[发明专利]一种金属硅还原剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属硅生产加工领域，尤其涉及一种金属硅还原剂的制备方法。

背景技术

硅是一种良好的半导体材料，应用范围非常广泛，在太阳能、电子、信息、航空航天、化学化工等领域都地位超然，是信息时代的基础材料，而硅原料一般都是从硅石（SiO₂）中还原出来的。

现有的金属硅大多采用木炭、煤炭或者油焦从硅石中还原出来，但是木炭、煤炭和焦油作为还原剂都有一定的缺陷，木炭是木材碳化制得，其生产成本高，区域性强，对森林破坏严重，不可持续发展，同时其料层占比大，生产环境差，工人工作强度高，在工作的过程中，活性过高，容易引起炉底渗碳；煤炭杂质含量相对大，不稳定，同时符合硅还原的煤种少,变化大，容易超成工业生产的各种损失；油焦活性低，对产量有影响，同时粉尘过多，无效烧损大。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属硅还原剂的制备方法，采用本发明制作出来的金属硅还原剂杂质含量低，高温状态下活性高，还原效率高，能使还原出来的硅在质量和产量上获得较好的效果，同时成本低，性质稳定，使操作简易，便于规范化生产。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种金属硅还原剂的制备方法，它包括如下步骤：

①、超低灰煤的制备：先制作5吨预处理池，生产过程中将煤浆液连续进入预处理池中，同时以直径小于0.5mm的水线往预处理池中注入浓度为10%的六偏磷酸钠溶液，之后将得到的煤浆液以浆泵打入浮洗预处理器中，并以直径小于1mm的水线加入重辛醇与煤油的混合液，之后将得到的液体送入浮选机中，将上浮的物质加入压滤机中经过压滤后得到超低灰煤；

②、制浆，以质量份数为20-40份的木薯粉、45-75份的水和3-7份的NaOH在反应釜内进行反应制备成浆，并控制反应釜内的温度为60-80℃；

③、混料，将生物质材料、木屑、猪粪提取物、饲料残渣和酒渣混合，并将其与步骤①制备的超低灰煤混合干燥，得到混合料；

④、碳化，将步骤②制备的浆与步骤③得到的混合料按照2-3:90-110的比例一起投入碳化炉碳化，炉内的温度不高于800℃，碳化时间为28h；

⑤、熄焦，采用密闭装置，依靠下端灼热红焦产生水蒸气冷却和活化焦层带走热量，同时加入NaOH至焦水中，NaOH的含量为0.3%，且循环使用。

步骤①超低灰煤在上浮物进入压虑机前段水槽处设置有直接接触式1.8万高丝强磁棒,循环吸咐煤中显磁类铁、钛杂质。

优选的，步骤①中重辛醇与煤油的质量比为1:9。

优选的，步骤②中制浆步骤中，加入的木薯粉质量份数为30份、水质量份数60份和NaOH的质量份数为5份。

优选的，步骤③混料步骤中生物质材料、木屑、猪粪提取物、饲料残渣和酒渣混合物与超低灰煤的质量比为3-4:20。

优选的，步骤④碳化步骤中浆与混合料的质量比为1:49。

优选的，碳化炉炉内温度从0℃上升到400℃的时间为8h，400℃上升到500℃为8h，500℃上升到700℃的时间为4h，700℃上升至800℃为8h。

本发明的有益效果：

1、本发明以普通浮洗技术提高煤种的纯度，不影响原煤种的活性，增加生物质材料混合成炭，对炭的物理和化学活性均大步提高，对金属硅还原的两大难题具备明显的针对性，能提高质量和产量。

2、在结合现有还原剂的优缺点的同时，通过创新的方法将生物类、化石类的炭材料结合，形成全新物质，有利于生产实际需要，降低成本，减少环境影响。

3、1.8万高丝强磁棒可以吸附含铁物质，并且可以自动循环将含铁物质清楚，进一步保证超低灰煤的质量，进而保证制备出来的还原剂质量。

4、制浆步骤所制的浆，可以提高粘性，同时还能增加其活性，使制备的还原剂具有更好的还原效果和强度。

5、碳化炉炉内温度的变化，可以很好的适应各个阶段的反应，同时可以使挥发物的含量为10-14%，具有较好的强度，还原剂的物理孔隙明显。

6、熄焦步骤，可以进一步活化产品的物理孔隙，进一步使产品增加活性。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

以下是具体实施例