一种金属硅冶炼深度除杂的方法

一种金属硅冶炼深度除杂的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于金属硅冶炼工艺领域，具体涉及一种金属硅冶炼深度除杂的方法。
【背景技术】
[0002]金属娃对杂质尤其是其中的Fe、Al、Ca等的要求很高。在金属娃冶炼过程中，吹氧精炼对钙的去除率可达到93%左右，而对铝的去除率仅为68%?80%。由于延续产品的不同用途要求，近年来，市场对金属硅产品的质量、品种要求越来越高，在生产实践中，如何提高产品质量扩大产品品种，是每个生产厂家必须关注的问题，也是增强企业市场竞争力的必然举措，同时，更是提高企业经济效益的重要途径。
[0003]在传统的金属硅生产中，提高金属硅产品质量、扩大产品品种的主要是通过“清洁原料”(即采用清洁的矿产品和优质还原剂)、强化精炼或熔化重结晶后用酸去除标的杂质从而得到更高品级的硅。在这类提高产品质量扩大产品品种的技术手段中，“清洁原料”方式受制于高品级原材料资源有限且价格高，强化精炼方式不利于节能降耗，用酸提纯的方式则工艺相对复杂、不安全。因此，开发新的精炼工艺或研究新的杂质去除手段，是提高金属硅产品质量、扩大产品品种的一种新趋势。

【发明内容】

[0004]为解决以上技术存在的问题，本发明提供一种金属硅冶炼深度除杂的方法，能有效降低金属娃内杂质招的含量，提升金属娃的品质。
[0005]其技术方案为:
一种金属硅冶炼深度除杂的方法，按照以下步骤进行:
(O组合絮剂配置:将镁盐和钠盐按照一定比例混合成组合絮剂备用；
(2)高温熔化:将含有杂质的硅矿石投入冶炼炉中，在温度为1700°C?1800°C的环境下熔化；
(3)吹氧精炼:保持冶炼炉内的温度保持在1600°C?1700°C，将充足的氧气通入硅水中；
(4)取样检测:保持冶炼炉内的温度保持在1600°C?1650°C，等精炼到一定程度时，取样分析铝含量(有经验者亦可肉眼观察)；
(5)深度除铝:若硅水内铝含量多11%时，打开炉口放出硅水，当硅水流到硅包三分之一时开始投入准备好的组合脱铝剂总量的三分之一，硅水流到硅包三分之二时再次投入准备好的组合脱铝剂总量的三分之一，硅水流到硅包五分之四时再次投入准备好的组合脱铝剂总量的三分之一，投料过程中保持硅水温度在1650°C左右，且需要在30分钟内完成。
[0006](6)过滤除杂:将深度除铝后的硅水内的熔渣除去。
[0007]进一步，所述步骤(I)组合絮剂中镁盐和钠盐的配备比例根据硅水内铝含量不同而不同，具体按如下方式进行:
(I)铝含量在11%?19%之间时，硅水:镁盐:钠盐=2500: 14: 30 ； (2)铝含量在20%?0.30%之间时，硅水:镁盐:钠盐=2500: 21: 30 ；
(3)硅水中铝含量超过30%时，硅水:镁盐:钠盐=2500: 40: 57。
[0008]进一步，所述的镁盐为氯化镁，钠盐为碳酸钠。
[0009]在金属硅冶炼过程中，原材料中的杂质如三氧化二铁、三氧化二铝、氧化钙等，在高温条件下还原后被一起熔进硅水中，与硅形成合金。硅水正常出炉是的温度在1800°c左右，吹氧精炼时的温度大约在1600°c至1700°C。此时充入的氧气与硅水中的铝、钙反映生成熔渣，熔渣的主要成分是三氧化二铝、氧化钙。通过对硅水取样测试，氧-钙的亲和力比氧_招的未和力强，充入氧气后娃中I丐的去除率能达到93%，可是招的去除率仅为68—80%ο所以还需要进行深度除铝，在液态硅中加入组合絮剂作为脱铝剂，能有效提高铝与氧的亲和力，改变其活性，从而使金属硅中的铝元素在原来的基础上深度去除，达到脱铝提纯生产低铝工业硅产品标准的要求，而且还能使硅和熔渣完全分离，从而提高产品的收率，有利于精整。其中，脱铝剂主要作用是提供钠、镁离子，用以提高液态硅中铝元素的活性，改变铝元素与氧气的亲和力，促进氧气与铝的反应生成熔渣或钠、镁离子与铝生成合金结晶，从而大量减少硅水中的铝含量。通过脱铝剂使熔渣的密度降低，改变其粘度和表面张力，使熔渣漂浮在硅水表面，有利于熔渣与硅分离。
