专利名称：用于生产工业硅的还原剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种还原剂组合物，特别是涉及一种用于生产工业硅的还原剂组合物。
背景技术：
工业硅是在矿热炉中进行生产的，利用电弧发热使反应区的温度达到1500°C以上，从而使硅石中的SiO2与还原剂中的C进行反应生成纯Si:SiA+2C = Si+2C0丨，当炉内硅液积累足够多时，就出一次炉。采用矿热炉生产工业硅已经有了一百多年的历史，虽然工业硅矿热炉的容量、装备及技术水平在不断地提升，但是其使用的工艺配方及还原剂却在一百多年来没有实质性地突破，一直沿袭木炭、木片、煤、石油焦作为还原剂。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于生产工业硅的还原剂，其固定碳含量高、成本低、用量少、可替代木炭作为工业硅生产中的基础还原剂或主要还原剂。一种用于生产工业硅的还原剂(将该还原剂称为硅焦)，包括按重量份计的以下组分水洗煤30-50份，高纯炭末20-30份，石油焦30-40份，其中水洗煤含8质量％以下的灰分和65质量％以上的固定碳，高纯炭末含8质量％以下的灰分和80质量％以上的固定碳，石油焦含5质量％以下的灰分和90质量％以上的固定碳。在木炭、煤炭、石油焦、冶金焦、兰炭等炭质物的采掘或其还原生产中，得到相应产品时，生产商将其中粒度大于5毫米的产品用于商业出售，粒度小于5毫米的产品就作为废弃物，其价格低廉，这些粒度小于5 毫米的木炭、煤炭、石油焦、冶金焦、兰炭等炭质物在本发明中称为高纯炭末。本发明用于生产工业硅的还原剂，其中所述水洗煤30份，高纯炭末30份，石油焦 40份。本发明用于生产工业硅的还原剂，其中所述水洗煤含7质量％以下的灰分和70 质量％以上的固定碳，高纯炭末含7质量％以下的灰分和85质量％以上的固定碳，石油焦含4质量％以下的灰分和92质量％以上的固定碳。本发明还涉及一种制备上述用于生产工业硅的还原剂的方法，包括以下步骤1)将上述比例的水洗煤、高纯炭末和石油焦混合均勻得到混合物，将混合物的粒度粉碎至200目以下；2)加入粘结剂搅拌均勻，粘结剂与混合物的质量比为(8-15) 100，制粒，烘干；3)过筛，取粒度为10_30mm的粘结产物。本发明制备上述用于生产工业硅的还原剂的方法，其中步骤1)和2、之间还包括以下步骤当步骤1)所得产物中水分>3质量％时，将其干燥至水分<3质量％，以便于输送。采用的干燥方法可以是200°C以上烘干。上述方法通过原料的精选以及除去原料中不必要的水分及挥发份，从而达到提高固定碳含量的目的。
本发明制备上述用于生产工业硅的还原剂的方法，其中所述粘结剂的粘结指数为 80%以上。粘结指数是对粘结能力的衡量，本发明中，粘结指数=粘结在一起的混合物重量+混合物总重量X100%。粘结剂为市购产品，煤焦油就可作为粘结剂。本发明制备上述用于生产工业硅的还原剂的方法，其中步骤幻所述烘干的条件为200°C以上，烘干15分钟。本发明还涉及一种工业硅生产方法，包括以下步骤将硅石和硅焦混合均勻置于矿热炉中，加热使反应区的温度达到1500-1800°C进行反应2-池，放料，其中硅石中含97 质量％以上的SiO2，硅石与硅焦的质量比为200 (40-92) 0本发明工业硅生产方法，其特征在于当硅石与硅焦的质量比> QOO 92)时，还包括其他还原剂，使硅石与总还原剂中含有的固定碳量的质量比为200 (77-84)。总还原剂中含有的固定碳量是指工业硅生产中，所用的各种还原剂的固定碳量之和。本发明工业硅生产方法，其中所述使硅石与总还原剂中含有的固定碳量的质量比为 200 (78. 5-82. 8)。本发明工业硅生产方法，其中所述其他还原剂包括石油焦、木炭、兰炭、木片、木块和/或煤。兰炭是指利用神府煤田盛产的优质侏罗精煤块烧制而成的炭素材料。本发明还涉及一种还原剂在工业硅生产中的应用。本发明中固定碳、灰分、挥发分和水分含量的检测方法采用GB/T212-2008煤工业分析方法，其中水分采用第3. 1部分通氮干燥法检测，灰分采用第4. 1部分缓慢灰化法检测，挥发分采用第5部分检测，固定碳按照第6部分计算。本发明用于生产工业硅的还原剂与现有技术不同之处在于(1)硅焦中固定碳含量高达91%以上，固定碳含量的提高有利于降低还原剂的用量，生产1公斤高纯硅，所用硅焦的质量是木炭的70%-80%； (2)硅焦在高温下具有很高的比电阻，与木炭相比，在900°C 时，硅焦的比电阻为6295 μ Ω. m，木炭的比电阻为M32 μ Ω . m，这对电炉的热工情况产生良性影响，并最终会降低工业硅冶炼的电能及电极的单位消耗量，( 生产成本降低，木炭价格沈00-3000元/吨，而硅焦生产成本为1800元/吨。
