專利名稱：一種冶煉化學(xué)級(jí)金屬硅的還原劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化學(xué)還原劑，尤其是一種冶煉化學(xué)級(jí)金屬硅的過(guò)程中使用的不含木炭的還原劑。
背景技術(shù)：
工業(yè)硅用途十分廣泛，主要用于精細(xì)化工、冶金、電子信息等行業(yè)。在化學(xué)工業(yè)中，工業(yè)硅主要用于生產(chǎn)有機(jī)硅(如硅油、硅橡膠、硅樹脂、硅耦連劑等)產(chǎn)品。在冶金工業(yè)方面可作為鐵基合金的添加劑、脫氧劑，硅鋼的合金劑及硅鋁合金，其產(chǎn)品被廣泛地應(yīng)用于國(guó)防和民用工業(yè)。在電子信息行業(yè)中主要用于生產(chǎn)單晶硅、多晶硅及半導(dǎo)體材料，是現(xiàn)代工業(yè)尤其是高科技產(chǎn)業(yè)必不可少的原材料。而且，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，金屬硅的應(yīng)用領(lǐng)域還將進(jìn)一步擴(kuò)大。
自從我國(guó)1957年第一臺(tái)工業(yè)硅礦熱爐建成投產(chǎn)以來(lái)，在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)都是以木炭作為單一的還原劑。因此，冶煉金屬硅要消耗大量的木炭。一般來(lái)說(shuō)，每冶煉1噸金屬硅要1.4-1.8噸木炭，而燒制1噸木炭需要5噸左右的木材，也就是說(shuō)，每冶煉1噸金屬硅要消耗7-9噸木材，這對(duì)于森林資源貧乏的中國(guó)來(lái)說(shuō)是致命的。因此，要想保持工業(yè)硅產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，就必須尋找一種木炭替代品來(lái)還原硅石。60年代中期開始使用木炭、石油焦和煙煤組成的混合還原劑。70年代以來(lái)又開展了用玉米芯、木塊和糠醛渣等部分取代木炭做還原劑，以及擴(kuò)大還原劑混合物中煤的用量。
有些小型工業(yè)硅企業(yè)為了保證在不進(jìn)行精煉情況下的工業(yè)硅質(zhì)量，采用了全部用石油焦做還原劑，這樣可以使生產(chǎn)長(zhǎng)期穩(wěn)定進(jìn)行，但是產(chǎn)品質(zhì)量不高，產(chǎn)品中的鐵、鋁、鈣含量只能達(dá)到0.5％、0.5％和0.3％，顯然這種方法不適合現(xiàn)代化工業(yè)的要求。而煙煤一直在科技界被看作木炭的理想替代品，因?yàn)樗€原性好，比電阻高、發(fā)熱量大，同時(shí)它分布廣、儲(chǔ)量大、價(jià)格便宜，在國(guó)內(nèi)也有不少企業(yè)用少量煙煤代替部分木炭來(lái)冶煉金屬硅，也取得了一些成效。但是，上述的各種嘗試均是在一定程度上減少在上述的劑中木炭的含量，并不能完全用煙煤取代木炭來(lái)冶煉化學(xué)級(jí)金屬硅，這樣還是會(huì)消耗大量的木材，不能很好地達(dá)到保護(hù)森林，降低成本的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種冶煉化學(xué)級(jí)金屬硅的還原劑，其避免在還原劑中使用木炭。
為解決本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題，一種冶煉化學(xué)級(jí)金屬硅的還原劑，其包括硅石、石油焦及煙煤，其中硅石與還原劑中固定炭含量總和的質(zhì)量配比保持在2.7∶1.3-2.9∶1.1之間。
本發(fā)明的技術(shù)方案還具有以下特征以重量份計(jì)，硅石55-65％，石油焦15-20％，煙煤5-20％。
本發(fā)明的技術(shù)方案還具有以下特征還原劑中還可以包括不高于10％的木塊。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是由于在還原劑中不包括木炭，所以能夠運(yùn)用國(guó)內(nèi)儲(chǔ)藏豐富、價(jià)格便宜、采購(gòu)方便的各種原煤來(lái)冶煉化學(xué)級(jí)金屬硅，降低了冶煉金屬硅的成本，減少了木炭的用量，保護(hù)了國(guó)內(nèi)越來(lái)越少的森林資源，產(chǎn)生了巨大的企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
本發(fā)明的一種冶煉化學(xué)級(jí)金屬硅的還原劑，其包括硅石、石油焦及煙煤，其中硅石與還原劑中固定炭含量總和的質(zhì)量配比保持在2.7∶1.3-2.9∶1.1之間。在本發(fā)明的第一實(shí)施例中按照下述的配料比較來(lái)進(jìn)行配料，(1)配料以重量份計(jì)，硅石約56份，石油焦約19份，煙煤約16份，木塊約9份，其中，所述的硅石粒度范圍為50～100mm；煙煤粒度范圍為1～30mm，石油焦粒度范圍為1～20mm；(2)混料將上述配比的原料混合在一起，使之均勻；(3)投料將混好的料每隔一定時(shí)間投入冶煉爐中，并使之成饅頭形狀；(4)冶煉持續(xù)通電加熱并根據(jù)需要搗爐；(5)出硅水當(dāng)冶煉達(dá)到2-4小時(shí)后用燒穿器刺穿爐口使硅水順利流出到硅水包中；(6)精煉在硅水往硅水包流動(dòng)至2/3時(shí)，將氧氣和氮?dú)獾幕旌蠚馔ㄈ牍杷珶?0-30分鐘，并加入鉻化物、鈮化物混合料作為精煉劑，同時(shí)覆蓋稻草等材料保溫；(7)澆鑄將硅水靜置5-10分鐘后然后往鑄包中澆鑄；采用該配方冶煉出來(lái)的金屬硅的指標(biāo)為Si99.676％，F(xiàn)e0.26％，Al0.03％，Ca0.034％。
