处理硅液的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于有色金属冶炼技术领域，具体而言，本发明涉及一种处理硅液的方法。
【背景技术】
[0002]目前国内工业硅生产工艺中产生的含有杂质的硅液通常采用传统的粗放式氧化精炼方法。这种精炼方法在实际应用中，精炼时间长，硅损失率大，除操作不方便外，所形成的尾渣又不易与硅熔体分离，从而使得硅液的纯净度难于提高，因而所形成的尾渣中含有相当多的数量的硅，造成硅资源的损失，并且导致产品单位消耗及成本增加；同时由于对P、B等微量元素管控不到位，使得所得的硅熔体无法完全满足金属硅下游产业链等生产要求。
[0003]因此，现有的处理硅液的技术有待进一步改进。
【发明内容】
[0004]本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种处理硅液的方法，该方法可以显著提高硅液中铝、钙、磷和硼杂质的去除率，并且得到的硅熔体中硅元素的回收率可以达到86 %。
[0005]在本发明的一个方面，本发明提出了一种处理硅液的方法，所述硅液中含有铝、钙、磷和硼，所述方法包括:
[0006](I)利用氧气氧化所述硅液，并向所述硅液中加入精炼剂和造渣剂，以便获得含有三氧化二铝、氧化钙和二氧化硅的固体氧化渣以及硅熔体；以及
[0007](2)将所述含有三氧化二铝、氧化钙和二氧化硅的固体氧化渣以及硅熔体进行分离，以便分别得到含有三氧化二铝、氧化钙和二氧化硅的固体氧化渣以及硅熔体。
[0008]由此，根据本发明实施例的处理硅液的方法可以显著提高铝、钙、磷和硼杂质的去除效率，并且得到的硅熔体中硅元素的回收率可以达到86 %，从而可以有效避免硅资源的浪费。
[0009]另外，根据本发明上述实施例的处理硅液的方法还可以具有如下附加的技术特征:
[0010]在本发明的一些实施例中，步骤⑴是按照下列步骤进行的:(1-1)将所述硅液供给至抬包中，并从所述抬包底部向所述硅液中供给氧气；(1-2)向步骤(1-1)得到的硅液中加入精炼剂，并对所得混合硅液进行加热；以及(1-3)将步骤(1-2)所得混合硅液中加入造渣剂，以便得到所述含有三氧化二铝、氧化钙和二氧化硅的固体氧化渣以及硅熔体。由此，可以进一步提高硅元素的回收率。
[0011]在本发明的一些实施例中，在步骤(1-2)中，所述精炼剂的加入量为所述硅液质量的0.5%?3%。由此，可以进一步提尚娃兀素的回收率。
[0012]在本发明的一些实施例中，所述精炼剂为选自氧化钙、氧化铝、氧化镁、氧化钠、氧化钾、氟化钙和氯化钙中的至少一种。由此，可以进一步提高硅元素的回收率。
[0013]在本发明的一些实施例中，在步骤(1-2)中，将所述混合硅液加热至1450?1550摄氏度。由此，可以进一步提高硅元素的回收率。
[0014]在本发明的一些实施例中，在步骤(1-3)中，所述造渣剂的加入量为所述硅液质量的0.5?3%。由此，可以有效提高含有三氧化二铝、氧化钙和二氧化硅的固体氧化渣的熔点，从而在提高铝、钙、磷和硼杂质的去除效率的同时提高硅元素的回收率。
[0015]在本发明的一些实施例中，所述造渣剂含有碳酸钙、硫酸镁和氧化锌。由此，可以进一步提尚娃兀素的回收率。
[0016]在本发明的一些实施例中，所述造渣剂含有30?40wt %的碳酸钙、20?30wt %的硫酸镁和30?40wt%的氧化锌。由此，可以进一步提高硅元素的回收率。
[0017]在本发明的一些实施例中，步骤(I)的反应时间为15?120min。由此，可以进一步提尚娃兀素的回收率。
[0018]在本发明的一些实施例中，所述娃液中娃含量大于95wt%。
[0019]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0020]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0021]图1是根据本发明一个实施例的处理硅液的方法流程示意图；
