RU2570153C1 - Method of technical silicon melting - Google Patents
Method of technical silicon melting Download PDFInfo
- Publication number
- RU2570153C1 RU2570153C1 RU2014135364/02A RU2014135364A RU2570153C1 RU 2570153 C1 RU2570153 C1 RU 2570153C1 RU 2014135364/02 A RU2014135364/02 A RU 2014135364/02A RU 2014135364 A RU2014135364 A RU 2014135364A RU 2570153 C1 RU2570153 C1 RU 2570153C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- loaded
- charge
- furnace
- silicon carbide
- charcoal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению металлов и сплавов в руднотермических электропечах, и может быть использовано в производстве технического кремния и кремнистых ферросплавов.The invention relates to the field of metallurgy, in particular to the production of metals and alloys in ore-thermal electric furnaces, and can be used in the production of industrial silicon and silicon ferroalloys.
Известен способ получения технического кремния, включающий дозирование кварца или кварцита, углеродистых восстановителей, загрузку их в электрическую печь, карботермическое восстановление кремния, выпуск его из печи (Венгин С.И., Чистяков А.С. Технический кремний. М., Металлургия, 1972, 206 с.). Недостатком данного способа является низкая степень извлечения кремния.A known method of producing technical silicon, including dosing of quartz or quartzite, carbon reducing agents, loading them into an electric furnace, carbothermic reduction of silicon, its release from the furnace (Vengin S.I., Chistyakov A.S. Technical silicon. M., Metallurgy, 1972 , 206 p.). The disadvantage of this method is the low degree of extraction of silicon.
Известен способ получения металлического кремния (патент RU №2160705, С01В 33/025, опубл. 20.12.2000), включающий карботермическое восстановление диоксида кремния, в котором в качестве восстановителя используют жидкую фенольную смолу, при этом процесс карботермического восстановления ведут в три приема: от комнатной температуры до 160°С при 0,1-0,7 МПа, далее до 800°С с выдержкой при этой температуре в течение 1 ч, до 1700°С в среде инертного газа в два этапа до 1300-1400°С при 0,01 Па и с 1300-1400 до 1700°С при повышающемся давлении от 0,01 Па до 0,1 МПа. Недостатком данного способа является сложность его осуществления в крупных промышленных масштабах.A known method of producing metallic silicon (patent RU No. 2160705, С01В 33/025, publ. 20.12.2000), comprising carbothermal reduction of silicon dioxide, in which liquid phenolic resin is used as a reducing agent, while the process of carbothermal reduction is carried out in three stages: from room temperature up to 160 ° С at 0.1-0.7 MPa, then up to 800 ° С with holding at this temperature for 1 h, up to 1700 ° С in an inert gas medium in two stages up to 1300-1400 ° С at 0 , 01 Pa and from 1300-1400 to 1700 ° C with increasing pressure from 0.01 Pa to 0.1 MPa. The disadvantage of this method is the difficulty of its implementation on a large industrial scale.
Известен способ получения кристаллического кремния путем восстановления кварца или чистого кварцевого песка карбидом кремния при нагреве брикетированной шихты, при этом процесс ведут в вакууме при температуре до 1400°С (авторское свидетельство SU 119176, С01В 33/025, опубл. 01.01.1959). Недостатком этого способа является создание производства брикетов и необходимость создания вакуума в рабочем цикле, что проблематично для промышленной печи.A known method of producing crystalline silicon by restoring quartz or pure quartz sand with silicon carbide by heating the briquetted mixture, the process is carried out in vacuum at a temperature of up to 1400 ° C (copyright certificate SU 119176, С01В 33/025, publ. 01.01.1959). The disadvantage of this method is the creation of briquette production and the need to create a vacuum in the duty cycle, which is problematic for an industrial furnace.
Наиболее близким по техническому решению является способ получения кристаллического кремния (патент RU №2121967, С01В 33/025, опубл. 20.11.1998). Сущность изобретения: извлекают кремний из шихты путем деления приготавливаемой шихты на две части - сначала взвешивают и перемешивают кварцит, нефтяной кокс, каменный уголь и часть щепы, а оставшуюся часть щепы смешивают 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. Недостатком данного способа являются невысокие технико-экономические показатели печей на выплавке кремния.Closest to the technical solution is a method for producing crystalline silicon (patent RU No. 2121967, СВВ 33/025, publ. 20.11.1998). The inventive silicon is removed from the mixture by dividing the prepared mixture into two parts - first weighed and mixed quartzite, petroleum coke, coal and part of the chips, and the remaining part of the chips are mixed with charcoal in a volume ratio (2-3): 1, after which first loaded the second part of the mixture, and then the first part. Moreover, the second part of the charge is loaded only into the zones of its active descent. The disadvantage of this method is the low technical and economic indicators of furnaces for smelting silicon.
