[发明专利]一种生产高纯硅铁的石英球团及其制备方法

说明书

(一)技术领域：本发明涉及一种生产高纯硅铁的原料及其制备方法，具体是一种生产高纯硅铁的石英球团及其制备方法。

(二)现有技术：生产高纯硅铁对原料的要求异常严格，如原料中的钛、锰、磷含量不能低于规定的要求，就生产不出合格的高纯硅铁。为控制原料中的钛、锰、磷含量，目前，用石油焦取代焦炭、用硅钢的边角余料取代普通废钢来生产高纯硅铁已取得成功。但生产高纯硅铁的最主要原料石英石却是长期困扰高纯硅铁生产企业的最大难题：一是钛、锰、磷含量低于规定要求的石英石块矿少(生产高纯硅铁要求石英石入炉粒度为40～80mm)；二是在钛、锰、磷含量低于规定要求的大多数石英石块矿中，或因抗爆性差不能用，或因还原性差不好用(电耗高、还原剂消耗量大、易产生有害元素富集)。因此，寻找钛、锰、磷含量低、抗爆性强、还原性好的石英资源是高纯硅铁生产企业急待解决的最大课题。

(三)发明内容：本发明的目的就是提供一种钛、锰、磷含量低、抗爆性强、还原性好的生产高纯硅铁的石英球团及其制备方法。

本发明的一种生产高纯硅铁的石英球团，由下述质量份的原料制备而成：高纯石英砂1.5-2、石油焦0.5-1、粘接剂适量；将上述高纯石英砂经粉磨、石油焦经粉碎后，与粘接剂混匀，制成的球团状，鼓风硬化，即得；要求其抗压强度大于1.5KN/个球。

所用的高纯石英砂，要求SiO2含量在99.5％以上，钛、锰、磷含量为痕量级。

所述的一种生产高纯硅铁的石英球团的制备方法，由下述步骤组成：

(1)将SiO₂含量在99.5％以上，钛、锰、磷含量为痕量级的精选高纯石英砂，粉磨成20～40目，待用；

(2)将石油焦粉碎成直径小于1mm颗粒，待用；

(3)将高纯石英砂粉与石油焦粉按比例进行配料，添加少量液态水玻璃进行混匀；

(4)将混匀后的混合料挤压成的石英球团；

(5)石英球团经鼓风硬化5-6小时后，即得；要求其抗压强度大于1.5KN/个球。

高纯石英砂资源多、分布广，易就近取材。特别是高纯石英砂品位高，SiO₂含量在99.5％以上，有害杂质含量低，钛、锰、磷含量为痕量级，这就为本发明的实施奠定了坚实的基础和条件。

石油焦粉具有固定碳高、灰分低、有害元素含量低等优点，是生产高纯硅铁的首选还原剂，但石油焦粉却存在着高温比电阻低、反应能力差等不足。

本发明采用高纯石英砂与石油焦粉和粘接剂混合均匀后挤压成球团，然后鼓风硬化的技术方案既可充分利用高纯石英砂与石油焦粉的高纯优势，又可克服石油焦粉分开使用而存在的高温比电阻低、反应能力差等不足；具有成分纯、抗爆性强和还原性好等优点，是生产高纯硅铁的合理原料。

石英球团的还原机理如下：

自还原性：石英球团是个自还原机构，是个多孔复合体。只要有足够的热量，还原反应、溶损反应完全可以在内部有效进行。

原位性：传统工艺中矿热炉溶损反应在石油焦表面完成，产生的CO还原气体扩散到石英石表面后进行间接还原反应。而石英球团中的溶损反应和间接还原反应可视为原位发生的反应，反应速度快。

封闭性：由于石英球团的自还原特征，还原气体在球团内部产生，形成较大的内压，阻碍了外界气体的进入，因此对炉内气氛的控制要求低，可节省石油焦等还原剂。

将制备好的合格石英球团直接加入矿热炉生产高纯硅铁，其主要技术经济指标如下：吨高纯硅铁石英消耗降低3％～5％；石油焦消耗降低5％；冶炼电耗降低5％～8％；日产量增加5％；特别是能直接生产含钛不大于0.01％特级高纯硅铁，且产品质量稳定。

本发明与现有技术相比，由于使用的原料的有害杂质含量低、还原性能好，可直接生产含钛不大于0.01％特级高纯硅铁。

(四)具体实施方式：

实施例1

1、将SiO₂含量在99.5％以上，钛、锰、磷含量为痕量级的精选高纯石英砂，粉磨成20目，待用；

2、将石油焦粉碎成直径小于1mm颗粒，待用；

3、取高纯石英砂粉200kg与石油焦粉100kg，添加9kg液体态水玻璃混匀；

4、将混匀后的混合料藉挤压成球机挤压成的石英球团；

5、石英球团经鼓风硬化5小时后，检测其抗压强度大于1.5KN/个球即为合格石英球团。

实施例2

1、将SiO₂含量在99.5％以上，钛、锰、磷含量为痕量级的精选高纯石英砂，粉磨成40目，待用；