一種工業(yè)硅冶煉還原劑的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種工業(yè)硅冶煉還原劑的制備方法，包括將無煙煤、粘結(jié)劑、各類碳粉、生物質(zhì)混合均勻得到混合物料；將制得的混合物料分批次加入到成型機的料倉中，在料倉內(nèi)充分攪拌并慢慢加熱至80℃～300℃，物料在自身重力作用下進入壓球系統(tǒng)后熱壓成型，制成?150mm～600mm的球團；將得到的球團在水的冷卻和沖刷下，迅速脫模后干燥；將冷卻和沖刷得到的球團分批次加入到工業(yè)硅冶煉礦熱爐中，替代木炭生產(chǎn)高品質(zhì)的工業(yè)硅產(chǎn)品。本發(fā)明生產(chǎn)出的工業(yè)硅球團還原劑具有固定碳含量高、灰分低、反應(yīng)活性好、氣孔率大、粒度適宜、機械強度高等特點，可增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低電耗，減少生產(chǎn)成本，適用于大中型礦熱爐的工業(yè)硅冶煉。
【專利說明】一種工業(yè)硅冶煉還原劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于有色冶金熔煉【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種工業(yè)硅冶煉還原劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國生產(chǎn)金屬硅所用的還原劑主要是:木炭、木塊、石油焦和低灰份的煙煤。因木炭的孔隙率最大，而且有許多直孔，適于氣體通過，它在很高溫度下結(jié)晶程度也無大的增長，所以在還原條件下，有較高的比電阻和反應(yīng)能力。所以到目前為止，木炭在金屬硅的冶煉過程中是最好的還原劑，長期以來，我國工業(yè)硅生產(chǎn)企業(yè)一直是以木炭作為主要還原劑。煙煤、石油焦等只能少量配入，主要是由于石油焦高溫條件下石墨化程度高，造成還原活性低，石油焦中釩和鎳含量較高，易使有機硅生產(chǎn)所用的催化劑產(chǎn)生中毒，使甲基硅烷轉(zhuǎn)化率和選擇性降低。無煙煤雖然固定碳含量高、灰分低，但是存在揮發(fā)分低，化學(xué)活性差，在高溫條件下容易膨脹熱離等問題，也不能直接用來作還原劑生產(chǎn)工業(yè)硅。
[0003]生產(chǎn)木炭需要消耗大量的森林資源，大量的木炭消耗導(dǎo)致森林資源越來越少，嚴重破壞了生態(tài)環(huán)境。從長遠來看，我國森林覆蓋面積不到國土的10%,森林是需要一定的生長周期，大量的森林砍伐不符合保護生態(tài)環(huán)境、創(chuàng)建低碳社會、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的要求，硅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不能以大量消耗并不富裕的能源和林木資源為代價，由于資源的限制，木炭價格大幅度上漲，嚴重影響了煉硅企業(yè)的經(jīng)濟效益，硅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到了還原劑的限制。因此，研究開發(fā)一種來源廣泛、綠色環(huán)保、成本低廉的工業(yè)硅冶煉還原劑，替代木炭生產(chǎn)工業(yè)硅，具有十分重要的現(xiàn)實意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種固定碳含量高、反應(yīng)活性好、綠色環(huán)保、經(jīng)濟效益好的工業(yè)硅冶煉還原劑的制備方法。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，具體包括以下步驟:
