Способ приготовления углеродсодержащих сырьевых брикетов Советский патент 1993 года по МПК C10L5/10 C10L5/16 C10L9/10 

Изобретение относится к способу приготовления сырьевых брикетов, в частности, для получения кремния или сплавов кремния в электрической низкошахтной печи.

В основу изобретения положена задача создать способ приготовления сырьевых брикетов для получения кремния или кремниевых сплавов в электрических низкошах- тных печах с получением таких заготовок, которые не только отвечают всем требованиям во время прохождения через низкошахтную печь в химическом и физическом плане, но, кроме того, отличаются хорошими характеристиками в течение длительного времени, в частности, не теряют свою прочность при транспг: ,тировке и хранении на открытом воздухе.

Для решения этой задачи предлагается применять в качестве содержащего пек связующего смесь из пека и спекающегося угля, которая имеет температуру выше 100°С и до 200°С, смешивают кварцевый песок и неспекающийся углеродный носитель со связующим при температуре смешиЕ)эния, лежащей в том же диапазоне, и при этой температуре смеси брикетируются заготовки и полученные полуфабрикаты подверга«

ОС GO

се

ч:

ос

ются термообработке, конечная температура которой выше 450°С.

Несмотря на высокое содержание в заготовках кварцевого песка, к заготовкам применяется технология известного брикетирования связующего. При этом работают такими же прессами для брикетирования и давлениями прессования от 1 до 2 хг/см2.

При применении указанных смесей связующих и соблюдении указанных параметров, изготовляемые брикеты из сырьевого материала отвечают всем требованиям, в том числе и характеристикам сохранности. Это в частности имеет место в том случае, если работают со смесью связующих в виде раствора (сплава) пек/уголь. В рамках изобретения речь идет о сплаве пек/уголь в том случае, если пек и спекаемый уголь одновременно переходят друг в друга в растворе и благодаря этому происходит проникновение обоих составляющих частей в новое легированное связующее.

8 частности, это легко сделать в том случае, если применяют достаточно мелкозернистый уголь. В брикетах из сырьевого материала сплав пек/уголь совершенно неожиданным образом является невосприимчивым в отношении диффундирующего воздуха и влажности.

В рамках изобретения имеются многочисленные возможности дальнейшего усовершенствования. Это дает особенно хорошие результаты, если кварцевый песок, неспекающийся носитель углерода и смесь связующего имеют при смешивании одинаковые температуры и предпочтительно работы осуществляют при температуре около 160°С.

Согласно изобретению термообработка может осуществляться, например, с помощью механической цепной колосниковой решетки, проходящей через соответствующую печь или соответствующую камеру, на которой укладываются заготовки в один слой или многослойно. Предпочтительная форма выполнения, согласно изобретению, отличается тем, что заготовки подвергаются упрочняющей обработке во вращающейся трубчатой печи. Можно обеспечить термообработку и высокую конечную прочность, если изготовить полуфабрикаты, удельный вес которых за счет регулирования соотношений смеси и уплотнений будет больше, чем насыпной вес кварцевого песка. И если эти полуфабрикаты подвергнуть термообработке в нагреваемой вращающейся трубчатой печи, заполненной кварцевым песком таким образом,, что термообрэбока полуфабрикатов будет происходить в слое кварцевого песка.

Кварцевый порошок должен иметь предпочтительно температуру от 500 до 530°С, в частности, по крэйней,мере, в зоне выгрузки Из вращающейся трубчатой печи.

При этом целесообразно так заполнить вращающуюся трубчатую печь кварцевым песком, чтобы объем кварцевого песка был больше, чем удвоенный объем пустот при сыпучем заполнении полуфабрикатов.

0 При оптимизации процесса, согласно изобретению, рекомендуется работать со связующей смесью, которая в пересчете на исходную смесь, из которой брикетируются полуфабрикаты, имеет, по меньшей мере, 7

5 мае. % пека в форме пека угольного и нефтяного происхождения, в частности, электродного пека и, по меньшей мере, 12 мае. % . мелкозернистым спекающимся углем.

Предпочитается работать со связующей

0 смесью, имеющей от 7 до 12 мае. % пека и от 12 до 14 мае. % мелкозернистого спекающегося угля.

Далее предпочтительно работать с исходной смесью, имеющей от 20 до 40 мас.%

5 кварцевого песка, связующей смесью и в остатке нефтяной кокс. Предпочтительно работать с кварцевым песком с зернистостью от 0,05 до 2,0 мм и нефтяным коксом с зернистостью ниже 2 мм, по меньшей мере

0 60% которой меньше 0,5 мм.

Полуфабрикаты из сырьевого материала, полученные согласно изобретению, характеризуются стойкостью при хранении и поведением в электрической низкошахтной

5 печи. Примешивание к исходной смеси мелкозернистых минеральных материалов также лежит в рамках изобретения.

За счет этого можно достичь активизации сырьевых брикетов, которая при темпе0 ратуре свыше 1500°С способствует восприятию нагрузки. Сырьевые брикеты, полученные согласно изобретению, могут применять также в купольной печи при получении чугуна, в частности, в качестве носи5 теля кремния или углерода.