在第二實(shí)施例中，原料的配比按照下述方式，(1)配料以重量份計(jì)，硅石約60份，石油焦約16份，木炭0份，煙煤約19份，木塊約5份；所述的硅石粒度范圍為50～100mm；煙煤粒度范圍為1～30mm，石油焦粒度范圍為1～20mm(2)混料將上述配比的原料混合在一起，使之均勻；(3)投料將混好的料每隔一定時(shí)間投入冶煉爐中，并使之成饅頭形狀；(4)冶煉持續(xù)通電加熱并根據(jù)需要搗爐；(5)出硅水當(dāng)冶煉達(dá)到2-4小時(shí)后用燒穿器刺穿爐口使硅水順利流出到硅水包中；(6)精煉在硅水往硅水包流動(dòng)至2/3時(shí)，將氧氣和氮?dú)獾幕旌蠚馔ㄈ牍杷珶?0-30分鐘，并加入鉻化物、鈮化物混合料作為精煉劑，同時(shí)覆蓋稻草等材料保溫；(7)澆鑄將硅水靜置5-10分鐘后然后往鑄包中澆鑄；采用該配方冶煉出來(lái)的金屬硅的指標(biāo)為Si99.672％，F(xiàn)e0.27％，Al0.03％，Ca0.028％。
在本發(fā)明的第三實(shí)施例中，原料的配比按下述方式進(jìn)行，(1)配料以重量份計(jì)，硅石約64份，石油焦約12份，木炭0份，煙煤約20份，木塊約4份；所述的硅石粒度范圍為50～100mm；煙煤粒度范圍為1～30mm，石油焦粒度范圍為1～20mm(2)混料將上述配比的原料混合在一起，使之均勻；(3)投料將混好的料每隔一定時(shí)間投入冶煉爐中，并使之成饅頭形狀；(4)冶煉持續(xù)通電加熱并根據(jù)需要搗爐；(5)出硅水當(dāng)冶煉達(dá)到2-4小時(shí)后用燒穿器刺穿爐口使硅水順利流出到硅水包中；(6)精煉在硅水往硅水包流動(dòng)至2/3時(shí)，將氧氣和氮?dú)獾幕旌蠚馔ㄈ牍杷珶?0-30分鐘，并加入鉻化物、鈮化物混合料作為精煉劑，同時(shí)覆蓋稻草等材料保溫；(7)澆鑄將硅水靜置5-10分鐘后然后往鑄包中澆鑄；采用該配方冶煉出來(lái)的金屬硅的指標(biāo)為Si99.678％，F(xiàn)e0.26％，Al0.03％，Ca0.032％。
綜上所述，本發(fā)明完成了發(fā)明人的發(fā)明目的，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是由于在還原劑中不包括木炭，所以能夠運(yùn)用國(guó)內(nèi)儲(chǔ)藏豐富、價(jià)格便宜、采購(gòu)方便的各種原煤來(lái)冶煉化學(xué)級(jí)金屬硅，降低了冶煉金屬硅的成本，減少了木炭的用量，保護(hù)了國(guó)內(nèi)越來(lái)越少的森林資源，產(chǎn)生了巨大的企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
權(quán)利要求
1.一種冶煉化學(xué)級(jí)金屬硅的還原劑，其特征在于包括硅石、石油焦及煙煤，其中硅石與還原劑中固定炭含量總和的質(zhì)量配比保持在2.7∶1.3-2.9∶1.1之間。
2.如權(quán)利要求1所述的冶煉化學(xué)級(jí)金屬硅的還原劑，其特征在于以重量份計(jì)，硅石55-65％，石油焦15-20％，煙煤5-20％。
3.如權(quán)利要求2所述的冶煉化學(xué)級(jí)金屬硅的還原劑，其特征在于其中還可以包括不高于10％的木塊。
4.如權(quán)利要求2所述的冶煉化學(xué)級(jí)金屬硅的還原劑，其特征在于其中所述的硅石粒度范圍為50～100mm。
5.如權(quán)利要求2所述的冶煉化學(xué)級(jí)金屬硅的還原劑，其特征在于其中煙煤粒度范圍為1～30mm。
6.如權(quán)利要求2所述的冶煉化學(xué)級(jí)金屬硅的還原劑，其特征在于其中石油焦粒度范圍為1～20mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種冶煉化學(xué)級(jí)金屬硅的還原劑，其包括硅石、石油焦及煙煤，但不包括木炭，其中硅石與還原劑中固定炭含量總和的質(zhì)量配比保持在2.7∶1.3－2.9∶1.1之間。通過(guò)上述還原劑，能夠運(yùn)用國(guó)內(nèi)儲(chǔ)藏豐富、價(jià)格便宜、采購(gòu)方便的各種原煤來(lái)冶煉化學(xué)級(jí)金屬硅，降低了冶煉金屬硅的成本，不再使用木炭，保護(hù)了國(guó)內(nèi)越來(lái)越少的森林資源，產(chǎn)生了巨大的企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)C01B33/025GK1876567SQ20051002654
公開日2006年12月13日 申請(qǐng)日期2005年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月8日
發(fā)明者彭達(dá), 鄒學(xué)柏, 梁躍云, 孫林 申請(qǐng)人:上海廣濟(jì)硅材料有限公司, 內(nèi)蒙古鄂爾多斯電力冶金股份有限公司