В основу изобретения положена задача, заключающаяся в снижении расхода технологической электроэнергии на производство кремния.The basis of the invention is the task of reducing the consumption of technological electricity for the production of silicon.
При этом техническим результатом является повышение производительности печи.Moreover, the technical result is to increase the productivity of the furnace.
Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что в способе выплавки технического кремния в электропечах, включающем дозирование, смешение, загрузку и непрерывное проплавление шихты, состоящей из кварцита, нефтяного кокса, древесного и каменного углей, древесной щепы, при дозировании шихту делят на две части, одну часть шихты загружают в центр ванны печи, а в другую часть шихты добавляют карбид кремния и загружают под электроды, при этом часть шихты, содержащая карбид кремния, имеет следующий состав компонентов, мас.%:The achievement of the above technical result is ensured by the fact that in the method of smelting technical silicon in electric furnaces, including dosing, mixing, loading and continuous melting of the mixture, consisting of quartzite, petroleum coke, charcoal and coal, wood chips, when dosing, the mixture is divided into two parts, one part of the charge is loaded into the center of the furnace bath, and silicon carbide is added to the other part of the charge and loaded under the electrodes, while the part of the charge containing silicon carbide has the following composition of components, m ac%:
С целью снижения потерь кремния, в центр ванны печи и между электродами периодически, через 1,5-2 часа, загружают восстановитель в количестве 2-5% от веса содержащегося в загружаемой шихте карбида кремния.In order to reduce silicon losses, in the center of the furnace bath and between the electrodes periodically, after 1.5-2 hours, the reducing agent is loaded in the amount of 2-5% of the weight of silicon carbide contained in the charge.
В качестве восстановителя используют каменный уголь и/или древесный уголь.As a reducing agent, coal and / or charcoal is used.
Заявленное техническое решение осуществляется следующим образом.The claimed technical solution is as follows.
В промышленную трехэлектродную руднотермическую печь мощностью 16,5 МВА загружали шихту, состоящую из кварцита, древесного и каменного углей, нефтяного кокса и древесной щепы, вели восстановление кремния и проводили выпуск расплава из печи. Периодичность загрузки шихты на колошник составляла 2-3 раза в час. Поддерживалось следующее соотношение компонентов шихты, мас.%: кварцит - 51,4; древесный уголь - 6,5; каменный уголь - 26,2; нефтяной кокс - 3,9; древесная щепа - 12,0. Производительность печи составила 751 кг кремния в час, удельный расход электроэнергии - 16650 кВтч на 1 тонну кремния.A mixture consisting of quartzite, charcoal, coal, petroleum coke and wood chips was loaded into an industrial three-electrode ore-thermal furnace with a capacity of 16.5 MVA, silicon was reduced, and the melt was released from the furnace. The frequency of loading the charge on the top was 2-3 times per hour. The following ratio of charge components was supported, wt.%: Quartzite - 51.4; charcoal - 6.5; coal - 26.2; petroleum coke - 3.9; wood chips - 12.0. The furnace productivity was 751 kg of silicon per hour, the specific energy consumption was 16650 kWh per 1 ton of silicon.
Разделяя при дозировании шихту на две части, одну часть при соотношении компонентов, указанном выше, загружали в центр ванны печи (на колошник), а в другую часть шихты добавляли карбид кремния и одновременно загружали под электроды. Примеры различных соотношений компонентов шихты с карбидом кремния представлены ниже.Dividing the mixture into two parts during dosing, one part at the ratio of components indicated above was loaded into the center of the furnace bath (at the top), and silicon carbide was added to the other part of the charge and simultaneously loaded under the electrodes. Examples of various ratios of the components of the mixture with silicon carbide are presented below.
Пример 1. Соотношение компонентов шихты составило, мас.%: кварцит - 50,8; древесный уголь - 6,1; каменный уголь - 24,6; нефтяной кокс - 3,6; древесная щепа - 11,3; карбид кремния - 3,6. Данную шихту загружали под электроды. Производительность печи составила 784 кг/час, удельный расход электроэнергии - 15940 кВтч/т.Example 1. The ratio of the components of the mixture was, wt.%: Quartzite - 50.8; charcoal - 6.1; coal - 24.6; petroleum coke - 3.6; wood chips - 11.3; silicon carbide - 3.6. This mixture was loaded under the electrodes. The furnace productivity was 784 kg / h, the specific energy consumption was 15940 kWh / t.
