AT211276B - Verfahren zum Reinigen von handelsüblichem Ferrosilizium und technischem Silizium - Google Patents

Description

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  Verfahren zum Reinigen von handelsüblichem Ferrosilizium und technischem Silizium 
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 Siedepunkt bei   70-800 C liegt,   beginnt, sollte die Reaktionstemperatur 60   C nicht überschreiten, um grosse Verluste an dem Reaktionsmittel, der Salzsäure, zu verhindern, die durch die Wasserstoffentwicklung hervorgerufen werden. Da die Konzentration der Salzsäure während des Auslaugens abnimmt, kann die Extraktionstemperatur, welche in einer   36% HC1   enthaltenden Flüssigkeit   60%   C beträgt, in einer Flüssigkeit mit   24%   HC1 auf etwa 100  C erhöht werden. Anderseits ist es wegen des exothermen Verlaufes des Extraktionsverfahrens sehr schwierig, Verluste an HC1 zu vermeiden. 



  20% der HC1 können bei einem Extraktionsverfahren auf wirtschaftliche Art nicht mehr zurückgewonnen werden und gehen daher verloren. 
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 werten Verlust an   dem Reaktionsmittel Fe+++.   



  Die Bildung von Wasserstoff während des Extraktionsvorganges ist nach vorliegender Erfindung unbedeutend. 



   Beispiel 4 beweist, dass es möglich ist, auf Grund der Erfindung bei einer Temperatur von etwa 115  C mit im Vergleich zu dem bekannten   Salzsäure-Extraktionsverfahren   relativ hoher Reaktionsgeschwindigkeit zu lösen, u. zw. nicht nur wegen der höheren Reaktionsfähigkeit des Fe+ + + im Vergleich mit H+, sondern auch infolge der höheren Reaktionstemperatur, die bei dem erfindungsgemässen Verfahren anwendbar ist. 



   Beim erfindungsgemässen Verfahren kann die   Extraktionsilüssigkeit   im Gegensatz zu dem bekannten Salzsäure-Extraktionsverfahren auf wirtschaftlichem Wege regeneriert und wieder benutzt werden. Dreiwertiges Eisen wird aus dem zweiwertigen Eisen durch Oxydation der Ex-   traktionsilüssigkeit   während oder nach dem Extraktionsverfahren, z. B. durch Luft, Sauerstoff, Salpetersäure, Chlorate, Chlor oder im Wege der Elektrolyse, regeneriert, also mittels Verfahren, die auf andern technischen Gebieten wohlbekannt sind.

   Bei der Oxydation des zweiwertigen Eisens mit Salpetersäure, Luft, Chloraten oder Sauerstoff bzw. bei der Elektrolyse werden die H+-Ionen verbraucht und daher muss der pH-Wert durch Zugabe von Salzsäure 

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 enthält, mit 300 ml Salzsäure (24   Gel.-%)   unter   fortwährendem Rühren bei 700 C behandelt.  
In Proben der Extraktionsflüssigkeit wurde der Aluminiumgehalt bestimmt und der Grad der Extraktion aus dem Prozentsatz an gelöstem Aluminium auf Basis des ursprünglichen Aluminiumgehaltes des Ferrosiliziummaterials ermittelt. 



   Dreiwertige Eisenkationen lösen dieselben Verunreinigungen und in demselben Masse wie die Salzsäure. 



   Wie in der brit. Patentschrift Nr.   785, 609   angegeben ist, löst sich Eisen und Aluminium in einem Gewichtsverhältnis grösser als   1 : 1,   falls das technische 90%ige FeSi mehr Eisen als Aluminium enthält. Dabei löst sich elementares Aluminium im FeSi vollständig, im Gegensatz zum elementaren Eisen, wovon immer 
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 genommen und die Extraktionsgrade derselben betrugen   40%,     53%,   73% und 86%. Nach 14 Tagen enthält das Endprodukt ausser   97%   Si noch 0, 55% Al und   1, 4%   Fe. Ausbeute   90%.   



   Beispiel 2 : Der Vorgang nach Beispiel   l   wurde mit einer   Extraktionsflüssigkeit   wiederholt, die gemäss der Erfindung ausserdem   26 g   Fe+++ je Liter als Sulfat enthielt. 



   Die Extraktionsgrade betrugen nach 4,7, 11 und 14   Tagen : 62%, 79%, 95%, 96%.  
Nach 14 Tagen enthält das Endprodukt   97, 5%   Si. Ausbeute   90%.   



   Beispiel 3 : Der Vorgang nach Beispiel 1 wurde mit einer Extraktionsflüssigkeit wiederholt, die 2   Gew.-% HC1   und gemäss der Erfindung 10 g Fe+++ je Liter als Chlorid enthielt.
Die Extraktionsgrade, die nach 4,7, 11 und 
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 84% und 90%. 



   Nach 14 Tagen enthält das Endprodukt ausser 97% Si noch 0, 35% Al und   1, 2% Fe. :   Ausbeute   90%.   



   Es wurde bewiesen, dass die Konzentration der dreiwertigen Eisenionen in der Säurelösung so niedrig wie 5 g je Liter sein kann, um eine zufriedenstellende Extraktionsgeschwindigkeit zu : erreichen. 



   Beispiel 4 : Der Vorgang nach Beispiel 1 wurde mit einer   Extraktionsflüssigkeit,   die gemäss der Erfindung ausser 24 Gew.-% HC1 noch 80 g Fe+   + +   je Liter als Sulfat enthielt, wiederholt. 



  Die Extraktionsgrade betrugen nach 4,7, 11 und 14 Tagen 90%, 94%, 96% und   97%.   



