующее, в качестве, которого используется раствор натриевой щелочи и кремниевого порошка. (RU 2049057, МПК С01 В 33/025, опубл. 27.11.1995)

Недостатком известных способов получение брикетированной шихты является слабая механическая прочность с брикетированного материала и также высокие энергетические затраты на производство брикетов.

Целью предлагаемого изобретения является получение прочного с брикетированного шихтового материала для выплавки кремния технического.

Поставленная цель достигается тем, что в составе брикетируемой шихты для выплавки кремния технического в качестве связующего применяется водный раствор карбоксиметилцеллюлозы. Предполагаемый состав смеси шихтовых материалов, масс. %: микрокремнезем (пыль газоочистки производства кремния) 58-60; коксовая пыль 40-42. Количество коксовой пыли определяется по стехиометрии SiO₂+3C в зависимости от содержания кремнезема и углерода в исходных материалах. Количество водного раствора карбоксиметилцеллюлозы 6-8% от массы смеси шихтовых материалов.

Перемешивание всех компонентов происходит одновременно. Водный раствор карбоксиметилцеллюлозы химически нейтрален к компонентам шихтовой смеси, что позволяет полноценно смочить объем шихты и сохранить ее физико-химические свойства. Брикетирование производят под давлением 29-31 МПа. После брикетирования сушка брикетов в естественных условиях, при температуре 22°С.

Разрушение брикетов при определении прочности методом 5-ного кратного сбрасывания с высоты 1,5 м составило не более 2%. Показатель механическая прочность не менее 420 кг на брикет, не менее 10 МПа (согласно требованиям к окускованным материалам в электротермическом производстве), плотность брикета составила 1,595 г/см³.

Таким образом, отличительным признаком заявленного решения является шихта, для производства кремния полученная брикетированием с применением в качестве связующего карбоксиметилцеллюлозы. Вышеизложенное позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемых технических решений критерию изобретения «новизна».

Брикетированная смесь может быть использована как компонент кусковой шихты для производства технического кремния.

По сравнению с используемой в промышленности кусковой шихтой, включающей древесный уголь и нефтяной кокс, применение брикетов из смеси микрокремнезема и коксовой мелочи позволит удешевить процесс выплавки кремния за счет снижение расхода дорогостоящих углеродистых восстановителей.

Источники информации

1. (RU 2036144, МПК С01В 33/025, опубл. 27.05.1995).

2. (А.С. СССР №1344735, С01В 33/02, 1987).

3. (А.С. СССР №1666443, С01В 33/02, 1991).

4. (RU 2049057, МПК С01В 33/025, опубл. 27.11.1995).

Изобретение относится к производству кремния восстановительной плавкой кремнеземсодержащих материалов в рудотермических печах. Предложена брикетированная шихта, содержащая (масс. %): микрокремнезем - пыль газоочистки производства кремния 58-60; коксовая пыль 40-42. В качестве связующего для брикетирования применяется водный раствор карбоксиметилцеллюлозы в количестве 6-8% от массы смеси шихтовых материалов. Технический результат – повышенная прочность предложенного брикетированного шихтового материала - не менее 420 кг на брикет, не менее 10 МПа, плотность брикета при этом 1,595 г/см³.

Брикетированная шихта для выплавки кремния технического, изготовленная из пыли газоочистки производства кремния 58-60% мас. и коксовой пыли 40-42% мас., в качестве связующего водный раствор карбоксиметилцеллюлозы в количестве 6-8% от массы смеси шихтовых материалов, что позволяет получить брикеты с показателями механической прочности, согласно требованиям к окускованным материалам в электротермическом производстве, не менее 420 кг на брикет, не менее 10 МПа, плотность брикета составила 1,595 г/см³.