Пример 2. Продолжили увеличение содержания карбида кремния в шихте при соотношении компонентов шихты, мас.%: кварцит - 48,40; древесный уголь - 4,50; каменный уголь - 18,10; нефтяной кокс - 2,70; древесная щепа - 8,30; карбид кремния - 18,0. Производительность печи составила 834 кг/час, удельный расход электроэнергии - 14991 кВтч/т.Example 2. Continued to increase the content of silicon carbide in the mixture at a ratio of the components of the mixture, wt.%: Quartzite - 48,40; charcoal - 4.50; coal - 18.10; petroleum coke - 2.70; wood chips - 8.30; silicon carbide - 18.0. The furnace productivity was 834 kg / h, the specific energy consumption was 14991 kWh / t.
Пример 3. При дальнейшем изменении соотношения компонентов шихты, масс %: кварцит - 45,3; древесный уголь - 2,4; каменный уголь - 9,8; нефтяной кокс - 1,4; древесная щепа - 4,4; карбид кремния - 36,7. Производительность печи достигнута 1039 кг/час, удельный расход электроэнергии - 12031 кВтч/т кремния.Example 3. With a further change in the ratio of the components of the mixture, mass%: quartzite - 45.3; charcoal - 2.4; coal - 9.8; petroleum coke - 1.4; wood chips - 4.4; silicon carbide - 36.7. The furnace productivity was reached 1039 kg / h, the specific energy consumption was 12031 kWh / t silicon.
В примерах 1-3 в ванну печи шихту, содержащую карбид кремния, загружали только под электроды, а шихту, не содержащую карбид кремния, загружали в центр ванны печи. Результаты работы печи при этом методе загрузки шихты сведены в таблицу 1.In examples 1-3, in a furnace bath, a mixture containing silicon carbide was loaded only under the electrodes, and a mixture not containing silicon carbide was loaded into the center of the furnace bath. The results of the furnace with this method of loading the mixture are summarized in table 1.
Производительность печи увеличивается при уменьшении загрузки в центр печи шихты, содержащей карбид кремния, и наибольшая производительность достигается при отсутствии карбида кремния в шихте, загружаемой в центр печи.The productivity of the furnace increases with decreasing loading in the center of the furnace of a charge containing silicon carbide, and the highest performance is achieved in the absence of silicon carbide in the charge loaded in the center of the furnace.
При взаимодействии кремнезема кварцита и карбида кремния возможно образование газообразного монооксида кремния SiO. Для снижения потерь кремния, в центр ванны печи и между электродами, при ведении восстановительной плавки с шихтой, указанной в примерах 2-3, периодически, через 1,5-2 часа, загружали восстановитель, каменный уголь или древесный уголь. Результаты показателей работы печи сведены в таблицу 2.In the interaction of quartzite silica and silicon carbide, the formation of gaseous silicon monoxide SiO is possible. To reduce the loss of silicon, in the center of the furnace bath and between the electrodes, when conducting reduction smelting with the charge specified in examples 2-3, periodically, after 1.5-2 hours, a reducing agent, coal or charcoal were loaded. The results of furnace performance indicators are summarized in table 2.
Оптимальным количеством углерода, загружаемого в центр ванны печи и между электродами, 2-5% от веса загруженного карбида кремния. При этом соотношении повышается производительность печи. Дальнейшее увеличение количества загружаемого в печь восстановителя не ведет к увеличению производительности печи.The optimal amount of carbon loaded in the center of the furnace bath and between the electrodes is 2-5% of the weight of the loaded silicon carbide. With this ratio, the productivity of the furnace increases. A further increase in the amount of reducing agent loaded into the furnace does not lead to an increase in furnace productivity.
Максимальная производительность печи и минимальный расход электроэнергии достигается при соотношении компонентов шихты, мас.%:The maximum productivity of the furnace and the minimum energy consumption is achieved with the ratio of the components of the charge, wt.%:
с загрузкой в центр ванны печи шихты без карбида кремния и периодической, через 1,5-2 часа, подачей в центр печи и между электродами восстановителя, каменного или древесного углей, в количестве 2-5% от веса содержащегося в загружаемой шихте карбида кремния.loading the mixture without silicon carbide into the center of the furnace bath and periodically, after 1.5-2 hours, feeding to the center of the furnace and between the reducing agent electrodes, coal or charcoal, in an amount of 2-5% of the weight of silicon carbide contained in the loaded mixture.
