本發(fā)明屬于硅及硅合金冶煉領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及處理含硅硅渣的方法。

背景技術(shù)：

為落實《循環(huán)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)法》和《循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略及近期行動計劃》，國家發(fā)改委印發(fā)(國發(fā)[2013]5號)《2015年循環(huán)經(jīng)濟(jì)推進(jìn)計劃》，提出要以資源高效循環(huán)利用為核心，著力構(gòu)建循環(huán)型產(chǎn)業(yè)體系。并明確將“推進(jìn)資源綜合利用”作為加快構(gòu)建循環(huán)型產(chǎn)業(yè)體系的重點任務(wù)之一。同時《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》第四章防治污染和其他公害，也要求企業(yè)應(yīng)當(dāng)優(yōu)先采用資源利用率高及廢棄物綜合利用的技術(shù)。

眾所周知，在硅及硅合金冶煉生產(chǎn)過程中，fe2o3、sio2、mgo、al2o3、cao等雜質(zhì)因還原溫度不同，其中的fe2o3和sio2絕大部分被還原，而al2o3、mgo和cao只能部分還原。未還原的fe2o3、al2o3、mgo和cao與sio2一起形成熔渣。這種熔渣有的積聚在一起形成明顯的淺色熔渣塊，局限在晶界間，界限分明，破碎時可用手工清除；而另一些熔渣則變成深色的僅在顯微鏡下才能看到的顆粒，和硅混雜在一起，成為硅中的雜質(zhì)。此硅渣中含有15wt％以上的硅金屬，若能有效地回收利用此部分硅金屬，經(jīng)濟(jì)效益顯著。然而目前各硅生產(chǎn)企業(yè)的含硅硅渣中的硅金屬還無法有效地回收利用，企業(yè)要么以每噸數(shù)十元廉價銷售處理，要么將其用來鋪路或作為棄渣堆存，造成硅資源的嚴(yán)重浪費，同時影響了硅生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

因此，現(xiàn)有處理含硅硅渣的技術(shù)有待進(jìn)一步改進(jìn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種處理含硅硅渣的方法，該方法可以實現(xiàn)含硅硅渣中硅金屬與其他雜質(zhì)的有效分離，且將分選出的硅金屬進(jìn)行重熔，可以生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)高價的硅產(chǎn)品，而所得尾渣中硅含量不高于15wt％。由此，采用本發(fā)明的方法，可以達(dá)到很好地回收利用硅渣中硅金屬的目的，不僅提高了生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，而且對構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型企業(yè)有著深遠(yuǎn)和重大的現(xiàn)實意義。

本申請是基于發(fā)明人下列發(fā)現(xiàn)完成的：在硅及硅合金冶煉生產(chǎn)過程中，未還原的雜質(zhì)fe2o3、al2o3、mgo和cao與sio2一起形成的熔渣有兩種狀態(tài)，一種是明顯的淺色熔渣塊，破碎后可粗選出來，另一種變成深色的僅在顯微鏡下才能看到的顆粒，和硅混雜在一起，成為硅中的雜質(zhì)。熔渣硅渣中含有15wt％以上的硅金屬。在硅及硅合金冶煉生產(chǎn)企業(yè)中，能否有效地回收利用硅渣中含量大于15wt％的硅金屬，對硅及硅合金冶煉生產(chǎn)企業(yè)意義重大，既影響著企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，又關(guān)系著企業(yè)的轉(zhuǎn)型。目前，各硅及硅合金冶煉生產(chǎn)企業(yè)的含硅硅渣中的硅金屬還無法有效地回收利用。企業(yè)要么以每噸數(shù)十元廉價銷售處理，要么將其用來鋪路或作為棄渣堆存，造成硅資源的嚴(yán)重浪費，同時影響了硅生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。鑒于此，本申請的發(fā)明人通過對現(xiàn)有處理含硅硅渣的技術(shù)進(jìn)行積極探索，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，以期達(dá)到回收利用硅及硅冶煉生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的硅渣中的硅金屬，從而提高硅及硅冶煉生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

為此，在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種處理含硅硅渣的方法，所述含硅硅渣中含有硅金屬、氧化鐵、氧化鈣、氧化鋁、氧化鎂和氧化硅中的至少一種。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該方法包括：(1)將所述含硅硅渣進(jìn)行第一破碎處理，以便得到第一破碎料；(2)將所述第一破碎料進(jìn)行粗選處理，以便得到第一硅金屬和粗選料；(3)將所述粗選料進(jìn)行第二破碎處理，以便得到第二破碎料；(4)將所述第二破碎料進(jìn)行分級處理，以便得到分級料；(5)將所述分級料分別進(jìn)行分選處理，以便分別得到第二硅金屬、中礦和尾渣，并將各級分選得到的中礦返回各級繼續(xù)進(jìn)行所述分選處理；(6)將所述第一硅金屬和經(jīng)步驟(5)收集起來的各級第二硅金屬混合進(jìn)行熔化處理，以便得到硅產(chǎn)品。

