Способ получения кремния Советский патент 1993 года по МПК C01B33/02 

Изобретение относится к области получения кремния технической чистоты.

Целью изобретения является повышение производительности электропечи и извлечения кремния в готовый продукт.

Поставленная цель достигается тем, что в Способе получения кремния, включающем смешение кварцита с углеродсодержащим восстановителем, подачу шихты на колошник электродуговой печи и восстановительную плавку, периодически через каждые 1,5-2,0 ч на поверхность колошника между электродами дополнительно подают углеродсодержащий восстановитель в количестве 200-600 кг.

Техническая сущность предлагаемого технического решения заключается в следующем.

В процессе работы трехэлектродной печи при выплавке кремния и в процессе подачи шихты требуемого состава равномерно во все зоны колошника в его центре часто образуются настыли с повышенным содержанием S102. в результате чего ухудшается газопроницаемость центральной рабочей зоны колошника, т.е. образуется мертвая зона, в которой снижен или полностью отсутствует сход шихты в высокотемпературные зоны внутри ванны. Все это приводит к тому, что в центральной части ванны процесс восстановления кремния идет крайне неравномерно и, следовательно, неэффективно.°

Данная ситуация характерна практически для всех печей, производящих кремний.

Повысить газопроницаемость и эффективность восстановления кремния в центре колошника можно либо путем механического разрушения настыли, либо химическим способом.

Механическое разрушение затруднено вследствие особенностей конструкции печи и обслуживающей ее техники.

Разрушение настыли химическим способом путем активизации реакции восстановления наиболее перспективно.

В предложенном способе разрушение настыли достигается за счет подачи в центр колошника чистого углеродистого материала, который, реагируя с материалом настыли, содержащим повышенное количество SiOa. разрушает ее, в результате чего повышается газопроницаемость цонтря колошника.

Ј

00

о

00

00

Сравнение заявляемого способа не только с прототипом, но и другими решениями в данной области техники и смежных областях не выявило признаковусходных с отличительными признаками в заявляемом техническом решении, которые в совокупности с известными признаками позволяют достичь технико-экономических показателей более высокого уровня,а именно:

- повысить производительность печи по выпуску кремния в среднем на 20-30 кг/час;

- повысить извлечение кремния в готовый продукт на 1,5-2% относительно прототипа;

- снизить энергетические затраты.

П р и м е р. На колошник руднотермиче- ской печи мощностью 25 МВД по обычной технологии подавали шихту стандартного состава: кварцита - 600 кг, древесного угля - 110 кг, нефтекокса - 60 кг, каменного угля - 220 кг, древесной щепы - 600 .кг. Примерно через каждые полтора часа центр колошника между электродами спекался и образовывалась настыль, которая снижала газопроницаемость зоны, в результате чего эффективность процесса восстановления падала, С помощью загрузочной машины в центр колошника между электродами подавали порцию углеродистого материала оптимального и качественного состава в количестве 400 кг. Причем время между загрузками углеродистого материала в центр колошника между электродами составляло 1.5-2,0 часа. В процессе плавки углерод восстановителя эффективно реагировал с окис- лами настыли, в результате чего она разрушалась и газопроницаемость шихты в этой области резко повышалась, а вместе с ней и эффективность процесса восстановления кремния.

В качестве углеродистого материала использовали навеску из 400 кг шихты, которая а пропорции включала древесный уголь - 120 кг, нефтяной кокс - 60 кг, каменный угоЛь - 280 кг и древесную щепу - 300 кг, Следующая порция аналогичного количества и качества подавались через один и тот же промежуток времени.

В таблице проведены результаты испытаний.

Наилучшие результаты достигнуты при подаче углеродистого материала в пределах 200-600 кг.

0

При меньших количествах ( 200 кг) подаваемого углеродистого материала не достигается разрушение настыли и потери монооксида кремния практически не снижаются.

При больших количествах ( 600 кг) происходит чрезмерный перерасход дорогосто- ящего углеродистого восстановителя, падает электросопротивление в этой зоне колошника, увеличивается доля электрического тока, проходящего через материал, что повышает расход электроэнергии, а прирост производительности незначителен.

Периодичность подачи углеродистого 5 материала через 1.5-2,0 часа определена на основании опытных данных. Замечено, что максимальные размеры настыль имеет через 1,5-2,0 часа, т.е. с момента, когда происходила последняя загрузка углеродистого материала в центр колошника. В этот период процесс восстановления в этой зоне резко снижался. При запредельных значениях нижнего по времени предела, например через 1,3 часа, процесс восстановления продолжается, но идет значительно хуже. Подача углеродистого материала в этот период приводит только к увеличению расхода восстановителя вследствие его повышенного выгорания. При запредельных значениях верхнего по времени предела более 2 часов, например, через 2,2 часа, процесс восстановления в центральной зоне практически прекращается.л

Таким образом, предлагаемый способ позволяет по сравнению с известным повысить производительность печи в среднем на 20-30 кг/ч и извлечение кремния в готовый

0

5

0

5

0

продукт на 1,5-2%.

Формула изобретения

Способ получения кремния, включающий смешение кварцита с углеродсодержа- щим восстановителем, подачу шихты на колошник электродуговой печи и восстановительную плавку, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности печи и извлечения кремния в готовый продукт, периодически через каждые 1,5- 2,0 ч на поверхность колошника между электродами дополнительно подают угле- родсодержащий восстановитель в количестве кг.

Продолжение таблицы

Сущность изобретения: смешивают кварцит с углеродсодержащим восстановителем, подают шихту на колошник электродуговой печи и осуществляют плавку. Через каждые 1,5-2,0 ч на поверхность колошника между электродами дополнительно подают углеродсодержащий восстановитель в количестве 200-600 кг. 1 табл.