RU2016110C1 - Method of reprocessing of silicon waste - Google Patents
Method of reprocessing of silicon waste Download PDFInfo
- Publication number
- RU2016110C1 RU2016110C1 SU5019522A RU2016110C1 RU 2016110 C1 RU2016110 C1 RU 2016110C1 SU 5019522 A SU5019522 A SU 5019522A RU 2016110 C1 RU2016110 C1 RU 2016110C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- silicon
- melt
- temperature
- aluminum
- fractions
- Prior art date
Links
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 60
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 50
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 12
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 title abstract 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 23
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 2
- 238000010309 melting process Methods 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 abstract 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 abstract 1
- 239000000274 aluminium melt Substances 0.000 abstract 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 14
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 12
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 9
- 235000019621 digestibility Nutrition 0.000 description 8
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 7
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 229910000551 Silumin Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 1
- 229910001234 light alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- -1 with stirring Chemical compound 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к технологии переработки отходов кремния при производстве алюминиевокремниевых сплавов. The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to a technology for processing silicon waste in the production of aluminum-silicon alloys.
Известно, что для получения алюминиевокремниевых сплавов используют кристаллический кремний фракции 20-50 мм, а пылевидную и мелкую фракции после дробления и отсева направляют в отвал, что ведет к снижению степени использования кремния при производстве вышеуказанных сплавов (М. Б. Альтман и др. Плавка и литье легких сплавов. М., "Металлургия", 1969, с. 270). It is known that to obtain aluminum-silicon alloys, crystalline silicon fractions of 20-50 mm are used, and the pulverized and fine fractions after crushing and screening are sent to the dump, which leads to a decrease in the degree of use of silicon in the production of the above alloys (M. B. Altman and others. Melting and casting of light alloys. M., Metallurgy, 1969, p. 270).
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки кремния пылевидной фракции (0,3-1,0 мм), образуемой от дробления и транспортировок кристаллического кремния, включающий введение указанной фракции кремния в расплавленный и нагретый до температуры 850-900оС (выше температуры плавления на 190-240оС) алюминий в качестве присадки алюминиевокремниевых сплавов путем вдувания ее под уровень расплава с инертным газом или погружения в спрессованном виде с утяжелителем и флюсом (авт. св. N 1124599, кл. С 22 C, 1983).The closest to the proposed invention in terms of technical nature and the achieved result is a method of processing silicon dust fraction (0.3-1.0 mm), formed from crushing and transportation of crystalline silicon, including the introduction of the specified silicon fraction into molten and heated to a temperature of 850-900 C (above the melting temperature 190-240 ° C) in aluminum alloys as an additive alyuminievokremnievyh by injecting it under the level of the melt with inert gas or immersing in compressed form with the weighting agent and fluxes (Auth. Binding. N 1,124,599, cl. C 22 C, 1983).
Недостатком известного способа является низкая усвояемость пылевидного кремния, которая составляет лишь 60%. Фракция кремния менее 0,3 мм не усваивается, а более 1 мм - усваивается частично (менее 60%). Низкая усвояемость существенно увеличивает время приготовления сплава, так как для достижения требуемой концентрации кремния в получаемом сплаве необходимо ввести большее количество пылевидного кремния (больше в 1,6 раза). Увеличение продолжительности плавки ведет к повышенным потерям металла (алюминия и кремния-дополнительно) от окисления расплава. The disadvantage of this method is the low digestibility of pulverized silicon, which is only 60%. A silicon fraction of less than 0.3 mm is not absorbed, and more than 1 mm is partially absorbed (less than 60%). Low digestibility significantly increases the preparation time of the alloy, since in order to achieve the required concentration of silicon in the resulting alloy, it is necessary to introduce a larger amount of pulverized silicon (1.6 times more). An increase in the duration of smelting leads to increased losses of metal (aluminum and silicon, additionally) from the oxidation of the melt.
Целью предлагаемого изобретения является повышение усвояемости кремния и сокращение потерь металла от окисления расплава за счет уменьшения продолжительности плавки. The aim of the invention is to increase the digestibility of silicon and reduce metal loss from oxidation of the melt by reducing the duration of the smelting.
Поставленная цель достигается тем, что по способу переработки отходов кремния, включающему введение кремния пылевидной и мелкой фракции (0-20 мм) в расплав алюминия при перемешивании, кремний указанных фракций вводят на поверхность расплава, нагретого до температуры на 10-20оС выше температуры плавления, а после введения кремния темпеpатуpу расплава повышают до 720-750оС со скоростью 2,5-4оС/мин. При получении заэвтектических алюминиевокремниевых сплавов отходы кремния вводят в расплав силумина.The goal is achieved in that the silicon recycling method comprising administering to silicon dust and the fine fraction (0-20 mm) in the molten aluminum, with stirring, silicon these fractions are administered to the surface of the melt, heated to a temperature of 10-20 ° C above the temperature melting, and after introducing the silicon melt Temperature was raised to 720-750 ° C at a rate of 2.5-4 C / min. Upon receipt of hypereutectic aluminum-silicon alloys, silicon wastes are introduced into the silumin melt.