A、將無煙煤、粘結(jié)劑、各類碳粉、生物質(zhì)混合均勻得到混合物料；
B、將步驟A得到的混合物料分批次加入到成型機的料倉內(nèi)，在料倉內(nèi)充分攪拌并加熱至80°C~300°C,物料在自身重力作用下進入壓球系統(tǒng)后熱壓成型，制成0150mm~600mm的球團；
C、在壓球系統(tǒng)制成的球團脫模后自然干燥，根據(jù)配料及物理、化學(xué)成分的不同，制成的球團可直接作為工業(yè)硅還原劑使用或者在高溫爐中煅燒后作為工業(yè)硅冶煉還原劑使用，煅燒溫度為700°C~1400°C ；
D、將步驟C得到的球團分批次加入到工業(yè)硅冶煉礦熱爐中，替代木炭生產(chǎn)高品質(zhì)的工業(yè)娃產(chǎn)品。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明方法采用無煙煤、各類碳粉、生物質(zhì)等為主要原料，利用熱壓成型工藝制成工業(yè)硅冶煉球團還原劑，這種還原劑不但聚集了單一碳質(zhì)還原劑的優(yōu)點，還使無煙煤有效應(yīng)用于工業(yè)硅冶煉中，降低了工業(yè)硅冶煉還原劑的獲得成本，同時實現(xiàn)了無煙煤資源價值的提升，拓展了無煙煤的應(yīng)用領(lǐng)域；本發(fā)明通過攪拌和加熱的方式，使物料充分混合，增強了粘結(jié)劑和其它組分之間的接觸，使球團的冷強度、熱強度、反應(yīng)活性大大提升，各項性能指標(biāo)明顯優(yōu)于采用其它技術(shù)生產(chǎn)的球團，比較適合用于工業(yè)硅冶煉還原劑使用；本發(fā)明還提供了一種回收生物質(zhì)和廢棄碳粉的有效方法，實現(xiàn)了資源的循環(huán)利用；本發(fā)明生產(chǎn)出的工業(yè)硅冶煉球團還原劑具有反應(yīng)活性高、比電阻大、機械強度高、雜質(zhì)含量低等特點，有利于提高工業(yè)硅冶煉化學(xué)反應(yīng)速度，增加產(chǎn)品產(chǎn)量、降低冶煉能耗，減少生產(chǎn)成本等優(yōu)點，可適用于大中型礦熱爐的工業(yè)硅冶煉。
[0007]本發(fā)明的有益效果表現(xiàn)為:
1、本發(fā)明生產(chǎn)的球團具有固定碳含量高、灰分低、雜質(zhì)少、機械強度高等優(yōu)點，應(yīng)用于工業(yè)硅生產(chǎn)中替代木炭作為還原劑使用，有利于提高工業(yè)硅產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。
[0008]2、本發(fā)明提供了一種來源廣泛、經(jīng)濟合理的工業(yè)冶煉還原劑制備方法，實現(xiàn)了無煙煤、廢棄碳粉和生物質(zhì)資源的綜合利用。在工業(yè)硅冶煉中替代木炭作還原劑使用，減少了國家森林資源的消耗，保護了生態(tài)環(huán)境。
[0009]3、本發(fā)明降低了金屬硅冶煉的生產(chǎn)成本，提高了企業(yè)經(jīng)濟效益。
【具體實施方式】
[0010]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不以任何方式對本發(fā)明加以限制，基于本發(fā)明教導(dǎo)所作的任何變換，均落入本發(fā)明保護范圍。
[0011]本發(fā)明用無煙煤、粘結(jié)劑、各類碳粉、生物質(zhì)制備工業(yè)硅冶煉還原劑包括以下步驟:
A、將無煙煤、粘結(jié)劑、各類碳粉、生物質(zhì)混合均勻得到混合物料；