Пример. Пример выполнения поясняется с noMOuibto графика, который приведен на чертеже. График имеет ось ординат, на которой указывается прочность на давление

0 сырьевого полуфабриката, и ось абсцисс, по которой откладывается время. Опыт 1.

Для того, чтобы изготовить сырьевые брикеты для получения кремния или спла5 BOB кремния в электрической низкошахтной печи смешивали:

38 мае. % кварцевого песка зернистостью 0,8-0,25 мм,

50 мае. % нефтяного кокса зернистостью 2 мм.

12 мае, % электродного пека при температуре 160°С.

Точка размягчения электродного пека составляла 90°С по Kalnes. После окончания процесса смешивания полученная таким образом исходная смесь имеет температуру 45°С.

Из той же исходной смеси после ее охлаждения до Ю5°С получали с помощью пресса брикеты в основном шарообразной формы диаметром 2 см, в частности, при давлении прессования, равном 1,5 т/см2. Полуфабрикаты подвергались упрочняющей термообработке во вращающейся трубчатой печи. Полученные сырьевые брикеты после хранения на открытом воздухе имели прочность под давлением, показанную на графике кривой а). В зоне прочности под давлением перед отклонением кривой а) вниз в электрической низкошахтной печи брикеты соответствовали всем требованиям в физическом и химическом отношении.

Опыт 2.

Во втором эксперименте сначала расплавляли весовую долю электродного пека, указанную в опыте 1 и 1,8 вес. % спекающегося угля, 80% которого имела зернистость между 0.1 и 0,2 мм при температуре около 160°С с образованием сплава пек/углерод. С использованием 18% этого сплава пек/углерод вместо примененного в первом примере электродного пека, а в остальном при одинаковых условиях повторили первый эксперимент, а именно, до получения готового брикета. Последний после хранения на открытом воздухе имел характеристику прочности при длительном хранении, показанную кривой в) на графике.

Опыт 3.

В третьем опыте повторяли опыт 2 до получения полуфабрикатов. Однако они от- верждались на механизированной колосниковой решетке при том же времени обработки и той же температуре.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1.Способ приготовления углеродсодер- жащих сырьевых брикетов для получения кремния или сплавов кремния в низкошахтной электрической печи, включающий перемешивание углеродсодержащей связующей смеси с неспекающимся углеродным носителем, предпочтительно нефтяным коксом, и кварцевым песком при нагреве выше

ЮО°С, брикетирование смеси при температуре перемешивания в заготовки и последующую их упрочняющую термообработку при температуре выше 450°С в печи, о т л и- чающи. йся тем, что в качестве углеродсодержащей связующей смеси применяют смесь пека со спекающимся углем в виде раствора с температурой свыше 100°С и до 200°С и перемешивание кварцевого песка и неспекающегося углеродного носителя осуществляют в таком же температурном диапазоне, что и смесь пека со спекающимся углем.

2.Способ по п. 1. о т л и ч а ю щ и и с я тем, что упрочняющую термообработку брикетов осуществляют во вращающейся трубчатой печи с погружным слоем из кварцевого песка.

3.Способ пол. 1,отличающийся тем, что связующий раствор, неспекающийея углеродный носитель и кварцевый песок при смешивании имеют одинаковую температуру.

4.Способ по п. 1,отличающийся тем, что связующая смесь включает не менее 7% каменноугольного или нефтяного пека и не менее 12% тонкозернистого спекающегося угля от массы брикетируемой смеси.

5.Способ поп. 1-3, отличающий- с я тем. что используют кварцевый песок с

крупностью зерен от 0.05 до 0,25 мм и нефтяной коксе крупностью зерен менее 2 мм, 60% которого имеет зернистость ниже 0,5 мм.

Применение: для получения кремния или сплавов кремния в электрических низкошахтных печах. Сущность изобретения: способ приготовления углеродсодержэщих сырьевых брикетов включает смешение уг- леродсодержащего связующего - смеси пека со спекающимся углем в виде раствора с температурой выше 100°С и до 200°С с неспекающимся углеродным носителем, предпочтительно нефтяным коксом, и кварцевым песком при нагреве в том же температурном диапазоне, что и смесь пека со спекающимся углем, брикетирование смеси при температуре перемешивания в заготовки и последующую их упрочняющую термообработку при температуре выше 450°С во вращающейся трубчатой печи с погружным слоем из кварцевого песка; связующий раствор, неспекающийся углеродный носитель и кварцевый песок при смешивании имеют один ковую температуру: связующая смесь включает не менее 7% каменноугольного или нефтяного пека и не менее 12% тонкозернистого спекающегося угля от массы брикетируемой смеси: используют кварцевый песок с крупностью зерен от 0,05 до 0,25 мм и нефтяной кокс с крупностью зерен менее 2 мм, 60% которого имеет зернистость ниже 0,5 мм. 4 з.п. ф-лы, 1 ил. С/1 С

&ПНЭ1/§9& ЯН tU130MhOcilJ