[发明专利]一种冶炼金属硅的方法

说明书

本发明提供一种冶炼金属硅的方法，其步骤为：接通矿热炉的电源，对矿热炉的炉体内进行升温处理，将硅矿石原料加入矿热炉中；进行煅烧熔融，发生还原反应；进行造渣精炼并静置分层；造渣精炼后的硅液从矿热炉的出口流出，在该过程中，开启水冷装置，定向凝固；待硅液全部结晶完毕，采用机械切除杂质浓度高的部分，即得金属硅。本发明生产工艺简单易行，通过采用木炭、石油焦、烟煤混合物料还原硅矿石，结合造渣精炼，采用定向凝固法，同时去除多种杂质，满足了冶金级高纯硅的要求，进而提高了金属硅产品的质量，适于产业化生产。

技术领域

本发明涉及金属硅冶炼技术领域，尤其涉及一种冶炼金属硅的方法。

背景技术

金属硅又称结晶硅或工业硅，金属硅是由石英和焦炭在电热炉内冶炼成的产品，金属硅已成为很多新兴能源市场的初级产品。近年来，随着市场对金属硅产品质量、品种要求的越来越高，对金属硅的冶炼也提出了新要求。

在传统的金属硅冶炼过程中，主要有湿法冶金法(酸洗、溶液腐蚀)、熔渣处理法、粉末冶金法、气体吹炼法、能束(电子束、等离子束)法、定向凝固法、硅合金法、高纯原料法、钠还原法、铝热还原法和电解法，采用上述金属硅的冶炼方法不能同时去除多种杂质，往往只能对其中的某种杂质有效，无法满足冶金级高纯硅的要求，进而影响着金属硅产品的质量。

发明内容

本发明旨在解决现有技术的不足，而提供一种冶炼金属硅的方法。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种冶炼金属硅的方法，其特征在于，其步骤为：

a、接通矿热炉的电源，对矿热炉的炉体内进行升温处理，将矿热炉升温至500℃-700℃，并将硅矿石原料经粉碎、筛分、清洗、干燥后加入矿热炉中；

b、将混合物料加入矿热炉中，并将矿热炉升温至1600℃-1900℃，进行煅烧熔融，发生还原反应；

c、还原反应结束后，由进料端加入造渣剂后，将矿热炉升温至1200℃-1400℃，发生化学反应进行造渣精炼，造渣精炼结束后，混合液静置，硅液上浮与渣相分层；

d、造渣精炼后的硅液从矿热炉的出口流出，在该过程中，开启水冷装置，进行定向凝固；

e、利用杂质在硅液结晶过程中的平衡分凝系数远小于1的性质，采用定向凝固法，使杂质不断从固-液界面偏析到硅液中，待硅液全部结晶完毕，采用机械切除杂质浓度高的部分，即得金属硅。

作为优选，所述步骤a中硅矿石的筛分粒度为10mm-30mm，干燥温度为80℃-100℃，干燥时间为15min-18min。

作为优选，所述步骤b中的混合物料由如下重量份数的原料组成：

作为优选，所述步骤b中采用干式电磁除铁器对混合物料中的木炭、石油焦、烟煤进行磁选除铁。

作为优选，所述步骤c中的造渣剂选用粒度为10mm-15mm的二氧化硅。

作为优选，所述步骤e中采用切割刀具进行机械切除。

本发明的有益效果是：本发明提供一种冶炼金属硅的方法，生产工艺简单易行，通过采用木炭、石油焦、烟煤混合物料还原硅矿石，结合造渣精炼，采用定向凝固法，同时去除多种杂质，满足了冶金级高纯硅的要求，进而提高了金属硅产品的质量，适于产业化生产。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

一种冶炼金属硅的方法，其特征在于，其步骤为：