由此，根據(jù)本發(fā)明實施例的處理含硅硅渣的方法，通過利用含硅硅渣中硅金屬與其他雜質(zhì)比重的不同，將含硅硅渣利用破碎篩分設(shè)備進(jìn)行破碎和分級，然后對各級分級料分別進(jìn)行分選，可以實現(xiàn)硅金屬與其他雜質(zhì)的有效分離，最后將分選出的硅金屬進(jìn)行重熔，可生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)高價的硅產(chǎn)品，從而提高硅及硅冶煉生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，且最后所得的尾渣中的硅含量不高于15wt％。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的處理含硅硅渣的方法，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

在本發(fā)明的一個實施例中，在步驟(1)中，所述第一破碎料的粒徑不高于200mm。由此，可以顯著提高后續(xù)粗選過程中硅金屬與粗選料的分離效率。

在本發(fā)明的一個實施例中，在步驟(3)中，所述第二破碎料的粒徑不高于20mm。由此，可以顯著提高后續(xù)分級料分選過程中硅金屬的分離效率。

在本發(fā)明的一個實施例中，在步驟(3)中，所述第二破碎料的粒徑不高于15mm。由此，可以顯著提高后續(xù)分級料分選過程中硅金屬的分離效率。

在本發(fā)明的一個實施例中，在步驟(4)中，各級所述分級料中最大物料粒徑與最小物料粒徑差為0.1～5mm。由此，可以進(jìn)一步提高后續(xù)分級料分選過程中硅金屬的分離效率。

在本發(fā)明的一個實施例中，在步驟(4)中，將所述第二破碎料進(jìn)行八級分級處理，并且八級分級料的粒徑依次為0.1～0.5mm、0.6～1.0mm、1.1～4.0mm、4.1～8.0mm、8.1～12.0mm、12.1～15.0mm、15.1～17.0mm、17.1～20.0mm。在本發(fā)明的一個實施例中，在步驟(4)中，將所述第二破碎料進(jìn)行六級分級處理，并且六級分級料的粒徑依次為0.1～0.5mm、0.6～1.0mm、1.1～4.0mm、4.1～8.0mm、8.1～12.0mm、12.1～15.0mm。由此，可以進(jìn)一步提高含硅硅渣中硅金屬的回收效率。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述第二硅金屬中硅含量不低于50wt％。由此，可以進(jìn)一步提高含硅硅渣中硅金屬的回收效率。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述中礦中硅含量為15～50wt％。由此，可以進(jìn)一步提高含硅硅渣中硅金屬的回收效率。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述尾渣中硅含量不高于15wt％。由此，可以顯著提高硅及硅冶煉企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的處理含硅硅渣的方法的流程示意圖。

具體實施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。

在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種處理含硅硅渣的方法，所述含硅硅渣中含有硅金屬、氧化鐵、氧化鈣、氧化鋁、氧化鎂和氧化硅中的至少一種。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該方法包括：(1)將含硅硅渣進(jìn)行第一破碎處理，以便得到第一破碎料；(2)將第一破碎料進(jìn)行粗選處理，以便得到第一硅金屬和粗選料；(3)將粗選料進(jìn)行第二破碎處理，以便得到第二破碎料；(4)將第二破碎料進(jìn)行分級處理，以便得到分級料；(5)將分級料分別進(jìn)行分選處理，以便分別得到第二硅金屬、中礦和尾渣，并將各級分選得到的中礦返回各級繼續(xù)進(jìn)行分選處理；(6)將第一硅金屬和經(jīng)步驟(5)收集起來的各級第二硅金屬混合進(jìn)行熔化處理，以便得到硅產(chǎn)品。發(fā)明人通過大量實驗意外發(fā)現(xiàn)，通過利用含硅硅渣中硅金屬與其他雜質(zhì)比重的不同，將含硅硅渣利用破碎篩分設(shè)備進(jìn)行破碎和分級，然后對各級分級料分別進(jìn)行分選，可以實現(xiàn)硅金屬與其他雜質(zhì)的有效分離，最后將分選出的硅金屬進(jìn)行重熔，可生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)高價的硅產(chǎn)品，從而提高硅及硅冶煉生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，且最后所得的尾渣中的硅含量不高于15wt％。

