Способ плавки кристаллического кремния

 

Изобретение относится к электротермическому получению кремния в рудно-термических печах. Сущность изобретения: извлекают кремний из шихты путем деления приготавливаемой шихты на две части - сначала взвешиваются и перемешиваются кварцит, нефтяной кокс, каменный уголь и часть щепы, а оставшаяся часть щепы смешивается с древесным углем в объемном соотношении (2-3) :1, после чего на колошник загружается сначала вторая часть шихты, а затем уже первая часть. Причем вторая часть шихты загружается только в зоны ее активного схода. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при производстве кремния в рудно-термических электропечах.

Кристаллический кремний находит все большее применение, особенно в отраслях, определяющих технический прогресс промышленности. Так без кремния невозможно современное производства полупроводников, силуминов и кремний-органических соединений. Однако его производство связано с большими затратами сырья и энергии.

Наиболее близким к заявляемому является способ плавки, в котором шихта из кварцита, нефтяного кокса, древесного и каменного угля перед загрузкой на колошник сначала смешивается с древесной щепой, после чего загружается на колошник конусами вокруг электродов, а по ходу проплавления опиковывается и подгребается к электродам (см. например М.И.Гасик, Н.П.Лякишев, Б.И. Емлин. Теория и технология производства ферросплавов. М: Металлургия, 1988, с. 108). Однако при таком способе плавки наиболее ценный восстановитель - древесный уголь сильно измельчается, а его пыль выносится из шихты и сгорает. Недостатком является и то, что древесный уголь на колошнике угорает. Это не только увеличивает затраты восстановителя, но и уменьшает извлечение кремния. Последнее связано с тем, что практически не угорающие нефтяной кокс и каменный уголь имеют почти на порядок меньшую реакционную поверхность и в несколько раз меньшую реакционную способность.

Задачей изобретения является уменьшение потерь древесного угля и улучшение его использования на колошнике, а также повышение извлечения кремния из шихты.

Поставленные задачи решаются тем, что в способе плавки, включающем дозирование, смешение, загрузку и непрерывное проплавление шихты, состоящей из кварцита, нефтяного кокса, древесного и каменного угля и древесной щепы сначала взвешиваются и перемешиваются кварцит, нефтяной кокс, каменный уголь и часть щепы, а оставшаяся часть щепы смешивается с древесным углем, после чего сначала загружается вторая часть шихты, после чего загружается первая часть. При этом вторая часть шихты загружается только в зоны ее активного схода. Поставленные цепи достигаются также тем, что количество щепы, включенной во вторую навеску, в два - три раза превышает по объему объем древесного угля.

При таком способе плавки ликвидируется истирание древесного угля кварцитом, особенно при перегрузках шихты. С другой стороны древесный уголь на колошнике изолирован от окисления воздухом, что полностью ликвидирует его угар. Наконец, загрузка древесного угля на поверхности активного схода шихты также улучшает его полезное использование.

Примеры исполнения.

Пример 1. Шихта, состоящая из 300 кг древесного угля, 30 кг нефтяного кокса, 100 кг каменного угля и 200 - 250 кг древесной щепы, после взвешивания и перемешивания подается по транспортерным лентам в дозировочные бункера печи 25 МВА. При этом шихта 6 раз перегружается, в том числе 2 раза с помощью дозаторов, оборудованных вибраторами и 4 раза путем сбрасывания с высоты 1 - 3 метра. Древесный уголь при дозировании содержал мелочи менее 5 мм не более 2 - 8,6%, основная масса древесного угля представлена кусками размеров - 20 - 50 мм. В пробе, отобранной из готовой навески шихты перед ее загрузкой на колошник, куски крупностью - 20 - 50 мм, практически не обнаружены. Древесный уголь в основном представлен мелочью не более 20 мм и пылью.

Пример 2.

Шихта на колошник печи подавалась в виде отдельных навесок. Навеска 1 состояла из 300 кг кварцита, 30 кг нефтяного кокса, 90 кг каменного угля и 150 и 180 кг древесной щепы. Отбор пробы от навески 2 производили перед ее загрузкой в дозировочные бункера после 6-кратной перегрузки по системе подачи шихты на колошник. Количество мелочи древесного угля менее 5 мм при этом составляло 4 - 10%. Древесный уголь практически не измельчался. Благодаря загрузке на колошник древесного угля в смеси с древесной щепой он, как показал отбор проб с колошника, почти не измельчался и в результате загрузки на колошник поверх второй части шихты первой навески с кварцитом. Извлечение кремния в сплав по сравнению с примером 1 повысилось на 3 - 7%.

Предлагаемый способ плавки позволяет получить следующие преимущества: 1) Резко улучшить полезное использование наиболее качественного и очень дефицитного восстановителя - древесного угля.

2) Уменьшить расход восстановителей на 10 - 15%.

3) Повысить извлечение кремния в сплав не менее чем на 3 - 7%.

Формула изобретения

1. Способ плавки кристаллического кремния в рудно-термических электропечах, включающий дозирование, смешение, загрузку и непрерывное проплавление шихты, состоящей из кварцита, нефтяного кокса, древесного и каменного углей и древесной щепы, отличающийся тем, что сначала дозируют и перемешивают навеску шихты, состоящей из кварца, нефтяного кокса и каменного угля и части древесной щепы, а затем - вторую навеску из древесного угля и оставшейся части древесной щепы, после чего на колошник сначала загружают вторую навеску, а затем поверх нее первую навеску шихты.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что навеску шихты из древесного угля и древесной щепы загружают на поверхность колошника в зоны ее активного схода.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что количество древесной щепы во второй навеске в 2 - 3 раза превышает по объему количество древесного угля.