[0022]图2是根据本发明又一个实施例的处理硅液的方法流程示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0024]在本发明的一个方面，本发明提出了一种处理硅液的方法。根据本发明的实施例，硅液中含有铝、钙、磷和硼。根据本发明的实施例，该方法包括:(1)利用氧气氧化硅液，并向硅液中加入精炼剂和造渣剂，以便获得含有三氧化二铝、氧化钙和二氧化硅的固体氧化渣以及硅熔体；以及(2)将含有三氧化二铝、氧化钙和二氧化硅的固体氧化渣以及硅熔体进行分离，以便分别得到含有三氧化二铝、氧化钙和二氧化硅的固体氧化渣以及硅熔体。发明人发现，通过采用氧气氧化硅液可以将硅液中的杂质铝、钙、磷和硼以及少量的硅氧化为氧化物，其中生成的五氧化二磷和氧化硼以挥发的形式被除去，而生成的三氧化二铝、氧化钙和二氧化硅由于熔点高于硅熔体的熔点，使得三氧化二铝、氧化钙和二氧化硅以固体氧化渣形式存在，从而利用二者熔点差异将其进行分离，并且加入熔点高于硅的精炼剂进行精炼，可以使得杂质离子富集在氧化渣中，从而通过降温可以实现氧化渣和硅熔体充分分离，进而提高硅熔体的品位，同时通过向硅液中加入造渣剂，可以显著提高固体氧化渣的熔点，从而有效避免大量的固体氧化渣复溶于硅熔体中，进而显著提高铝和钙杂质的去除效率，并且向硅液中加入造渣剂可以显著提高五氧化二磷和氧化硼的挥发效率，从而进一步提高硅液中杂质去除效率，进而显著提高硅熔体中硅的品位以及硅的回收率，另外，该方法操作简单，成本低廉，不需要额外的设备投入。
[0025]下面参考图1对本发明实施例的处理硅液的方法进行详细描述。根据本发明的实施例，该方法包括:
[0026]SlOO:利用氧气氧化硅液，并向硅液中加入精炼剂和造渣剂
[0027]根据本发明的实施例，利用氧气氧化硅液，并向硅液中加入精炼剂和造渣剂，从而可以获得含有三氧化二铝、氧化钙和二氧化硅的固体氧化渣以及硅熔体。发明人发现，利用氧气氧化硅液，由于硅与铝、钙、磷和硼的化学性质的差异，可以使得大部分的铝、钙、磷和硼被氧化为对应的氧化物，同时少量的硅被氧化为二氧化硅，而该部分二氧化硅又会被硅液中的杂质铝和钙还原为硅单质，因此使得仅有少量的硅以二氧化硅的形式存在，从而可以有效避免大量的硅进入固体氧化渣中而造成硅资源的浪费，其中，磷和硼元素可以分别以五氧化二磷和氧化硼的形式挥发除去，而由于三氧化二铝、氧化钙、二氧化硅与硅的熔点差异，可以使得三氧化二铝、氧化钙和二氧化硅以固体氧化渣的形式存在，而硅以熔体形式存在，并且加入熔点高于硅的精炼剂进行精炼，可以使得杂质离子富集在氧化渣中，从而通过降温可以实现氧化渣和硅熔体充分分离，进而提高硅熔体的品位，同时通过向硅液中加入造渣剂，可以显著提高固体氧化渣的熔点，从而提高固体氧化渣与硅熔体间的熔点差，进而有效避免大量的固体氧化渣复溶于硅熔体中，进而显著提高铝和钙杂质的去除效率，并且向硅液中加入造渣剂可以显著提高五氧化二磷和氧化硼的挥发效率，从而进一步提高硅液中杂质去除效率，进而显著提高硅熔体中硅的品位以及硅的回收率。
[0028]参考图2，根据本发明的实施例，SlOO步骤可以按照下列步骤进行:
[0029]SllO:将硅液供给至抬包中，并从抬包底部向硅液中供给氧气
[0030]根据本发明的实施例，将硅液供给至抬包中，并从抬包底部向硅液中供给氧气，从而可以使得硅液中大部分的铝、钙、磷和硼被氧化为对应的氧化物，同时少量的硅被氧化为二氧化硅，而该部分二氧化硅又会被硅液中的杂质铝和钙还原为硅单质，因此使得仅有少量的硅以二氧化硅的形式存在，从而可以有效避免大量的硅进入固体氧化渣中而造成硅资源的浪费，其中生成的五氧化二磷和氧化硼以挥发的形式被除去。该步骤中，具体的，首先将矿热炉内放出的含娃量大于95 %的娃液排入至底部可以吹氧的抬包中，其中，在娃液未流入抬包中时，通过抬包底部氧气入口向抬包中供给流量为300L/min的压缩空气，并保证气管畅通，当硅液流入抬包后，切断压缩空气，通过氧气入口向抬包中供给流量为600L/min的氧气。
[0031]S120:向SllO得到的硅液中加入精炼剂，并对所得混合硅液进行加热
[0032]根据本发明的实施例，向上述得到的硅液中加入精炼剂，并对所得硅液进行加热。根据本发明的实施例，精炼剂的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个实施例，精炼剂可以为氧化钙。发明人发现，通过加入熔点高于硅的精炼剂进行精炼，可以使得杂质离子富集在氧化渣中，从而通过降温可以实现氧化渣和硅熔体充分分离，进而提高硅熔体的品位。根据本发明的实施例，精炼剂的加入量并不受特别