   Nach 14 Tagen war die   Fe+ + +-Konzentration   auf ungefähr 72 g je Liter zurückgegangen und wurde ein Endprodukt mit   98%   Si, 0, 10% Al] und 1% Fe erhalten. Ausbeute   90%.   



   Beispiel 5 : Der Vorgang nach Beispiel 4 wurde bei einer Temperatur von 115  C anstatt   700   C wiederholt. 



   Die Extraktionsgrade, die nach 1, 4,7 und 
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   Beispiel 6 : 8 t Ferrosiliziummaterial, das 93% Si,   4% Fe, 2% Al, 0, 5%   Ca und   0, 5%   andere Elemente enthielt, wurden in einem Extraktionstank mit 12. 000 1 einer Lösung behandelt, die   70gFe+++, 10gFe++, 60gAl+++, 15g Ca++,    5 g Mg++ und 10 g andere Kationen sowie etwa 400 g Cl-je Liter enthielt und einen pH-Wert von etwa 1 aufwies. Die Extraktionsflüssigkeit wurde mit Chlor in einem Chlorierungstank oxydiert, der mit dem Extraktionstank mittels Röhren verbunden war, durch welche die Extraktionsflüssigkeit kontinuierlich zum Zirkulieren gebracht wurde. Dabei war der Gehalt an   Fel++ immer   grösser als 5 g/l. Während des Extraktionsprozesses wird Wärme entwickelt, welche die Temperatur am Siedepunkt von etwa 115  C hält. 
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 gangsmaterials ausgelöst.

   Der Verbrauch an
Chlor betrug etwa 900 kg. Die Konzentration der Kationen wird während der Extraktion entsprechend erhöht. Gleichzeitig damit erhöht sich die Konzentration an HC1 durch die Bildung von Polysilanen aus Kalziumsiliziden, die chlo- riert werden und Siliziumchloride bilden, die durch Wasser zersetzt werden und HC1 an die Extraktionsflüssigkeit liefern. Die Menge des dreiwertigen Eisens schwankt während der Extraktion zwischen 60 und 80 g je Liter, da die Reduktionsgeschwindigkeit beim ersten Extraktionsvorgang höher ist als die Oxydationsgeschwindigkeit. 



   Nach 48 Stunden wird die Flüssigkeit vom Ferrosiliziummaterial mittels Dekantierens entfernt. 2000 1 der Extraktionsflüssigkeit, die noch am Ferrosilizium haften, werden durch Waschen nach dem Gegenstrom-Verfahren entfernt. Der erste Waschvorgang des Ferrosiliziumproduktes wird mit 2000 1 Waschflüssigkeit durchgeführt, welche die Chlorionen des zweiten Waschvorganges einer früheren Charge enthält. 



  Die Flüssigkeit des ersten Waschvorganges wird dann mit dem Rest der Extraktionsflüssigkeit vermischt, und es stehen dann 12. 000 1 Extraktionsflüssigkeit wieder für die nächste Ferrosilizium-Charge zur Verfügung. Wenn nötig, wird der pH-Wert durch Hinzufügen von HC1 oder Wasser eingestellt. Das zum Teil gewaschene Ferrosiliziumprodukt wird dann in einem zweiten Vorgang mit 2000 1 reinem Wasser gewaschen, das aufbewahrt wird, um als Waschflüssigkeit für den ersten Waschvorgang der nächsten
Charge verwendet zu werden.

   Nach dem zweiten
Waschvorgang enthält das Ferrosiliziumprodukt ungefähr dieselbe Menge Salze, die während der Extraktion aufgelöst wurden und mittels grosser Wassermengen in einem dritten und letzten Waschvorgang ausgewaschen werden.
Die Gesamtreaktion bei dem Verfahren nach
Beispiel 6 ist eine teilweise Chlorierung der
Verunreinigungen im Ferrosiliziummaterial. Das
Chlor, das nach Beispiel 6 verwendet wurde, beträgt ungefähr 1000 kg und wird fast 100% ig verbraucht. Wenn das beschriebene Extraktion- verfahren mit HCI nach Beispiel   l   durchgeführt worden wäre, würde der Verbrauch an handels- üblicher konzentrierter HCI ungefähr 6000 kg betragen. 



   Das Chlorierungsverfahren kann auch im
Extraktionstank selbst ohne Benützung eines speziellen Chlorierungstanks durchgeführt werden. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Verfahren zum Reinigen von handels- üblichem Ferrosilizium und technischem Silizium, bei dem diese Materialien in zerkleinertem
Zustand bei erhöhter Temperatur mittels einer
Salzsäurelösung extrahiert und nach Erreichen des gewünschten Reinigungsgrades mit Wasser ausgewaschen werden, dadurch gekennzeichnet, dass zum Extrahieren eine mindestens 10-4 Mol HC1 pro Liter enthaltende Salzsäurelösung verwendet wird, welche mindestens   5 g Fe+ + + je   Liter enthält.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer wässerigen Salzsäurelösung extrahiert wird, die Ferrichlorid und andere Chloride, wie Ferrochlorid, Aluminiumchlorid, Kalziumchlorid und Magnesiumchlorid, enthält.

   3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, I dadurch gekennzeichnet, dass zur Extraktion eine Salzsäurelösung, die eine Konzentration von 0, 01 bis 70 g HCIII aufweist und 70 g Fe+ + + je Liter enthält, bei etwa 115 C bis zum Erreichen des gewünschten Reinigungsgrades im Kreislauf durch einen das zu reinigende Siliziummaterial enthaltenden Behälter und durch einen andern Behälter geleitet wird, in dem die in der Säurelösung vorhandenen Fe++-Ionen mittels Chlorgases oxydiert werden.