[发明专利]一种用于冶炼金属硅的复合碳质还原剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属硅冶炼技术领域，具体涉及一种用于冶炼金属硅的复合碳质还原剂及其制备方法。

背景技术

可用于电炉冶炼金属硅的碳质还原剂种类很多，如木炭、无烟煤、烟煤、石油焦等，现有技术的金属硅冶炼的碳质还原剂还是以木炭为主，因为木炭具有反应活性好、比电阻高、不易发生石墨化等优点，是最能满足金属硅冶炼要求的碳质还原剂，在金属硅冶炼生产中，木炭还原剂大约占生产成本的35～40%。目前，国内生产1吨金属硅需消耗大约1.2~1.6吨木炭，而生产1吨木炭需消耗大约5吨木材，严重的破坏了森林资源。为此，人们不断探索冶炼金属硅的新方法，寻找替代木炭的金属硅冶炼还原剂。其一，采用石油焦替代木炭作还原剂，石油焦的固定碳含量高，但是石油焦会导致强石墨化，使炉底上涨，影响生产；其二，用无烟煤替代木炭作还原剂，但是无烟煤比电阻低，不利于电极深插；其三，用烟煤替代木炭作还原剂，但是烟煤固定碳含量低，机械强度差，冶炼过程中烧损大。所以，开发一种可以降低木炭使用量的碳质还原剂，对于电炉冶炼金属硅产业以及环保事业都是非常有利的。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种用于冶炼金属硅的复合碳质还原剂，第二目的在于提供上述复合碳质还原剂的制备方法。

本发明的第一目的是这样实现的，所述的复合碳质还原剂包括提纯碳粉，以及木炭粉和/或石油焦粉，提纯碳粉、木炭粉、石油焦粉的重量百分比为100:0~40:40~0；所述的提纯碳粉是将铝电解后的废弃阴极经浮选法分离提纯获得的提纯碳粉，其含有重量百分比80~91%的固定碳、1.5~3%的灰份、5~7%的挥发份。

作为优选技术方案：

所述的提纯碳粉、木炭粉、石油焦粉的重量百分比为100:20~40:20~0。

所述的木炭粉含有重量百分比54~58%的固定碳、22~26%的灰份、15~17%的挥发份；所述的石油焦粉含有重量百分比86~89%的固定碳、0.2~0.4%的灰份、7~10%的挥发份。

所述的复合碳质还原剂加入重量百分比2~5%的粘结剂，经冷压成型、干燥制得复合碳质还原剂球团。

本发明的第二目的是这样实现的，所述的复合碳质还原剂的制备方法包括以下步骤，具体为：

A、制备提纯碳粉：将铝电解后废弃的阴极破碎、细磨至粒度-74μm的颗粒占90%以上；调整料浆的液固重量比至1:2~4，加入捕收剂、抑制剂、起泡剂，采用闭路浮选分离出提纯碳粉和电解质，提纯碳粉含有重量百分比80%以上的固定碳；

B、混合：按重量百分比为100:0~40:40~0取提纯碳粉、木炭粉、石油焦粉，混合均匀，得到所述的复合碳质还原剂。

作为优选技术方案：

所述的复合碳质还原剂加入重量百分比2~5%的粘结剂，经冷压成型、干燥制得复合碳质还原剂球团。

本发明以电解铝之后废弃的阴极为原料，采用浮选方法（优选油团聚选择性絮凝法）提取其中的碳粉（即提纯碳粉），该碳粉中固定碳的含量较高、灰分小，作为替换木炭的良好原料，配合石油焦粉组合成一种能满足金属硅冶炼对还原剂的物理化学性能要求的优质碳质还原剂。与现有技术相比，本发明采用电解铝之后的废弃阴极提纯出的碳粉，充分利用了可回收碳资源；复合碳质还原剂作为金属硅冶炼的还原剂使用，可替代10~30%的木炭还原剂，同时将碳的利用效率提高了10%；复合碳质还原剂中固定碳含量高、灰分低，杂质含量少，有助于提高金属硅产品的产量和质量。

附图说明

图1为本发明复合碳质还原剂制备方法工艺流程示意图。

具体实施例

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但不得以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。

本发明所述的复合碳质还原剂，包括提纯碳粉，以及木炭粉和/或石油焦粉，提纯碳粉、木炭粉、石油焦粉的重量百分比为100:0~40:40~0；所述的提纯碳粉是将铝电解后的废弃阴极经浮选法分离提纯获得的提纯碳粉，其含有重量百分比80~91%的固定碳、1.5~3%的灰份、5~7%的挥发份。

作为优选实施方式：

所述的提纯碳粉、木炭粉、石油焦粉的重量百分比为100:20~40:20~0。石油焦粉是一种固定碳含量高、灰分很少的碳原料，但是其容易石墨化的的特性，添加量宜少，所以作为优选方式，石油焦粉不超过木炭粉和石油焦粉混合物重量的50%为宜。