CS269630B1

CS269630B1 - Agglomerated kiln charge for silicon metal production

Info

Publication number: CS269630B1
Application number: CS888724A
Authority: CS
Inventors: Pavel Rndr Jablonsky; Pavel Ing Bilek; Jan Rndr Kovarik; Adolf Beldik; Pavel Rndr Nosek
Original assignee: Pavel Rndr Jablonsky; Pavel Ing Bilek; Jan Rndr Kovarik; Adolf Beldik; Pavel Rndr Nosek
Priority date: 1988-12-23
Filing date: 1988-12-23
Publication date: 1990-04-11
Also published as: CS872488A1

Abstract

Aglomerované pecní vsázka pro výrobu kovového křesíku 'nebo křemíkových slitin. zvláStě v elektrických obloukových pecích, sestávající z křemenné suroviny a za eměei tříděného uhlíkatého redukčního činidla ob sahujícího ropný koka a dřevěná uhlí v hmot nost nle poměru 1 i 3, popřípadě 1 z želez ných pilin, vyrábl-ll ae z nl feroslllclum. Účelem řeěení je úspora křemenných surovin a speciálních aglomeračnich pojiv. Jakož 1 sníženi precnoetl při přlprevě aglomerované vsázky. Očelu se dosahuje tim, že křemenná surovina sestává z křemenného pisku o zrni tosti 0,1 až 0,63 mm, a minimálním obsahem oxidu křemičitého 97,5 % hmotnostních a z křemenného úletu, vznikajícího při-výrobě feroeillcla nebo kovového křemíku, o zrni tosti meněl než 0,02 mm a minimálním obsa hu oxidu křemičitého 97,5 % hmotnostních} přitom hmotnostní poměr křemenného pisku ke křemennému úletu člnl 5 t 1 až 3 t 1. Řeče ni Je využitelné v oboru termického zpraco váni nerostných surovin.Agglomerated furnace charge for the production of metallic silicon or silicon alloys, especially in electric arc furnaces, consisting of quartz raw material and, in addition, a graded carbonaceous reducing agent containing petroleum coke and charcoal in a weight ratio of 1 to 3, or 1 of iron filings, produced from ferrosillicom. The purpose of the solution is to save quartz raw materials and special agglomeration binders. As well as to reduce the cost of preparing the agglomerated charge. The object is achieved in that the quartz raw material consists of quartz sand with a grain size of 0.1 to 0.63 mm, and a minimum silicon dioxide content of 97.5% by weight, and of quartz fly ash, resulting from the production of ferrosilicon or metallic silicon, with a grain size of less than 0.02 mm and a minimum silicon dioxide content of 97.5% by weight, the weight ratio of quartz sand to quartz fly ash being between 5 and 3 parts per million. The solution is useful in the field of thermal processing of mineral raw materials.

Description

Vynález ee týká aglomerované pecní veázky pro výrobu kovového křemíku nebo křemíkových slitin zvláště v elektrických obloukových pecích, složené z křeaenné suroviny s ze směsi tříděného uhlíkatého redukčního činidla obsahujícího ropný koks a dřevěné uhlí v hmotnostním poměru 1 : 3, popřípadě i z železných pilin, vyrébl-li ae z ní ferosilicium. Účelem vynálezu je úspora křemenných surovin a speciálních aglomeračních pojiv, jakož i sníženi pracnosti při přípravě aglomerované vsázky.The invention relates to an agglomerated kiln for the production of silicon metal or silicon alloys, in particular in electric arc furnaces, composed of a quartz feedstock with a mixture of graded carbonaceous reducing agent containing petroleum coke and charcoal in a weight ratio of 1: 3, or iron sawdust. if ae ferrosilicon from it. The purpose of the invention is to save quartz raw materials and special agglomeration binders, as well as to reduce the laboriousness in the preparation of the agglomerated charge.

Kovový křemík se vyrábí především v elektrické rudně termické peci ze vsázek, v nichž rudnou složku tvoří křemenec a redukční složku dřevěné uhlí a ropný koks. Křemíkové feroslitiny se vyrábějí obdobně, pouze e tím rozdílem, že k ropnému koksu se přidává uhelný koks· V peci probíhá reskce, kterou lze vyjádřit rovnicí SiC^ + 2C Si ♦ 2C0.Silicon metal is produced mainly in an electric ore-thermal furnace from batches in which the ore component consists of quartzite and the reducing component consists of charcoal and petroleum coke. Silicon ferroalloys are produced similarly, only with the difference that coal coke is added to petroleum coke. · Resection takes place in the furnace, which can be expressed by the equation SiC ^ + 2C Si ♦ 2C0.