Введение отходов кремния пылевидной и мелкой фракций (0-20 мм) на поверхность расплава, нагретого до температуры на 10-20оС выше температуры плавления, с последующим повышением температуры расплава до 720-750оС с определенной скоростью обеспечивает повышение усвояемости кремния и сокращение потерь металла от окисления расплава за счет уменьшения продолжительности плавки.Introduction silicon waste dust and small fractions (0-20 mm) on the surface of the melt, heated to a temperature of 10-20 ° C above the melting temperature, followed by raising the melt temperature to 720-750 C at a certain speed provides increased digestibility and reduced silicon metal losses from oxidation of the melt by reducing the duration of the smelting.
Усвояемость кремния пылевидной и мелкой фракций (0-20 мм) повышается за счет интенсивного замешивания кремния указанных фракций в расплав, нагретый до температуры на 10-20оС выше температуры плавления, что создает благоприятные условия для эффективного его усвоения в период повышения температуры расплава до 720-750оС с определенной скоростью. С повышением усвояемости кремния снижаются его потери, а значит, уменьшается количество вводимого в расплав кремния пылевидной и мелкой фракций, необходимое для достижения требуемой концентрации кремния в сплаве, что ведет к уменьшению времени приготовления сплава и за счет этого - сокращению потерь металла (алюминия и кремния-дополнительно) от окисления расплава.Assimilation of silicon dust and small fractions (0-20 mm) increases due to the intensive mixing these fractions in the silicon melt is heated to a temperature of 10-20 ° C above the melting temperature, which creates favorable conditions for its effective assimilation during rising to the melt temperature 720-750 about With a certain speed. With an increase in the assimilation of silicon, its losses are reduced, which means that the amount of pulverized and fine fractions introduced into the silicon melt decreases, which is necessary to achieve the required silicon concentration in the alloy, which leads to a decrease in the preparation time of the alloy and, as a result, to a reduction in the loss of metal (aluminum and silicon -optional) from oxidation of the melt.
Выбранные пределы параметров способа лимитируются следующими факторами. The selected limits of the method parameters are limited by the following factors.
1. Введение кремния пылевидной и мелкой фракций (0-20 мм) в расплав, нагретый до температуры, превышающей температуру плавления более, чем на 20оС, ведет к резкому ухудшению замешивания кремния в расплав, что снижает его усвояемость и повышает потери металла от окисления расплава в результате увеличения продолжительности плавки, а введение кремния указанных фракций в расплав, нагретый до температуры, превышающей температуру плавления менее, чем на 10оС, не представляется возможным из-за сближения температуры расплава и температуры его плавления.1. Introduction silicon dust and small fractions (0-20 mm) melt heated to a temperature above the melting temperature of more than 20 ° C, leads to a rapid deterioration in the silicon melt kneading, which reduces its absorption and increases loss of metal oxidation of the melt by increasing the melting duration, and administering these fractions in the silicon melt is heated to a temperature above the melting point less than 10 ° C is not possible due to the convergence of the melt temperature and its melting temperature eniya.
2. Увеличение температуры расплава после введения кремния выше 750оС ведет к увеличению потерь металла, а уменьшение ниже 720оС - не обеспечивает высокой усвояемости (она ниже усвояемости кремния фракции 20-50 мм по известному способу приготовления сплава, равной 96,5%).2. Increasing the temperature of the melt after administration silicon above 750 ° C leads to an increase of metal loss and reduction below 720 ° C - does not provide a high digestibility (which below digestibility silicon fraction 20-50 mm alloy by the known method of preparation, equal to 96.5% )
3. Увеличение скорости подъема температуры расплава более 4оС/мин ведет к значительному снижению усвояемости (также ниже 96,5%), а уменьшение менее 2,5оС/мин - к увеличению потерь металла от окисления расплава.3. Increase in melt rate of temperature rise of more than 4 ° C / min, leads to a significant reduction in the digestibility (well below 96.5%), while lower than 2.5 ° C / min - in increased loss of metal melt from oxidation.
В результате поиска по патентной и научно-технической литературе не были обнаружены технические решения с признаками, отличающими предлагаемый способ от прототипа, а именно: позволяющими осуществить интенсивное замешивание кремния пылевидной и мелкой фракций (0-20 мм), создав тем самым благоприятные условия для эффективного его усвоения, что, в свою очередь, создает широкие возможности использования отходов кремния в качестве присадки при получении алюминиевокремниевых сплавов, причем пониженной себестоимости. As a result of a search in the patent and scientific and technical literature, no technical solutions were found with features distinguishing the proposed method from the prototype, namely: allowing intensive mixing of silicon dust and fine fractions (0-20 mm), thereby creating favorable conditions for efficient its assimilation, which, in turn, creates wide opportunities for the use of silicon waste as an additive in the production of aluminum-silicon alloys, and at a lower cost.
