[发明专利]工业硅生产中木炭粉的回收利用方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业硅生产领域，尤其涉及一种工业硅生产中木炭粉的回收利用方法。

背景技术

工业硅是石英矿与碳质还原剂在高温下进行还原得到的。由于对工业硅中铁、铝、钙含量限制严格，因此对还原剂的要求也特别严格：除了固定碳和灰分含量有严格要求外，还要求反应活性好、比电阻高、高温下不易发生石墨化，粒度适宜且具有一定的机械强度。

木炭在高温下石墨化程度不明显，有较高的比电阻和反应活性，无论是单独作为还原剂，还是与其他碳质还原物掺和使用，都是工业硅生产的重要原料。

将石英矿石破碎到合适的大小，与碳还原剂按大约3:1 的比例均匀混合放入矿热炉内，通电产生电弧，将硅石熔化，使之在高温下与碳进行还原反应。但在木炭运输、储存和使用过程中，会出现粉化，形成一定量的木炭粉末。木炭粉末的粒度通常小于5mm，其数量一般占总量的15%～20%。由于木炭粉的粒度、强度、硬度等方面都达不到生产工艺的要求，因而只能用作电煤或作其它民用，甚至丢弃，这不仅没有充分体现其固有价值，还会造成环境污染。并且，随着环境保护、生态建设的意识的加强，国家对森林资源的禁伐，使木炭的采购越来越困难，价格也大幅度增加，使工业硅的成本不断上升，严重影响企业经济效益。如果能把这些木炭粉制成炭丁重新用于工业硅生产，无疑可节约成本，节约资源，给企业增加效益。用木炭粉末制成的炭丁或炭球必须达到工业硅生产工艺对它的以下要求：①固定碳含量为70%～86%；②反应活性好，比电阻高；③有一定机械强度，抗压强度高>7MPa，高温抗压强度>3MPa；④高温下不易发生石墨化；⑤粒度适宜，大小在10mm～80mm。

木炭是一种重要的工业原料，许多领域都存在木炭粉末回收利用的问题。但目前，针对工业生产中木炭粉的回收利用的研究却并不多见。因此，很有必要开发一种针对工业硅生产中木炭粉的回收利用方法，可以使得该回收的木炭粉重新应用于工业硅生产，降低工业硅生产的成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工业硅生产中木炭粉的回收利用方法，该方法工艺简单，设备要求低，生产周期短，成本低。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

工业硅生产中木炭粉的回收利用方法，其特征在于它包括如下步骤：

1）将碳含量符合工业硅生产要求的木炭粉粉碎后过40目筛，取筛下部分备用；

2）将水溶性树脂与水按照质量比为（1～5）:10混合，得到水溶性树脂的水溶液，然后加入固化剂，得到粘合剂溶液；

3）将步骤1）所得的木炭粉与步骤2）中所制备的粘合剂溶液混合，并搅拌均匀，得到混合物，其中木炭粉与水溶性树脂的水溶液的质量比为3：（0.8～1.5）；

4）将步骤3）所得的混合物压制成炭丁坯体或炭球坯体；

5）将步骤4）制成的炭丁坯体或炭球坯体干燥，得到炭丁或炭球成品。

上述方案中，所述水溶性树脂为水性脲醛树脂、水性环氧树脂、或水性聚氨酯树脂中的一种或任意两种以上按任意质量配比的混合。

上述方案中，所述步骤1）中的碳含量为78%以上。

上述方案中，所述步骤3）中木炭粉与水溶性树脂的水溶液的质量比为3：（1～1.3），试验证明水溶性树脂的水溶液与木炭粉质量比为（1～1.3）：3时效果最佳，低于1:3，成品强度不理想，高于1.3:3，粘合剂-木炭粉混合物含水量大，成型不理想。

上述方案中，所述炭丁或炭球成品中的含水量不超过3wt%。

步骤1）所述粉碎处理是将原料木炭粉放入破碎机进行粉碎，所述破碎机可以是对辊式破碎机、盘式粉碎机、轮碾等中的任何一种，所有能将粗粒木炭粉碎至40目的设备均可使用；如果初始的木炭粉粒度已经小于40目，可以免去这一步骤。

所述固化剂为各树脂的相应固化剂，比如水性脲醛树脂固化剂可以是氯化铵；水性环氧树脂固化剂可以是多乙烯多胺类环氧固化剂；水性聚氨酯固化剂可以是硅氧烷，以及相应树脂所有已知可用固化剂都可使用。固化剂的添加比例根据固化剂的种类而定，在市售产品说明书上均能获得有关说明，在此没有特定要求。

步骤3）中所述混合是指使用双轴搅拌机、立式搅拌机、星式搅拌机中的任何一种将所制备木炭粉和粘合剂溶液混合均匀，所有能将炭粉和粘合剂搅拌均匀的设备均可使用。

    步骤4）中所述把混合物（粘合剂-木炭粉混合物）压制成炭丁或炭球是指将混合物放入对辊式成球机中压制成炭丁坯体或炭球坯体。