Skutečná výtěžnost surovin činí pouze 60 až 70 % teoretické výtěžnosti vypočítané podle uvedené rovnice, přičemž křemence musí být dobré kvality. Pro výrobu kovového křemíku musí obsahovat minimálně 98,5 % oxidu křemičitého, oxid hlinitý v nich může být obsažen nejvýěe do 0,3 %, oxid železitý do 0,2 %, oxid tltaničitý nejvýše do 0,1 %, oxid vápenatý do 0,2 % a oxid fosforečný nejvýše do 0,03 %» Pro výrobu feroailicia vyhovuje i méně čisté surovina, avěak s rozdílem v řádu desetin procenta. Se vzrůstající spotřebou kovového křemíku a feroailicia se rapidně snižují zásoby bilančních křemenných surovin.The actual yield of the raw materials is only 60 to 70% of the theoretical yield calculated according to the above equation, and the quartz must be of good quality. For the production of metallic silicon, it must contain at least 98.5% of silica, in which alumina may contain up to 0,3%, iron oxide up to 0,2%, titanium dioxide up to 0,1%, calcium oxide up to 0, 2% and phosphorus oxide up to 0.03% »A less pure raw material is suitable for the production of ferroailicia, albeit with a difference of tenths of a percent. With the increasing consumption of metallic silicon and ferroailicia, the stocks of on-balance quartz raw materials are rapidly decreasing.

□e známá aglomerované pecní vsázka pro výrobu křemíku, která zvyšuje výtěžnost suroviny /Union Carbide Corp·, CS patent č. 164 908/. Skládá se z dexintegroveného křemene a zrnitého uhlíkatého redukčního činidla. Křemen je dezintegrován na jemnou a hrubou frakci. Dako aglomerační pojivo je použit roztok tuhého lignitu a jako botnací činidlo sláma. Vsázka mé nízkou objemovou hmotnost.A known agglomerated kiln charge for silicon production which increases the yield of the raw material (Union Carbide Corp., CS Patent No. 164,908). It consists of dexintegrated quartz and a granular carbonaceous reducing agent. Quartz is disintegrated into a fine and coarse fraction. A solution of solid lignite and straw as a swelling agent is used as the agglomerating binder. Batch my low bulk density.

Nevýhodou známé aglomerované pecní vsázky je vysoké pracnost a energetická náročnost její přípravy, vyžadující drceni a mělněni, používáni speciálních, k tomu účelu vyráběných pojlv a spotřeba výlučně kvalitních křemenných surovin, především křemenců.The disadvantage of the known agglomerated kiln charge is the high laboriousness and energy intensity of its preparation, which requires crushing and grinding, the use of special binders produced for this purpose, and the consumption of exclusively high-quality quartz raw materials, especially quartzite.

Uvedené nevýhody odstraňuje aglomerované vsázka pro výrobu kovového křemíku nebo křemíkových slitin, složené z křemenné suroviny a ze směsi tříděného uhlíkatého redukčního činidla podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, ža křemenná surovina se skládá z křemenného pisku o zrnitosti 0,1 až 0,63 mm, s minimálním obsahem oxidu křemičitého 97,5 % hmotnostních, a z křemenného úletu, vznikajícího při výrobě ferosilicia nebo kovového křemíku, o zrnitosti menši než 0,02 mm a minimálním obsahu oxidu křemičitého 97,5 % hmotnostních, přitom hmotnostní poměr křemenného pisku ke křemennému úletu činí 5 t 1 až 3 : 1.These disadvantages are eliminated by an agglomerated charge for the production of silicon metal or silicon alloys, composed of a quartz feedstock and a mixture of sorted carbonaceous reducing agent according to the invention, the essence of which is that the quartz feedstock consists of quartz sand with a grain size of 0.1 to 0.63. mm, with a minimum silica content of 97,5% by weight, and from quartz fly ash produced in the production of ferrosilicon or metallic silicon, with a grain size of less than 0,02 mm and a minimum silica content of 97,5% by weight, the weight ratio of quartz sand to quartz flight is 5 t 1 to 3: 1.

Výhody aglomerované pecní veázky podle vynálezu spočívají v úspoře čistých bilančních křemenných surovin, v likvidaci úletů, vznikajících při výrobě křemíku a jeho slitin, zvláště ferosilicia, jejichž skládky zhoršuji životní prostředí, a ve snížení výrobních nákladů, následkem odbourání speciálních pojiv.The advantages of the agglomerated kiln according to the invention are the saving of pure balance quartz raw materials, the elimination of fumes from the production of silicon and its alloys, especially ferrosilicon, whose landfills degrade the environment, and the reduction of production costs due to the degradation of special binders.