具体实施例方式实施例11)将40kg水洗煤、30kg高纯炭末和30kg石油焦混合均勻得到混合物，将混合物的粒度粉碎至200目以下，其中水洗煤含8质量％的灰分和65质量％的固定碳，高纯炭末含8质量％的灰分和80质量％的固定碳，石油焦含5质量％的灰分和90质量％的固定碳；2)加入粘结剂煤焦油8kg搅拌均勻，制粒，在200°C的条件下烘干15分钟；3)过筛，取粒度为10_30mm的粘结产物即得硅焦。所得硅焦与木炭的性能比较如下表所述
权利要求
1.一种用于生产工业硅的还原剂，将其称为硅焦，其特征在于包括按重量份计的以下组分水洗煤30-50份，高纯炭末20-30份，石油焦30-40份，其中水洗煤含8质量％以下的灰分和65质量％以上的固定碳，高纯炭末含8质量％以下的灰分和80质量％以上的固定碳，石油焦含5质量％以下的灰分和90质量％以上的固定碳。
2.根据权利要求1所述的用于生产工业硅的还原剂，其特征在于所述水洗煤30份， 高纯炭末30份，石油焦40份。
3.根据权利要求1或2所述的用于生产工业硅的还原剂，其特征在于所述水洗煤含 7质量％以下的灰分和70质量％以上的固定碳，高纯炭末含7质量％以下的灰分和85质量％以上的固定碳，石油焦含4质量％以下的灰分和92质量％以上的固定碳。
4.一种制备权利要求1所述的用于生产工业硅的还原剂的方法，其特征在于包括以下步骤1)将权利要求1所述的水洗煤、高纯炭末和石油焦混合均勻得到混合物，将混合物的粒度粉碎至200目以下；2)加入粘结剂搅拌均勻，粘结剂与混合物的质量比为(8-15) 100，制粒，烘干；3)过筛，取粒度为10-30mm的粘结产物。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述步骤1)和2、之间还包括以下步骤 当步骤1)所得产物中水分> 3质量％时，将其干燥至水分< 3质量％。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于所述粘结剂的粘结指数为80%以上。
7.一种工业硅生产方法，包括以下步骤将硅石和权利要求1所述的硅焦混合均勻置于矿热炉中，加热使反应区的温度达到1500-1800°C进行反应2-3h，放料，其中硅石中含 97质量％以上的SiO2，硅石与硅焦的质量比为200 (40-92)。
8.根据权利要求7所述的工业硅生产方法，其特征在于当硅石与权利要求1所述的硅焦的质量比> O00 92)时，还包括其他还原剂，使硅石与总还原剂中含有的固定碳量的质量比为200 (77-84)。
9.根据权利要求7或8所述的工业硅生产方法，其特征在于所述其他还原剂包括石油焦、木炭、兰炭、木片、木块和/或煤。
10.权利要求1或2所述的还原剂在工业硅生产中的应用。
全文摘要
本发明涉及一种用于生产工业硅的还原剂，其优点在于固定碳含量高、用量少、成本低，反应活性好，完全可代替木炭作为工业硅的基础或主要还原剂。本发明包括按重量份计的以下组分水洗煤30-50份，高纯炭末20-30份，石油焦30-40份，其中水洗煤含8质量％以下的灰分和65质量％以上的固定碳，高纯炭末含8质量％以下的灰分和80质量％以上的固定碳，石油焦含5质量％以下的灰分和90质量％以上的固定碳。本发明还涉及一种该还原剂的制备方法，包括以下步骤1)将上述比例的水洗煤、高纯炭末和石油焦混合，粉碎至200目以下；2)加入粘结剂搅拌均匀，制粒，烘干；3)过筛，取粒度为10-30mm的粘结产物。
文档编号C01B33/025GK102557034SQ20111043867
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月23日 优先权日2011年12月23日
发明者仝选歌, 刘勇, 孙怀德, 杨大伟, 汪利锋, 闫海洋 申请人:登封电厂集团铝合金有限公司