Способ получения ферросилиция Советский патент 1987 года по МПК C22B4/06 

11329623

Изобретение относится к производн ( п

ству ферросплавов, конкретно к получению ферросилиция из материала, содержащего двуокись кремния, восстанавливающего агента и материала, содержащего железо, путем прямого восстановления двуокиси кремния и одновременной реакции между кремнием и железом.

Целью изобретения является упрощение и удещевление процесса.

Способ осуществляют следующим образом.

Порошкообразный материал, содержащий двуокись кремния, и материал, содержащий железо, и/или восстановитель вводят с помощью несущего газа в плазму, генерируемую плазмотроном, посредством которой указанная смесь попадает в реакционную зону, образованную твердым кусковым восстановителем, непрерывно подаваемым на колошник печи со скоростью, равной его расходу в реакционной зоне.

Использование предлагаемых jiopoui- кообразных исходных материалов делает более легким и менее дорогим выбор исходных материалов двуокиси

кремния. Процесс также нечувствителен зо который превращается в кускообразный

к электрическим свойствам исходного материала, что облегчает выбор восстанавливающего агента. Кроме того, постоянный избыток восстанавливающего агента гарантирует, что образовав- щество при получении чрезвычайно вы- шийся SiO будет немедленно восстанов- сокочистого ферросилиция, так что в лен до Si.

при помощи добавки связующего, состоящего из С и Н, а возможно также О, например сахарозы.

Предлагаемый способ имеет преимукачестве исходных материалов может быть использована чрезвычайно чистая двуокись кремния и восстанавливаю1ций

В качестве материала, содержащего двуокись кремния, предпочтительно используется кварцевый песок и подается вместе с исходным железным материалом (железо в виде стружки, таблетки губчатого железа, гранулированное железо). Микротаблетки кварца и угольной пыли особенно подходят в качестве исходного кремниевого материала и даже для углерода. Однако в качестве исходного материала могут также использоваться железо- gQмом SiOj,

содержащие материалы, например каль- Предлагаемый способ позволяет всю

цинированные пириты, содержащие при-реакцию сконцентрировать в огранимсрно 66% Fe в виде оксидов, и дру-ченной зоне в непосредственной блигис материалы, содержащие оксид желе-зости от фурмы, что дает возможность

ча, так как эти оксиды восстанав- гивдются одновременно с восстановле- nHi M днуокиси кремния до кремния. Также иозможны смеси оксидов Fe и Si OF(0-SiO - файалит) .

Вводимый восстанавливающий агент может представлять собой углеводороды, например природный газ, угольную пыль, порошкообразный древесный уголь нефтяной кокс, который может быть очищен,.и коксовую мелочь.

Требуемая для процесса температура легко может контролироваться коли- чеством электроэнергии, подаваемой с единицей плазмы, так что могут поддерживаться оптимальные условия для наименьших потерь SiO.

Так как реакционная камера окру- жена по-существу со всех сторон восстанавливающим агентом в кускообраз- ном виде, то эффективно предотвращается повторное окисление SiO.

Твердьш восстанавливающий агент (кокс, древесный уголь и/или нефтяной кокс) в кускообразном виде непрерывно подается в зону реакции по мере его расходования.

Используемая в процессе плазма состоит предпочтительно из использующегося повторно в процессе газа |реакционной зоны. Твердый восстанавливающий агент может также представлять собой порошкообразный материал.

щество при получении чрезвычайно вы- сокочистого ферросилиция, так что в

при помощи добавки связующего, состоящего из С и Н, а возможно также О, например сахарозы.

Предлагаемый способ имеет преимущество при получении чрезвычайно вы- сокочистого ферросилиция, так что в

качестве исходных материалов может быть использована чрезвычайно чистая двуокись кремния и восстанавливаю1ций

Q агент с очень низким содержанием примесей. Так как газовая система замкнутая, то используемый в процессе газ повторно используется, и таким образом может быть использована вся

5 энергия. Кроме того, количество га- , зов значительно меньше, чем в нормальном процессе получения FeSi. В принципе целиком исключены окисление SiO и проблема пыли, вызванная ды

значительно ограничить высокотемпературный объем процесса (при известном способе восстановительные реакции продолжительны и распространяются на большой объем печи).