PřikladExample

Sklářský křemenný tříděný písek o zrnitosti 0,1 až 0,063 mm, který obsahoval, vyjádřeno v hmotnostních procentech, 99,1 % oxidu křemičitého, 0,30 % oxidu hlinitého, 0,0-55 % oxidu titaničitého, 0,35 % oxidu železitého, 0,02 % oxidu vápenatého a stopová množství oxidu fosforečného a nestanovovaných příměai byl v množatví 55,5 % hmotnostních amíchén v betonářské míchačce e úlety vznikajícími při výrobě kovového křemíku, a to v množství 12,3 % hmotnostních. Úlety o zrnitosti pod 0,02 mm, které obsahovaly, vyjádřeno v hmotnostních procentech, 99,1 % oxidu křemičitého, 0,07 % oxidu hlinitého, 0,12 % oxidu železitého, 0,01 % oxidu vápenatého, 0,01 % oxidu titaničitého a stopové množství nestanovovaných příměsí, tvořily společně se sklářským křemenným pískem křemennou surovinu a samostatně aglomerační pojivo. Do křemenné suroviny byla za stálého mícháni aplikována směs redukčních činidel e zrnitosti 5 až 25 mm, složená z 24,2 % hmotnostních mouru dřevěného uhlí a 8 % hmotnostních ropného koksu, přepočítáno na suchouGlass quartz graded sand with a grain size of 0.1 to 0.063 mm, which contained, expressed as a percentage by weight, 99.1% of silica, 0.30% of alumina, 0.0-55% of titanium dioxide, 0.35% of iron oxide , 0.02% of calcium oxide and trace amounts of phosphorus pentoxide and unspecified direct amounts were 12.3% by weight of amixes in the concrete mixer and fumes from the production of silicon metal in an amount of 12.3% by weight. Drives with a grain size below 0.02 mm, which contained, expressed as a percentage by weight, 99.1% silica, 0.07% alumina, 0.12% iron oxide, 0.01% calcium oxide, 0.01% oxide titanium dioxide and trace amounts of unspecified impurities, together with the glass quartz sand formed a quartz raw material and a separate agglomeration binder. A mixture of reducing agents with a grain size of 5 to 25 mm, composed of 24.2% by weight of charcoal mour and 8% by weight of petroleum coke, calculated on dry weight, was applied to the quartz raw material with constant stirring.

CS 269 630 Bl hmotu. Smis redukčních činidel obsahovala, vyjádřeno v % hmotnostních, pouze 1 % popelovin, 12 % těkavých složek a 84 % vázaného uhlíku. Po důkladné homogenizaci byly ze směsi vyrobeny ne univerzálním granulačním atrojl válečkové granule o průměru 30 mm a dálce 20 až 80 mm, které vykazovaly objemovou hmotnost 1 660 kg.m”³, pevnost v prostáni tlaku 4,7 MPa a elektrickou vodivost v řádu set megsohmů. Z válečkových granulí byl v olekttrické peci vyráběn kovový křemík.CS 269 630 Bl mass. The mixture of reducing agents contained, expressed as% by weight, only 1% ash, 12% volatile components and 84% bound carbon. After thorough homogenization of the mixture produced not universal atrojl roller granulator granules having a diameter of 30 mm and the distance 20 to 80 mm which showed a density kg.m 1660 ^"3 prostane pressure strength 4.7 MPa and the electrical conductivity of the order of hundreds megsohms. Silicon metal was produced from roller granules in an electric furnace.

Pro výrobu ferosilicia byla připravena aglomerovaná pecní vsázka stejným způsobem, která se ve složení liěila pouze náhradou dřevěného uhlí mourem uhelného koksu s přídavkem železných pilin o zrnitosti pod 1 mm.For the production of ferrosilicon, an agglomerated kiln charge was prepared in the same way, which differed in its composition only by replacing charcoal with a coal of coke with the addition of iron sawdust with a grain size of less than 1 mm.

Vynález je využitelný v oboru termického zpracování nerostných surovin.The invention is useful in the field of thermal treatment of minerals.

Claims

Object of the invention

Agglomerated kiln charge for the production of metallic silicon or silicon alloys, in particular in electric arc furnaces, consisting of a quartz feedstock and a mixture of graded carbonaceous reducing agent containing petroleum coke and charcoal in a weight ratio of 1: 3 or 1 of iron filings, characterized by in that the quartz feedstock consists of quartz sand with a grain size of 0,1 to 0,63 mm, with a minimum silica content of 97,5% by weight, and of quartz fly ash produced in the production of ferrosilicon or metallic silicon, with a grain size of less than 0,02 mm and a minimum silica content of 97.5% by weight, the weight ratio of quartz sand to quartz fume being 5: 1 to 3 t 1.