B、將步驟A得到的混合物料分批次加入到成型機的料倉內(nèi)，在料倉內(nèi)充分攪拌并加熱至80~300°C,物料在自身重力作用下進入壓球系統(tǒng)后熱壓成型,制成0150~600mm的球團； C、在壓球系統(tǒng)制成的球團脫模后自然干燥，根據(jù)配料及物理、化學(xué)成分的不同，制成的球團可直接作為工業(yè)硅還原劑使用或者在高溫爐中煅燒后作為工業(yè)硅冶煉還原劑使用，煅燒溫度為700~1400°C ；
D、將步驟C得到的球團分批次加入到工業(yè)硅冶煉礦熱爐中，替代木炭生產(chǎn)高品質(zhì)的工業(yè)娃產(chǎn)品。
[0012]所述A步驟中的混合物料中配料比為無煙煤:粘結(jié)劑:各類碳粉:生物質(zhì)=(1~90): (3 ~20): (I ~90): (I ~10)。
[0013]所述A步驟的粘結(jié)劑為天然浙青、石油浙青、頁巖浙青和煤焦油浙青、氫氧化鈉、碳酸鈉中的一種或幾種混合物以及其它各種無機粘結(jié)劑、有機粘結(jié)劑和復(fù)合粘結(jié)劑。
[0014]所述A步驟中的生物質(zhì)為稻草、鋸末，樹枝，小木塊，稻殼，竹屑，花生皮，葵花籽殼，糠醛渣，酒渣，甘蔗渣，玉米芯，椰子殼，咖啡殼以及農(nóng)作物秸桿等中的一種或幾種混合物以及其它各種廣泛意義上的生物質(zhì)。
[0015]實施例1
按照無煙煤:石油浙青:木炭粉:稻草=60:15:20:5 (質(zhì)量百分比)的比例配料，得到混合物料加入到成型機的料倉內(nèi)，在料倉內(nèi)通過導(dǎo)熱油盤管加熱并攪拌，加熱至120°C，然后進入壓球系統(tǒng)后熱壓成型，制成0400_的球團。球團在水的冷卻和沖刷下，迅速脫模后干燥，經(jīng)過檢測:球團固定碳含量85%，灰分3.45%，揮發(fā)分21.5%，其它各項性能指標(biāo)達到工業(yè)硅冶煉還原劑的要求。
[0016]將上述球團:木炭=1:1比例加入到工業(yè)硅冶煉礦熱爐中生產(chǎn)工業(yè)硅，生產(chǎn)過程中爐況穩(wěn)定，產(chǎn)品產(chǎn)量與原來相比增加1.75%,電極單耗下降5.22%，電耗下降0.76%, 3303工業(yè)娃廣品品級率提聞4.81%。
[0017]實施例2
按照無煙煤:煤焦油浙青:石油焦粉:鋸末=70:10:18:2 (質(zhì)量百分比)的比例配料，得到混合物料加入到成型機的料倉內(nèi)，在料倉內(nèi)通過導(dǎo)熱油盤管加熱并攪拌，慢慢加熱至150°C，然后進入壓球系統(tǒng)后熱壓成型，制成0400mm的球團。球團在水的冷卻和沖刷下，迅速脫模后干燥，經(jīng)過檢測:球團固定碳含量91%，灰分3.14%，揮發(fā)分18.5%，其它各項性能指標(biāo)達到工業(yè)硅冶煉還原劑的要求。
[0018]將上述球團在回轉(zhuǎn)窯中煅燒，煅燒溫度為1000°C，然后按照煅燒球團:木炭=6:4比例加入到工業(yè)硅冶煉礦熱爐中生產(chǎn)工業(yè)硅，生產(chǎn)過程中爐況運行穩(wěn)定，產(chǎn)品產(chǎn)量與原來相比增加5.85%，電極單耗下降4.82%，電耗下降3.72%, 3303產(chǎn)品品級率基本不變。
[0019]實施例3
按照洗精煤粉:石油浙青:石油焦粉:咖啡殼=30:15:50:5 (質(zhì)量百分比)的比例配料，得到混合物料加入到成型機的料倉內(nèi)，在料倉內(nèi)通過導(dǎo)熱油盤管加熱并攪拌，慢慢加熱至180°C，然后進入壓球系統(tǒng)后熱壓成型，制成0400mm的球團。球團在水的冷卻和沖刷下，迅速脫模后干燥，經(jīng)過 檢測:球團固定碳含量78%，灰分4.24%，揮發(fā)分29.5%，其它各項性能指標(biāo)達到工業(yè)硅冶煉還原劑的要求。
[0020]將上述球團:木炭=7:3比例加入到工業(yè)硅冶煉礦熱爐中生產(chǎn)工業(yè)硅，生產(chǎn)過程中爐況穩(wěn)定，產(chǎn)品產(chǎn)量與原來相比增加0.45%，電極單耗下降0.22%，電耗下降0.26%，產(chǎn)品質(zhì)量變化不大，生產(chǎn)成本下降5%。
