[发明专利]生产金属硅的方法

说明书

本发明涉及金属硅的生产方法以及该法中所用的还原剂。

金属硅是用于生产含硅合金及电子工业等方面的重要原料。传统的生产方法是用碳质还原剂，在矿热炉中将硅石还原成硅。由于金属硅对Fe、Al、Ca等杂质的含量有严格的要求。因此在用矿热炉法生产金属硅时，除选用SiO₂含量在99(重量)％以上的硅石外，还必须选用反应性能好，灰份低的碳质还原剂，在已知的还原剂中，木炭被认为是最理想的还原剂。它反应性能好，灰份又不太高，即使其所生产的产品中含有超标的杂质，可通过炉外精炼达到要求的指标。所以用木炭生产金属硅一直是本领域中首选的方法。但由于木炭是通过木材干馏而获得的，因此烧制木炭必然消耗大量森林资源。木炭的大量消耗，使我国很多地区已无林可采。这从现代的生态保护的观点来看是绝对不可取的。

石油焦是一种公知的低杂质含量的还原剂。使用它不需要炉外精炼就可得到优质的金属硅。近年来国内外也有一些厂家采用石油焦加木屑或配加木块来生产金属硅。但石油焦具有强石墨化的特性，它在矿热炉的冶炼温度下迅速石墨化，从而使炉底上涨，结果不得不经常停产扒炉，不仅浪费大量电能，还给工人的操作带来极大不便。因此，用石油焦生产金属硅时，如何克服炉底上涨一直是难以解决的问题。

因此本发明的目的在于提供一种克服了上述缺点的生产金属硅的方法；发明的目的在于提供一种用于上述方法的还原剂。

本发明是这样实现的：在矿热炉中，以SiO₂含量大于99(重量)％的硅石为硅源，以灰份小于4(重量)％，灰份中：SiO₂≥45(重量)％，Fe₂O₃＜10(重量)％，Al₂O₃＜15(重量)％CaO＜6(重量)％，挥发份＜8(重量)％的类木炭为还原剂进行冶炼。并在配料时使硅石和还原剂所带入金属硅中的Fe含量小于0.5(重量)％。

本文所述的“类木炭”是由不粘性烟煤经过选、洗使其灰份小于2.5(重量)％，再经焦化而得到的灰份小于4(重量)％，灰份中SiO₂≥45(重量)％，Fe₂O₃＜10(重量)％，Al₂O₃＜15(重量)％，CaO＜6(重量)％，挥发份＜8(重量)％的焦炭。所述的选、洗及焦化均属常规的处理方法。

本文所用术语“类木炭”是指一种灰份含量低于木炭，而反应性能与木炭相近的焦炭。它是用不粘性烟煤，经选、洗和焦化而得到的低杂质含量的焦炭。

通过本发明的生产金属硅的方法，采用本发明的类木炭作还原剂进行冶炼，可以得到Si≥98.5(重量)％，Fe＜0.5(重量)％，Al＜0.5(重量)％，Ca＜0.3(重量)％的金属硅。

实施例1

使不粘性烟煤经选、洗至其灰份为2.3(重量)％，再在焦化炉中焦化，结果得到：灰份＝3.8(重量)％，灰份中的SiO₂＝45.8(重量)％，Al₂O₃＝13(重量)％，Fe₂O₃＝8.7(重量)％，CaO＝4.5(重量)％，挥发份＝6.8(重量)％的类木炭。

将SiO₂＝99.7(重量)％，Fe₂O₃＝0.08(重量)％，Al₂O₃＝0.05(重量)％，CaO＝0.03％的硅石和所得的类木炭，根据固定碳的需要进行配比后于矿热炉中进行冶炼。具体的工艺操作，与用木炭冶炼金属硅的操作相同。结果得到：Al＝0.43(重量)％，Fe＝0.46(重量)％，Ca＝0.25(重量)％的金属硅。

本发明具有节约能源，操作简单，保护生态环境等经济与社会效益。