下面參考圖1對本發(fā)明實施例的處理含硅硅渣的方法進(jìn)行詳細(xì)描述。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該方法包括：

s100：將含硅硅渣進(jìn)行第一破碎處理

該步驟中，含硅硅渣中含有硅金屬、氧化鐵、氧化鈣、氧化鋁、氧化鎂和氧化硅中的至少一種，具體的，將含硅硅渣進(jìn)行第一破碎處理，得到第一破碎料。需要說明的是，該步驟中第一破碎處理的方法并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，第一破碎料的粒徑并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，第一破碎料的粒徑可以為不高于200mm。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，若第一破碎料粒徑過高，使得硅金屬顆粒被大量夾雜在與al2o3、mgo和cao與sio2一起形成熔渣的晶界間，導(dǎo)致硅金屬顆粒難以被粗選分離回收；同時粒徑過高，增加第二破碎的破碎難度。

s200：將第一破碎料進(jìn)行粗選處理

該步驟中，將第一破碎料進(jìn)行粗選處理，得到第一硅金屬和粗選料。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過將步驟s100所得的第一破碎料進(jìn)行粗選處理，可將夾雜在淺色熔渣塊中的硅金屬顆粒分選出來，此部分第一硅金屬可直接進(jìn)行重熔，由此，可大大減少后續(xù)粗選料再加工的工作總量。需要說明的是，該步驟中粗選的方法并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇。

s300：將粗選料進(jìn)行第二破碎處理

該步驟中，將粗選料進(jìn)行第二破碎處理，得到第二破碎料。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過將步驟s200所得的粗選料進(jìn)行第二破碎處理，可以得到粒徑更小的第二破碎料。由此，有利于硅渣的分級處理。需要說明的是，該步驟中第二破碎處理的方法并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，第二破碎料的粒徑并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，第二破碎料的粒徑可以為不高于20mm。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，若第二破碎粒徑過高，與fe2o3、al2o3、mgo和cao與sio2一起形成熔渣的硅金屬，被大量夾雜在晶界間，難以分離；同時粒徑過高，不僅粒度分級范圍大，且分選效果差。

根據(jù)本發(fā)明的再一個實施例，第二破碎料的粒徑并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，第二破碎料的粒徑可以為不高于15mm。由此，可以顯著提高硅渣中硅金屬的回收利用率。

s400：將第二破碎料進(jìn)行分級處理

該步驟中，將第二破碎料進(jìn)行分級處理，以便得到分級料。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過將步驟s300所得的第二破碎料進(jìn)行分級處理，可以得到粒度相對較均勻的各級分級料，從而可以顯著提高各級分級料中硅金屬的分離效率。需要說明的是，該步驟中分級處理的方法并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，各級分級料中最大物料粒徑與最小物料的粒徑差并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，各級分級料中最大物料粒徑與最小物料的粒徑差可以為0.1～5mm。發(fā)明人經(jīng)過大量試驗研究發(fā)現(xiàn)，硅金屬在fe2o3、al2o3、mgo、cao、sio2等熔渣的晶界呈規(guī)律性分布，本申請范圍的粒徑分級控制可有效實現(xiàn)硅金屬與渣的有效分離，為后續(xù)分選提供有利條件，而粒徑分級過高或過低均會造成熔渣夾雜硅金屬量增大，導(dǎo)致后續(xù)分選過程中硅金屬回收率下降。

根據(jù)本發(fā)明的再一個實施例，當(dāng)?shù)诙扑榱系牧娇梢詾椴桓哂?0mm時，分級處理的級數(shù)并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，可以將第二破碎料進(jìn)行八級分級處理，并且八級分級料的粒徑依次為0.1～0.5mm、0.6～1.0mm、1.1～4.0mm、4.1～8.0mm、8.1～12.0mm、12.1～15.0mm、15.1～17.0mm、17.1～20.0mm。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，采用該分級方式可以顯著優(yōu)于其他分級方式保證各級分級料在后續(xù)分選過程中所得硅金屬具有較高的分離效率，從而提高含硅硅渣中硅金屬的回收效率。