[0021]實施例4
按照石油焦粉:石油浙青:木炭粉:麥桿=60:12:25:3 (質(zhì)量百分比)的比例配料，得到混合物料加入到成型機的料倉內(nèi)，在料倉內(nèi)通過導(dǎo)熱油盤管加熱并攪拌，慢慢加熱至200°C，然后進入壓球系統(tǒng)后熱壓成型，制成0400mm的球團。球團在水的冷卻和沖刷下，迅速脫模后干燥，經(jīng)過檢測:球團固定碳含量83%，灰分4.94%，揮發(fā)分21.5%，其它各項性能指標(biāo)達到工業(yè)硅冶煉還原劑的要求。
[0022]將上述球團:木炭=8:2比例加入到工業(yè)硅冶煉礦熱爐中生產(chǎn)工業(yè)硅，生產(chǎn)過程中爐況穩(wěn)定，產(chǎn)品產(chǎn)量與原來相比增加0.15%，電極單耗下降1.32%，電耗下1.26%，產(chǎn)品質(zhì)量變化不大，生產(chǎn)成本下降9%。
【權(quán)利要求】
1.一種工業(yè)硅冶煉還原劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟: A、將無煙煤、粘結(jié)劑、各類碳粉、生物質(zhì)混合均勻得到混合物料； B、將步驟A得到的混合物料分批次加入到成型機的料倉內(nèi)，在料倉內(nèi)充分攪拌并加熱至80~300°C,物料在自身重力作用下進入壓球系統(tǒng)后熱壓成型,制成0150~600mm的球團； C、在壓球系統(tǒng)制成的球團脫模后自然干燥，根據(jù)配料及物理、化學(xué)成分的不同，制成的球團可直接作為工業(yè)硅還原劑使用或者在高溫爐中煅燒后作為工業(yè)硅冶煉還原劑使用，煅燒溫度為700~1400°C ； D、將步驟C得到的球團分批次加入到工業(yè)硅冶煉礦熱爐中，替代木炭生產(chǎn)高品質(zhì)的工業(yè)娃產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)硅冶煉還原劑的制備方法，其特征在于所述A步驟中的混合物料中配料比為無煙煤:粘結(jié)劑:各類碳粉:生物質(zhì)=1~90:3~20:1~90:1~10。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)硅冶煉還原劑的制備方法，其特征在于所述A步驟中的粘結(jié)劑為天然浙青、石油浙青、頁巖浙青和煤焦油浙青、氫氧化鈉、碳酸鈉中的一種或幾種混合物以及其它各種無機粘結(jié)劑、有機粘結(jié)劑和復(fù)合粘結(jié)劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)硅冶煉還原劑的制備方法，其特征在于所述A步驟中的生物質(zhì)為稻草、鋸末，樹枝，小木塊，稻殼，竹屑，花生皮，葵花籽殼，糠醛渣，酒渣，甘蔗渣，玉米芯，椰子殼，咖啡殼以及農(nóng)作物秸桿等中的一種或幾種混合物以及其它各種廣泛意義上的生物質(zhì)。
【文檔編號】C01B33/027GK103803552SQ201410062952
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年2月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月22日
【發(fā)明者】包崇軍, 李宗有, 蘇杰, 王吉坤, 謝剛, 王建波, 李曉陽, 楊鋼, 楊大錦, 盧國洪, 簡勝, 王子龍, 張永平, 陳科彤, 李懷仁, 和曉才, 許娜, 周杰, 張忠益, 任承偉, 李小英, 徐亞飛, 李永剛, 刁微之, 于站良, 張徽, 張薇, 李俊 申請人:昆明冶金研究院, 云南永昌硅業(yè)股份有限公司