Способ изготовления брикетов для получения кремния, карбида кремния или ферросилиция в низкошахтных электроплавильных печах Советский патент 1992 года по МПК C01B33/02 

Изобретение относится к металлургии, в частности к способу изготовления брикетов для получения кремния, карбида кремния или ферросилиция в низкошахтных электроплавильных. печах.

Цель изобретения - упрощение процесса при обеспечении высокого качества брикетов за счет снижения загрязнения.

Пример. Способ осуществляют с использованием заготовок, содержащих 35-65 масД кварцевого песка с удельным весом 1,-1,6 г/см3. Насыпной вес кварцевого песка составляет 1,2 г/см3 - 1,1 г/см3.

Способ осуществляют на установке, содержащей устройство для формования заготовок из кварцевого песка, карбюризатора и битумного связующего, устройство для термообработки заготовок, выполненное в виде вращающейся трубчатой печи, которую оОогревлют с

сь с& оо

с

помощью горелки с факелом, направленным внутрь печной камеры.

В печи размещают слой кварцевого песка для погружения заготовок. Этой слой находится на уровне ниже расположения горелки. В печи имеется рециркуляционное устройство для кварцевого песка, соединенное с входом и выходом печи. Песок от заготовок отделяют с помощью грохота. Отсеянный кварцевый песок в нагретом состоянии используют повторно путем подачи на вход печи. Перед термообработкой проводят предварительное приготов ление смеси с помощью вращающихся трубчатых смесителей и охладителя.

Смесь готовят следующим образом.

Нефтяной кокс подают в первый смеситель , выложенный пластинками кар- бида кремния. Нефтяной кокс содержит 6-10% воды, поэтому в первом смесителе пооводят его сгущение и нагревание. Оно выполняется с помощью части кварцевого песка, который применяют в качестве теплоносителя во вращающейся печи. Этот песок имеет температуру 500°С. Испарение воды и обогрев требуют таких затрат энергии, чтобы примерно при равных количествах нефтяного кокса и кварцевого песка устанавливалась конечная температура около 15С° С. Если эта температура слишком низка для последующей операции, при которой подмешивают связующее, то газ, выходящий из вращающейся печи можно пропускать через первый смеситель, где он отдает телло и насыщается выгаром. Этот отходящий газ имеет температуру примерно 650°С. Благодаря малому содержанию кислорода (менее 1,5%) этот газ может сделать инертной атмосферу первого смесителя. Тем самым предотвращаются опасные ситуации, которые могли бы возникнуть из-за пылевидного нефтяного кокса.

После прохождения первого смесителя через фильтр с вибрационным слоем, заполненным нефтяным коксом или

кварцевым песком, этот газ подают в дымовую трубу. Смесь песка с нефтяным коксом, имеющую температуру около 200°С, подают во второй смеситель, в котором : происходит разбрызгивание связующего с температурой 180-200 С. Это связующее может представлять собой нефтяной пек. Температуру выбирают такой, чтобы вязкость была достаточно низка для предотвращения слиto

25

в-15

20и, 4- . ь .,

м711668

пания и обеспечения равномерного распределения в смеси твердых веществ. Этот смеситель также, как и с первый, выкладывают пластинками карбида кремния в иелях поелотвращения загрязнения смешиваемого продукта посторонними примесями. Смесь, выходящая из второго смесителя, имеет высокую температуру и для предотвращения ее налипания на детали пресса проводят охлаждение смеси на 30-5П°С в зависимости от связующего. Холодильник также футеруют пластинками из карбида кремния. Охлаждение проводят противоточным воздухом. Смесь подают на пресс, где проводят формование и регулируемый обдув. С пресса заготовки подают в устройство для термообработки, где обеспечивается отверждение, сопровождающееся дегазацией и предварительным коксованием связующего и нефтяного кокса в брикете.

Способ .осуществляют следующим образом.,

. Вращающуюся трубчатую печь заполняют кварцевым песком по объему менее чем 50%. Затем проводят нагрев., Начиная с 250°С, связующее начинает выделять тяжелые углеводороды. Этот процесс длится, в основном, до 50ЛС. Заполнение кварцевым песком состоит из двух компонентов: доли горячего кварцевого песка, возвращаемого в цикл, и доли свежего песка. Порция свежего песка влияет на производительность процесса, так как чем выше часовая производительность выпуска брикетов, тем больше требуется свежего песка. Процесс термообработки организуют так, чтобы предотвращалось повышение температуры нагретых газов выше 800°С преимущественно при прямоточном режиме. Обработка заготовок погружением в слой кварцевого песка возможно только при правильном выборе удельного веса заготовок. В зависимости от доли кварцевого песка и давления прессования заготовки формуют с удельным весом 1,35-1,55 г/см3. За счет регламентированного соотношения удельных весом заготовок и песка достигаются необходимые условия дегазации заготовок и предохранение их от выгорания.