[0010]本发明的有益效果:
(1)本发明可适用于高铝硅矿等清洁度不高的矿品，而不会导致冶炼出来的硅产品品质下降，在金属硅生产实践中扩大了原材料的来源，有利于降低成本、提高资料利用率。
[0011](2)采用本发明可在传统精炼过程中将金属硅中的铝含量降控在0.18%以内，可在不过多增加精炼程序的情况下使冶金级硅提升到化学级硅的品级，效果比较好、成本低。
[0012](3)本发明在配置的组合脱铝剂在空气中不吸水、不受潮，可放置一个星期左右，添加时硅水和表面熔渣不会飞溅，操作起来比较简单、安全，而且添加量少、价格低，每吨硅所花费组合絮剂价格在30元左右，非常低廉。
[0013](4)本发明使用的组合絮剂，能有效提高铝与氧的亲和力及活性，从而使硅中的铝元素在原来的基础上深度去除，达到低铝产品标准要求，而且还能改变熔渣的比重、粘度和表面张力，促进硅和熔渣完全分离，从而提高产品的收率，有利于精整。
【具体实施方式】
[0014]—种金属硅冶炼深度除杂的方法。
[0015]实例I
按照以下步骤进行:
(O组合絮剂配置:将氯化镁和碳酸钠按照一定比例混合成组合絮剂备用；
(2)高温熔化:将含有杂质的硅矿石投入冶炼炉中，在温度为1700°C?1800°C的环境下熔化；
(3)吹氧精炼:保持冶炼炉内的温度保持在1600°C?1700°C，将充足的氧气通入硅水中；
(4)取样检测:保持冶炼炉内的温度保持在1600°C?1650°C，等精炼到一定程度时，取样分析铝含量；
(5)深度除铝:经取样检测，硅水内铝含量在11%?19%之间，所述硅水与步骤(I)中的组合絮剂的比例为硅水:氯化镁:碳酸钠=2500: 14: 30 ;打开炉口放出硅水，当硅水流到硅包三分之一时开始投入准备好的组合脱铝剂总量的三分之一，硅水流到硅包三分之二时再次投入准备好的组合脱铝剂总量的三分之一，硅水流到硅包五分之四时再次投入准备好的组合脱铝剂总量的三分之一，投料过程中保持硅水温度在1650°C左右，且需要在30分钟内完成。
[0016](6)过滤除杂:将深度除铝后的硅水内的熔渣除去，所得的硅水中铝含量为0.16%ο
[0017]实例2
按照以下步骤进行:
(O组合絮剂配置:将氯化镁和碳酸钠按照一定比例混合成组合絮剂备用；
(2)高温熔化:将含有杂质的硅矿石投入冶炼炉中，在温度为1700°C?1800°C的环境下熔化；
(3)吹氧精炼:保持冶炼炉内的温度保持在1600°C?1700°C，将充足的氧气通入硅水中；
(4)取样检测:保持冶炼炉内的温度保持在1600°C?1650°C，等精炼到一定程度时，取样分析铝含量；
(5)深度除铝:经取样检测，硅水内铝含量在20%?30%之间，所述硅水与步骤(I)中的组合絮剂的比例为硅水:氯化镁:碳酸钠=2500: 21: 30 ;打开炉口放出硅水，当硅水流到硅包三分之一时开始投入准备好的组合脱铝剂总量的三分之一，硅水流到硅包三分之二时再次投入准备好的组合脱铝剂总量的三分之一，硅水流到硅包五分之四时再次投入准备好的组合脱铝剂总量的三分之一，投料过程中保持硅水温度在1650°C左右，且需要在30分钟内完成。