Благодаря такой схеме процесса со всеми реакциями, имеющими место в одной реакционной зоне в коксовой шахте непосредственно перед плазмотроном, реакционная зона может поддерживаться при чрезвычайно высоком и контролируемом температурном уровне. Это способствует осуществлению реакции

SiOj + 2С

Si + 2СО.

Все реагирующие вещества (SiO,, SiO, Sic, Si, С, со) присутствуют в реакционной зоне одновременно и вещества SiO и SiOo , получающиеся в не- больщих количествах, немедленно реагируют следующим образом:

SiO + С - Si + СО, Sic + SiO - 2Si + COj

2SiC + SiOj 3Si + 2CO.

При этом жидкий кремний взаимодействует с жидким железом, содержащимся в реакционной зоне, а газообразный СО покидает зону реакции.

Приме р 1. Эксперимент проводят в половинном масштабе. В качестве исходного материала, содержащего двуокись кремния, исполр,эуют морскор песок с размером частиц меньше 1,0мм в качестве исходного железного материала - железную стружку. Реакционна зона состоит из кокса. В качестве восстанавливающего агента используют пропан (LPG), в качестве несущего газа и плазмы - промытый восставав- пинающий газ, состоящий из СО и Нл. Электрическая мощность 1000 кВт. Исходные материалы подают по 2,5 кг SiOj и 0,4 кг Fe в 1 мин, а восстанавливающий агент - 1,5 кг углерода в 1 мин.

Во время эксперимента произведено около 500 кг ферросилиция, содержащего 75% Si. Общие затраты электроэнергии примерно 10 кВт-ч/кг полученного ферросилиция.

Редактор И. Николайчук

Составитель Т. Морозова Техред М.Ходанич

Заказ 3500/59 Тираж 604

ВНИНПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

.Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

0

0

5

Так как эксперимент проведен в относительно небольшом масштабе, тепловые потери значительны. Однако потери электроэнергии могут быть значительно уменьшены при помощи регенерации газа, а потери тепла значительно меньше на установке большего размера.

П р и м е р 2. Производят ферросилиций при использовании порошкообразного оксида железа в качестве железосодержащего исходного материала и в условиях примера 1. Получают 5 300 кг ферросилиция, содержащего 75% Si. Средние затраты электроэнергии примерно 11 кВт ч/кг полученного ферросилиция. Формула изобретения

1. Способ получения ферросилиция из исходного материала, содержащего двуокись кремния, восстановитель и железосодержащий материал, путем прямого восстановления двуокиси кремния и сплавления его с железом, о т- л и чающийся тем, что, с целью упрощения и удешевления процесса, его осуществляют в шахтной плазменной печн, при этом порошкообразную смесь двуокиси кремния, железосодержащего материала и/или восстановителя инжектируют в газовую плазму, генерируемую плазмотроном, посредством которой указанную смесь подают в реакционную зону, образо- твердым кусковым восстановителем, непрерывно подаваемым на колошник печи со скоростью, равной его расходу в реакционной зоне.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве плаз- мообразующего газа используют газ, отбираемый из реакционной камеры.

3.Способ ПОП.1, отличающийся тем, что в качестве вводи- мого в плазму восстановителя используют порошкообразный древесный уголь нефтяной кокс или углеводороды в газообразном или жидком виде, такие как природный газ, пропан, легкий бензин.

0

5

0

5

Корректор В.Бутяга

Подписное

Изобретение относится к производству ферросплавов, конкретно к . получению ферросилиция путем прямого восстановления двуокиси кремния.Цель изобретения - упрощение и удешевление процесса. Способ осуществляют в щахтной плазменной печи. Порошкообразную смесь двуокиси кремния, железосодержащего материала и/или восстановителя инжектир5тот в газовую плазму, генерируемую плазмотроном, посредством которой указанная смесь попадает в реакционную зону, образованную твердым кусковым восстановителем, непрерывно подаваемым на колошник печи со скоростью, равной его расходу в реакционной зоне. Газ из реакционной зоны циркулирует по замкнутому контуру и используется в качестве плазмообразующего. В качестве вводимого в йлазму восстановителя используют порошкообразный древесный уголь, нефтяной кокс или углеводороды в газообразном или жидком виде. Использование порошкообразных исходных материалов упрощает и удешевляет процесс получения ферросилиция.2 з.п. ф-лы. § СО С