Реализация способа осуществляется при получении алюминиевокремниевых сплавов типа АЛ2 и АК18. В качестве присадки используют отходы кремния пылевидной и мелкой фракций (0-20 мм), получаемые при дроблении и транспортировках кристаллического кремния и направляемые после отсева в отвал. В качестве основы - расплава для введения отходов кремния, используют первичный алюминий марок А5, А6 и А0, а для получения сплава АК18 - чушковой силумин. The implementation of the method is carried out upon receipt of aluminum-silicon alloys of the type AL2 and AK18. Silicon wastes of pulverized and fine fractions (0-20 mm) obtained by crushing and transporting crystalline silicon and sent after screening to the dump are used as additives. Primary aluminum of grades A5, A6 and A0 is used as the basis - a melt for introducing silicon wastes, and pig iron silumin is used to produce AK18 alloy.
П р и м е р 1. В разогретую тигельную печь ИАТ-6М (емкостью 6 тн) загружают чушковой алюминий в количестве 4500 кг, расплавляют его и расплав доводят до температуры на 10оС выше температуры плавления, т. е. до 670оС, при которой на поверхность расплава загружают отходы кремния пылевидной и мелкой фракций (0-20 мм) в количестве 556 кг из расчета получения сплава АЛ2 с содержанием кремния 11% (без учета потерь). Перегрев над ликвидусом в 10оС поддерживают в течение всего периода введения кремния указанных фракций, а после завершения его введения температуру расплава повышают до 720оС со скоростью 2,5оС/мин. Отбирают пробы на определение химического состава. После остывания шлака от него отбирают пробы на определение количества металла и окислов в нем. Шлак взвешивают. Определяют усвояемость кремния и потери металла. Получают сплав АЛ2 с содержанием кремния 10,87%. Усвояемость кремния составляет 98,8%.EXAMPLE EXAMPLE 1 The preheated crucible furnace IAT-6M (
В примерах 2 и 3 отходы кремния перерабатывают аналогично примеру 1 при следующих параметрах. П р и м е р 2. Температура перегрева над ликвидусом 15оС Температура расплава после ее повышения 730оС Скорость подъема темпера- туры 3оС/мин
П р и м е р 3. Температура перегрева над ликвидусом 20оС Температура расплава после ее повышения 750оС Скорость подъема темпе- ратуры 4оС/мин.In examples 2 and 3, silicon wastes are processed analogously to example 1 with the following parameters. EXAMPLE 2. EXAMPLE superheat temperature above 15 ° C liquidus temperature of the melt after its increase to 730 C temperature
EXAMPLE 3. EXAMPLE superheat temperature above 20 ° C liquidus temperature of the melt after its increase to 750 ° C tem- perature rise rate 4 ° C / min.
В примере 4 отходы кремния перерабатывают аналогично примерам 1-3 с введением кремния пылевидной и мелкой фракции (0-20 мм) в расплав силумина. In example 4, silicon wastes are processed similarly to examples 1-3 with the introduction of silicon pulverized and fine fractions (0-20 mm) in the silumin melt.
П р и м е р 4. В печь загружают 4800 кг чушкового силумина с содержанием кремния 10,8%, расплавляют содержимое и расплав доводят до температуры на 10оС выше температуры плавления, т. е. до 605оС, при которой на поверхность расплава загружают кремний пылевидной и мелкой фракций (0-20 мм) в количестве 422 кг из расчета получения сплава АК18 с содержанием кремния 18% (без учета потерь) . После введения отходов кремния температура расплава повышают до 720оС со скоростью 2,5оС/мин. Получают сплав с содержанием кремния 17,68. Усвояемость составляет 98,2%.EXAMPLE EXAMPLE 4. The furnace is charged with 4800 kg pig with silumin the silicon content of 10.8%, the contents are melted and the melt is brought to a temperature of 10 ° C above the melting temperature, t. E. To 605 ° C at which on the melt surface is loaded with silicon dust and fine fractions (0-20 mm) in an amount of 422 kg based on the production of AK18 alloy with a silicon content of 18% (excluding losses). After introducing the silicon waste melt temperature was raised to 720 C at a rate of 2.5 ° C / min. An alloy with a silicon content of 17.68 is obtained. Digestibility is 98.2%.
В примерах 5 и 6 отходы кремния перерабатывают аналогично примеру 4 в пределах заявленных интервалов. In examples 5 and 6, silicon wastes are processed analogously to example 4 within the declared intervals.