[0018](6)过滤除杂:将深度除铝后的硅水内的熔渣除去，所得的硅水中铝含量为0.17%ο
[0019]实例3
按照以下步骤进行:
(O组合絮剂配置:将氯化镁和碳酸钠按照一定比例混合成组合絮剂备用；
(2)高温熔化:将含有杂质的硅矿石投入冶炼炉中，在温度为1700°C?1800°C的环境下熔化；
(3)吹氧精炼:保持冶炼炉内的温度保持在1600°C?1700°C，将充足的氧气通入硅水中；
(4)取样检测:保持冶炼炉内的温度保持在1600°C?1650°C，等精炼到一定程度时，取样分析铝含量；
(5)深度除铝:经取样检测，硅水内铝含量超过30%，所述硅水与步骤(I)中的组合絮剂的比例为硅水:氯化镁:碳酸钠=2500: 40: 57 ;打开炉口放出硅水，当硅水流到硅包三分之一时开始投入准备好的组合脱铝剂总量的三分之一，硅水流到硅包三分之二时再次投入准备好的组合脱铝剂总量的三分之一，硅水流到硅包五分之四时再次投入准备好的组合脱铝剂总量的三分之一，投料过程中保持硅水温度在1650°C左右，且需要在30分钟内完成； (6)过滤除杂:将深度除铝后的硅水内的熔渣除去，所得的硅水中铝含量为0.18%。
【主权项】
1.一种金属硅冶炼深度除杂的方法，其特征在于，按照以下步骤进行: (1)组合絮剂配置:将镁盐和钠盐按照一定比例混合成组合絮剂备用； (2)高温熔化:将含有杂质的硅矿石投入冶炼炉中，在温度为1700°C?1800°C的环境下熔化； (3)吹氧精炼:保持冶炼炉内的温度保持在1600°C?1700°C，将充足的氧气通入硅水中； (4)取样检测:保持冶炼炉内的温度保持在1600°C?1650°C，等精炼到一定程度时，取样分析铝含量； (5)深度除铝:若硅水内铝含量多11%时，打开炉口放出硅水，当硅水流到硅包三分之一时开始投入准备好的组合脱铝剂总量的三分之一，硅水流到硅包三分之二时再次投入准备好的组合脱铝剂总量的三分之一，硅水流到硅包五分之四时再次投入准备好的组合脱铝剂总量的三分之一，投料过程中保持硅水温度在1650°C左右，且需要在30分钟内完成； (6)过滤除杂:将深度除铝后的硅水内的熔渣除去。2.根据权利要求1中所述的一种金属硅冶炼深度除杂的方法，其特征在于，所述步骤(I)组合絮剂中镁盐和钠盐的配备比例按如下方式进行: (1)铝含量在11%?19%之间时，硅水:镁盐:钠盐=2500: 14: 30 ； (2)铝含量在20?30%之间时，硅水:镁盐:钠盐=2500: 21: 30 ； (3)铝含量超过30%时，硅水:镁盐:钠盐=2500: 40: 57。3.根据权利要求1中所述的一种金属硅冶炼深度除杂的方法，其特征在于，所述的镁盐为氯化镁，钠盐为碳酸钠。
【专利摘要】本发明属于金属硅冶炼工艺领域，具体涉及一种金属硅冶炼深度除杂的方法，包括组合絮剂配置、高温熔化、吹氧精炼、取样检测、深度除铝和过滤除杂六个步骤。本发明可在传统精炼过程中将金属硅中的铝含量降控在0.18%以内，可在不过多增加精炼程序的情况下使冶金级硅提升到化学级硅的品级，效果比较好、成本低。
【IPC分类】C01B33/037
【公开号】CN105110337
【申请号】CN201510654085
【发明人】周继红, 丁卫民, 林祖徳
【申请人】怒江宏盛锦盟硅业有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年10月11日