Описываемый технологический процесс позволяет проводить связывание покрытого кварцевого песка в готовом

30

(5

40

50

55

1

брикете, что, в свою очередь, позволяет эффективно использовать получаемые брикеты в низкошахтных электроплавильных печах при восстановлег

НИИ.

После прохождения кварцевого песка и готовых брикетов, полученных из заготовок, через вращающуюся печь их отделяют друг от друга просеиванием, Брикеты попадают в бункер, защищенный от действия кислорода. Необходимую для дальнейшего производства часть кварцевого песка подают в первый смеситель и смешивают с нефтяным коксом и процесс повторяют. Для производства кремния составы брикетов имеют мольное отношение кварцевого песка к углероду . Для получения карбида.кремния можно выбирать соотношение кварцевого песка к углероду как 1:3.

Описываемая технология проста в реализации, так как не требует слож- ного прессового и печного обору- дования для горячего прессования. Предлагаемый способ позволяет исключить нежелательное загрязнение брикетов посторонними примесями и обеспечивает получение брикетов, удовлетворяющих химическим и физическим требованиям, предъявляемым к таким брикетам при производстве материалов на основе кремния.

Формула изобрете-ния

1. Способ изготовления брикетов для получения кремния, карбида кремния или ферросилиция в низкошахтных электроплавильных печах, включающий смешивание кварцевого песка, карбюризатора и битумного связующего, формование заготовок и термообработку, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса при обеспечении высокого качества брикетов за счет снижения загрязнения, заготовки формуют с .насыпным весом, превышающим насыпной вес кварцевого песка, а термообработку осуществляют во вращающейся трубчатой печи после формования с размещением заготовок в засыпке из кварцевого песка.

2.Способ поп.1,отличающ и и с я тем что1 заготовки формую из смеси, содержащей мас.% кварцевого песка, и с удельным весом 1 ,- ,6 г/см3 .

3.Способ поп.1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что при термообработке во вращающейся трубчатой печи заготовки размещают в засыпке изолированно, причем объем кварцевого песка вдвое превышает объем пустот свободно насыпанных заготовок.

k. Способ по п.1, о т л и.ч а ю- щ и.и с я тем, что термообработку во вращающейся трубчатой печи ведут при нагреве слоя засыпки до 500°С,

5. Способ по п.1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что засыпку нагрето

го кварцевого песка используют многократно с частичным возвратом на каждый следующий цикл термообработки во вращающейся трубчатой печи и подпиткой свежей порцией песка.

6.Способ по п.1, отличаю-., щ и и с я тем, что при термообработке во вращающейся трубчатой печи температуру на входе в нагреваемый объем поддерживают равной 200°С, а на выходе 500°С.

7.Способ по п.5, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что возврат засыпки

осуществляют до образования на частицах кварцевого песка твердой углеродной оболочки.

8.Способ по п.5, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что возврат засыпки

осуществляют в среднем три раза.

9.Способ по п.1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что в качестве карбюризатора берут нефтяной кокс.

10. Способ по п. 1 , о т л и ч.а ю- щ и и с я тем, что в качестве битумного связующего берут нефтяной пек.

11. Способ по п.1, о т ли ч а ю- щ и и с я тем, что формование заго- товок проводят путем прессования на прессе.

Изобретение относится к металлургии, в частности к способу изготов ления брикетов для получения кремния карбида кремния и ферросилиция в низкошахтных электроплавильных печах. , Целью изобретения является упрощение процесса прц обеспечении высокого качества брикетов за счет снижения загрязнения. Из смеси кварцевого песка, карбюризатора и битумного связующего прессуют заготовки. Насыпной вес сформированных заготовок должен превышать насыпной вес кварцевого песка. Заготовки подвергают термообработке во вращающейся трубчатой печи в засыпке из кварцевого песка. Заготовки формуют из смеси, содержащей масД кварцевого песка, и с удельным весом 1,-1,6 г/см3. Термообработку проводят при нагреве слоя засыпки до 500°С. В предложенном способе заготовки, сформованные без применения горячего брикетирования с помощью битумного связующего и имеющие сравнительно низкую прочность в непросушенном состоянии, удовлетворительно отверждаются во вращающейся печи и готовые брикеты соответствуют всем физическим и химическим требованиям. 1 Г) з.п. ф-лы. (Л с