В примерах 7-11 отходы кремния перерабатывают аналогично примерам (1-6) за пределами заявленных интервалов. In examples 7-11, silicon wastes are processed similarly to examples (1-6) outside the declared intervals.
Перерабатывают отходы кремния и по известному способу. Silicon waste is processed by a known method.
Результаты испытаний приведены в таблице. The test results are shown in the table.
Из данных таблицы видно, что использование заявляемого способа переработки отходов кремния пылевидной и мелкой фракций (примеры 1-6) обеспечивает повышение усвояемости кремния на 37,4-38,5% и сокращение потерь металла от окисления расплава на 3,2-3,8 кг/т (в том числе алюминия - на 2,8-3,6 кг/т) за счет сокращения продолжительности плавки на 19% при получении сплава АЛ2 и на 38% - сплава АК18. Удельный расход кремния пылевидной и мелкой фракций уменьшается в среднем на 70,8 кг/т получаемого сплава. From the table it is seen that the use of the proposed method for processing waste silicon dust and fine fractions (examples 1-6) provides an increase in the assimilation of silicon by 37.4-38.5% and a reduction in metal loss from oxidation of the melt by 3.2-3.8 kg / t (including aluminum - by 2.8-3.6 kg / t) by reducing the melting time by 19% upon receipt of the AL2 alloy and by 38% - the AK18 alloy. The specific consumption of silicon dust and fine fractions is reduced by an average of 70.8 kg / t of the resulting alloy.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5019522 RU2016110C1 (en) | 1991-12-29 | 1991-12-29 | Method of reprocessing of silicon waste |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5019522 RU2016110C1 (en) | 1991-12-29 | 1991-12-29 | Method of reprocessing of silicon waste |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016110C1 true RU2016110C1 (en) | 1994-07-15 |
Family
ID=21593036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5019522 RU2016110C1 (en) | 1991-12-29 | 1991-12-29 | Method of reprocessing of silicon waste |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2016110C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2180013C1 (en) * | 2000-07-17 | 2002-02-27 | Гаврилин Игорь Васильевич | Process of remelting of dust-like silicon waste in medium of solid-liquid aluminum |
| RU2258757C1 (en) * | 2004-06-22 | 2005-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-технологический центр" | Silicon-containing aluminum alloy preparation method |
-
1991
- 1991-12-29 RU SU5019522 patent/RU2016110C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Патент ГДР N 260521, кл. C 22C 1/02, публ. 1988 г. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2180013C1 (en) * | 2000-07-17 | 2002-02-27 | Гаврилин Игорь Васильевич | Process of remelting of dust-like silicon waste in medium of solid-liquid aluminum |
| RU2258757C1 (en) * | 2004-06-22 | 2005-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-технологический центр" | Silicon-containing aluminum alloy preparation method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2016110C1 (en) | Method of reprocessing of silicon waste | |
| RU2010881C1 (en) | Process of producing aluminum-silicon alloys | |
| JPH07188831A (en) | Stainless steel manufacturing method and apparatus | |
| RU2455379C1 (en) | Method to melt low-carbon manganiferous alloys | |
| RU2335564C2 (en) | High titanium ferro alloy produced by two stages reduction out of ilmenite | |
| SU1708907A1 (en) | Aluminothermic method of producing ferrovanadium | |
| RU2329322C2 (en) | Method of producing high titanium ferroalloy out of ilmenite | |
| RU2140458C1 (en) | Vanadium cast iron conversion method | |
| SU1418345A1 (en) | Method of producing ferrotitanium | |
| RU2148088C1 (en) | Method for vanadium cast iron conversion | |
| RU2004599C1 (en) | Admixture for alloying for molten metal | |
| RU2010878C1 (en) | Method of reprocessing of magnesium and its alloys waste | |
| US2991174A (en) | Process of producing chromium steel | |
| RU2001101836A (en) | METHOD FOR PRODUCING VANADIUM-CONTAINING FERROALLOY | |
| SU569643A1 (en) | Method of melting ferromolybdenum | |
| SU569627A1 (en) | Method for refining aluminium dust melt | |
| SU791781A1 (en) | Method of copper-containing slag impoverishment | |
| SU665003A1 (en) | Method of manufacturing vanadium-containing steel | |
| SU1650333A1 (en) | Slagging mixture | |
| SU1206318A2 (en) | Charge for high-speed steel melting | |
| JPS594484B2 (en) | Goukintetsunodatsurin Datsutanhouhou | |
| RU2006504C1 (en) | Method of liquid silicomanganese dephosphorization | |
| SU1678846A1 (en) | Method of production cast iron in electric-arc furnaces | |
| SU1421790A1 (en) | Flux for treating waste of aluminium-silicon alloys | |
| SU1006530A1 (en) | Method for producing vanadium alloys |