Claims (2)
причем периодически через 1,5-2 часа в центр ванны печи и между электродами загружают восстановитель в количестве 2-5% от веса содержащегося в загружаемой шихте карбида кремния.1. A method of smelting technical silicon in electric furnaces, including dosing, mixing, loading and continuous melting of a mixture consisting of quartzite, petroleum coke, charcoal and hardwood and wood chips, characterized in that when dosing the mixture is divided into two parts, one of which loaded into the center of the furnace bath, and silicon carbide is added to the other part of the charge and loaded under the electrodes, while the part of the charge containing silicon carbide has the following composition of components, wt.%:
moreover, periodically after 1.5-2 hours, a reducing agent is loaded in the center of the furnace bath and between the electrodes in an amount of 2-5% of the weight of silicon carbide contained in the charge.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014135364/02A RU2570153C1 (en) | 2014-08-29 | 2014-08-29 | Method of technical silicon melting |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014135364/02A RU2570153C1 (en) | 2014-08-29 | 2014-08-29 | Method of technical silicon melting |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2570153C1 true RU2570153C1 (en) | 2015-12-10 |
Family
ID=54846467
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014135364/02A RU2570153C1 (en) | 2014-08-29 | 2014-08-29 | Method of technical silicon melting |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2570153C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2629415C2 (en) * | 2015-12-30 | 2017-08-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Reduction melting introduction method in ore-thermal electric furnace |
RU2649423C1 (en) * | 2016-10-31 | 2018-04-03 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Method for technical silicon melting |
RU2651032C1 (en) * | 2017-10-19 | 2018-04-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Mixture for obtaining technical silicon |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU119176A1 (en) * | 1958-05-14 | 1958-11-30 | В.А. Кравченко | The method of obtaining crystalline silicon |
DE3439550A1 (en) * | 1984-10-29 | 1986-04-30 | Siemens Ag | Process for producing silicon for solar cells |
RU2121967C1 (en) * | 1994-03-28 | 1998-11-20 | Братский алюминиевый завод | Method of smelting crystalline silicon |
RU2160705C2 (en) * | 1999-02-11 | 2000-12-20 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Композит" | Method of production of metallic silicon |
-
2014
- 2014-08-29 RU RU2014135364/02A patent/RU2570153C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU119176A1 (en) * | 1958-05-14 | 1958-11-30 | В.А. Кравченко | The method of obtaining crystalline silicon |
DE3439550A1 (en) * | 1984-10-29 | 1986-04-30 | Siemens Ag | Process for producing silicon for solar cells |
RU2121967C1 (en) * | 1994-03-28 | 1998-11-20 | Братский алюминиевый завод | Method of smelting crystalline silicon |
RU2160705C2 (en) * | 1999-02-11 | 2000-12-20 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Композит" | Method of production of metallic silicon |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2629415C2 (en) * | 2015-12-30 | 2017-08-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Reduction melting introduction method in ore-thermal electric furnace |
RU2649423C1 (en) * | 2016-10-31 | 2018-04-03 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Method for technical silicon melting |
RU2651032C1 (en) * | 2017-10-19 | 2018-04-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Mixture for obtaining technical silicon |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2570153C1 (en) | Method of technical silicon melting | |
WO2017166962A1 (en) | Melting process for nickel-based alloy containing aluminum, titanium, boron, and zirconium | |
CN103030415A (en) | High-performance forsterite refractory raw material and preparation method thereof | |
CN102827997A (en) | Calcium carbide ferro-aluminium alloy used for smelting steel, and preparation method thereof | |
RU2673821C1 (en) | Charge for production of silicon carbide | |
RU2627428C1 (en) | Method of producing silicon carbide | |
CN103396138A (en) | Novel converter magnesia carbon brick and preparation method thereof | |
CN109338125A (en) | A method of silicochromium is prepared using diamond wire sliced crystal scrap silicon | |
JP2016050323A (en) | Blast furnace operation method | |
CN104907570A (en) | Preparation method of reduced iron powders for powder metallurgy | |
CN103725914A (en) | Aluminum alloy refining agent | |
CN103255304A (en) | Interior purification technology for molten aluminum smelter | |
CN102839289A (en) | Operation method for controlling oxygen content during radio frequency electric cable strip casting process | |
RU2701919C1 (en) | Ferrosilicon melting method | |
RU2416659C1 (en) | Procedure for production of ferro-silico-titanium | |
CN101139643A (en) | Silicon-calcium-magnesium-ferrous alloy used as steel-making deoxidizer | |
RU2649423C1 (en) | Method for technical silicon melting | |
CN116574952B (en) | V-Al-RE intermediate alloy and preparation method thereof | |
CN106853533B (en) | A method of preparing high-purity ferro-boron superfine powder | |
RU2440434C1 (en) | Ferrosilicon melting method | |
RU2414519C1 (en) | Procedure for production of complex siliceous ferro-alloy | |
CN103540747A (en) | Aluminium-silicon alloy refining agent produced by virtue of electrothermal process and preparation method thereof | |
RU2352524C1 (en) | Method of technological silicon receiving | |
CN104726637A (en) | Carbon material carburant | |
KR101086395B1 (en) | Material for heating molten steel having good heat-efficiency |