[发明专利]一种采用高温下加入碱性溶液和二氧化硅混合挤压的硅矿产节能冶炼技术

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属硅冶炼方法，特别是涉及高纯度的一种采用高温下加入碱性溶液和二氧化硅混合挤压的硅矿产节能冶炼技术。

背景技术

硅是一种重要的冶金、化工、电子、光学材料，在信息、通讯、航天航空、环保、太阳能硅电池等广阔领域发挥着重要的作用，市场需求也越来越大。金属硅生产都是采用矿山开采的石英石、石油焦在电弧炉冶炼而获得一般品质为98.5%，经通氧精炼品质为含硅99%，这种方式消耗电力巨大，生产成本居高不下。另外，在半导体晶体制作过程中使用的大量石英柑竭在损坏后往往被当做废料被遗弃；在石墨、碳素加工行业，有大量的高纯度的石墨、碳素边角下脚料被遗弃，从而造成了大量废渣的产生。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足而提供一种采用高温下加入碱性溶液和二氧化硅混合挤压的硅矿产节能冶炼技术。

本发明的技术解决方案是：一种采用高温下加入碱性溶液和二氧化硅混合挤压的硅矿产节能冶炼技术，通过在碳粉和二氧化硅粉混匀体中加入碱性溶液腐蚀二氧化硅粉体的表面，而后在800℃-1000℃下将前述加入二氧化硅溶液的混合粉末挤压成块状，使碳、二氧化硅粉体的表面充分结合，增加反应接触面，使二氧化硅更易进行脱氧反应，碱性溶液中的水份也得以同时蒸发，从而提供了一种生产成本低，操作步骤简单的金属硅冶炼方法。

一种采用高温下加入碱性溶液和二氧化硅混合挤压的硅矿产节能冶炼技术，包括以下步骤：

A、取重量比为1:3的碳、二氧化硅粉碎至40目以下，混合均匀；

B、加入浓度为20%-30%，体积为前述混合粉末的1/4-1/2的碱性溶液搅拌混匀1-3小时后，在800℃-1000℃下将前述粉末挤压成块状，使碳粉、二氧化硅粉的表面充分结合；

C、将步骤B中得到的块状物切割成1-3cm3扩的长方体或正方体块料，投入电弧炉中冶炼得到纯度大于99%的金属硅。

进一步，所述的步骤A中加入的碳为硅金属冶炼过程中使用的脱氧剂，本发明选用重量比为1:3的碳、二氧化硅的投料比。这样，可使脱氧反应进行得比较完全，并降低碳在金属硅中的残留。

进一步，所述的步骤B中，在碳、二氧化硅混合粉末中加入的碱性溶液可腐蚀二氧化硅粉体的表面，从而使二氧化硅更易进行脱氧反应。

进一步，所述的步骤B中选择在800℃-1000℃下对加入的碱性溶液的碳、二氧化硅混合粉末进行挤压，上述温度可使碳、二氧化硅混合粉末软化，使碳、二氧化硅混合粉末的表面能够充分结合，增加反应接触面，从而使二氧化硅的脱氧反应发生完全，800℃-1000℃的温度还可使碱性溶液中的水份全部得以蒸发。

进一步，所述的步骤C中将二氧化硅投入电弧炉中冶炼为常规技术，本发明亦没有对其进行进一步改进，在此不再予以详细说明。

本发明的有益效果：本发明中的金属硅冶炼方法生产成本底，操作步骤简单，本发明通过在粉碎的碳、二氧化硅加入碱性溶液腐蚀二氧化硅粉体的表面，而后将碳粉、二氧化硅粉挤压成块状，使碳粉、二氧化硅粉体的表面充分结合，增加反应接触面，从而使二氧化硅更易进行脱氧反应。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。

一种采用高温下加入碱性溶液和二氧化硅混合挤压的硅矿产节能冶炼技术，主要由硝化稀土、氯化钠、硝酸镁、高锰酸钾、硝酸按组成，各组分的重量百分比为：硝化稀土5-15%、氯化钠5-20%、硝酸镁10-20%、高锰酸钾5-10%、硝酸按5-10%，其余量为水组成，将上述物质的量按配方配制、搅拌溶解、混匀后，按1:3000—1:5000的比例喷雾加入燃煤中混合均匀使用即可。

其中，所述的硝化稀土、高锰酸钾为高效催化助燃消烟添加剂，既能使煤的氧化速度加快，催化煤炭快速燃烧，提高煤的燃烧效率，使其燃烧更完全，达到节能目的，又能活化煤炭中的金属离子与二氧化硫发生反应，生成同体硫酸盐。

所述的硝酸镁、硝酸钱在燃烧条件下，不仅能分解出氧气促进燃烧，而且也可与煤中的金属离子添加剂中其他金属离子一起与二氧化硫发生化学反应，生成固体硫酸镁、硫酸稀土、硫酸钾、硫酸钠、硫酸锰等系列性能稳定的硫酸盐，从而达到固硫降污、保护大气环境的使用效果。