根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，第二破碎料的粒徑可以為不高于15mm時，分級處理的級數(shù)并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，可以將第二破碎料進(jìn)行六級分級處理，并且六級分級料的粒徑依次為0.1～0.5mm、0.6～1.0mm、1.1～4.0mm、4.1～8.0mm、8.1～12.0mm、12.1～15.0mm。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，采用該分級方式可以顯著優(yōu)于其他分級方式保證各級分級料在后續(xù)分選過程中所得硅金屬具有較高的分離效率，從而提高含硅硅渣中硅金屬的回收效率。

s500：將分級料分別進(jìn)行分選處理

該步驟中，將分級料分別進(jìn)行分選處理，以便分別得到第二硅金屬、中礦和尾渣，并將各級分選得到的中礦返回各級繼續(xù)進(jìn)行分選處理。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，將各個級別的分級料分別進(jìn)行分選，能很好的選出各級中的第二硅金屬、中礦和尾渣，而各級分選所得的中礦可返回各級重復(fù)分選，從而可以進(jìn)一步提高硅渣中硅金屬的回收利用率。需要說明的是，此步驟中分選的方法并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，例如可以根據(jù)粒度大小選擇對應(yīng)的搖床、跳汰機、重介旋流器等重選設(shè)備進(jìn)行分選。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，第二硅金屬中的硅含量并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，第二硅金屬中硅含量可以為不低于50wt％。由此，經(jīng)后續(xù)熔化處理可以得到優(yōu)質(zhì)高價的硅產(chǎn)品。

根據(jù)本發(fā)明的再一個實施例，中礦中的硅含量并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，中礦中硅含量可以為15～50wt％。由此，可以有效避免硅資源的浪費。

根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，尾渣中的硅含量并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，尾渣中硅含量可以為不高于15wt％。由此，可以進(jìn)一步提高硅資源的回收率。根據(jù)本發(fā)明的再一個具體實施例，尾渣可直接外銷用于水泥生產(chǎn)的原料，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

s600：將第一硅金屬和經(jīng)步驟s500收集起來的各級第二硅金屬混合進(jìn)行熔化處理

該步驟中，將步驟s200所得的第一硅金屬和經(jīng)s500收集起來的各級第二硅金屬混合進(jìn)行熔化處理，以便得到硅產(chǎn)品。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過將第一硅金屬與各級第二硅金屬進(jìn)行混合溶化處理，可以得到高品質(zhì)的硅產(chǎn)品，從而可以達(dá)到提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益的目的。需要說明的是，該步驟中熔化的方法并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇。

下面參考具體實施例，對本發(fā)明進(jìn)行描述，需要說明的是，這些實施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本發(fā)明。

下述實施例中所述實驗方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法。

下述實施例中所述原料均從商業(yè)途徑獲得。

實施例1

(1)將含硅硅渣破碎至粒徑為70～100mm的第一破碎料；

(2)將第一破碎料進(jìn)行粗選處理，實現(xiàn)第一硅金屬的回收，同時得到粗選料；

(3)將粗選后的粗選料進(jìn)行第二次破碎處理，得到粒徑在20mm以下的第二破碎料；

(4)將粒徑在20mm以下的第二破碎料進(jìn)行篩分分級，得到0.1～0.5mm、0.6～1.0mm、1.1～4.0mm、4.1～8.0mm、8.1～12.0mm、12.1～15.0mm、15.1～17.0mm、17.1～20.0mm八個分級料，各個級別分別儲存；

(5)將步驟(4)所得的八個分級料逐一投入重選設(shè)備進(jìn)行分選，產(chǎn)出第二硅金屬、中礦和尾礦，第二硅金屬中硅含量大于50wt％，中礦中硅含量在15～50wt％之間，尾渣中硅含量小于15wt％。其中，分選出的第二硅金屬可直接進(jìn)入重熔工序生產(chǎn)高品質(zhì)硅產(chǎn)品，中礦可分別再次返回進(jìn)行分選，而尾渣可直接外銷用于水泥生產(chǎn)的原料。

實施例2

(1)將含硅硅渣破碎至粒徑為0～80mm的第一破碎料；

(2)將第一破碎料進(jìn)行粗選處理，實現(xiàn)第一硅金屬的回收，同時得到粗選料；

(3)將粗選后的粗選料進(jìn)行第二次破碎處理，得到粒徑在15mm以下的第二破碎料；

(4)將粒徑在20mm以下的第二破碎料進(jìn)行篩分分級，得到0.1～0.5mm、0.6～1.0mm、1.1～4.0mm、4.1～8.0mm、8.1～12.0mm、12.1～15.0mm六個分級料，各個級別分別儲存；

(5)將步驟(4)所得的六個分級料逐一投入重選設(shè)備進(jìn)行分選，產(chǎn)出第二硅金屬、中礦和尾礦，第二硅金屬中硅含量大于50wt％，中礦中硅含量在15～50wt％之間，尾渣中硅含量小于15wt％。其中，分選出的第二硅金屬可直接進(jìn)入重熔工序生產(chǎn)高品質(zhì)硅產(chǎn)品，中礦可分別再次返回進(jìn)行分選，而尾渣可直接外銷用于水泥生產(chǎn)的原料。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。