Способ получения ферросилиция

 

Изобретение относится к производству ферросплавов, конкретно к . получению ферросилиция путем прямого восстановления двуокиси кремния.Цель изобретения - упрощение и удешевление процесса. Способ осуществляют в щахтной плазменной печи. Порошкообразную смесь двуокиси кремния, железосодержащего материала и/или восстановителя инжектир5тот в газовую плазму, генерируемую плазмотроном, посредством которой указанная смесь попадает в реакционную зону, образованную твердым кусковым восстановителем , непрерывно подаваемым на колошник печи со скоростью, равной его расходу в реакционной зоне. Газ из реакционной зоны циркулирует по замкнутому контуру и используется в качестве плазмообразующего. В качестве вводимого в йлазму восстановителя используют порошкообразный древесный уголь, нефтяной кокс или углеводороды в газообразном или жидком виде. Использование порошкообразных исходных материалов упрощает и удешевляет процесс получения ферросилиция.2 з.п. ф-лы. § СО С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (59 4 С 22 В 4 06

graf;pQ(г у °

OllH0AHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К flATEHTV

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3566741/22-02 (22) 04.03.83 (31) 8205086-5 (32) 08.09.82 (ЗЗ) SE (46) 07.08.87. Бюл. У 29 (71) СКФ Стил Инджиниринг АБ (SE) (72) Суне Эрикссон и Свен Сантен ($Е) (53) 669.168(088.8) (56) Фарнасов Г.А. и др. Плазменная плавка. — M., 1968, с. 62-63.

Рысс M.À. Производство ферросплавов. — М., 1975, с. 28-38. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОСИЛИЦИЯ (57) Изобретение относится к производству ферросплавов, конкретно к получению ферросилиция путем прямого восстановления двуокиси кремния. Цель изобретения — упрощение и удешевление процесса. Способ осуществляют в шахтной плазменной печи. Порошкооб.,SU „„1329623 А 3 разную смесь двуокиси кремния, железосодержащего материала и/или восстановителя инжектируют в газовую плазму, генерируемую плазмотроном, посредством которой указанная смесь попадает в реакционную зону, образованную твердым кусковым восстановителем, непрерывно подаваемым на колошник печи со скоростью, равной его расходу в реакционной зоне. Газ иэ реакционной зоны циркулирует по замкнутому контуру и используется в качестве плазмообразующего. В качестве вводимого в йлазму восстановителя используют порошкообразный древесный уголь, нефтяной кокс или углево- g

Р дороды в газообразном или жидком виде, р

Использование порошкообразных исходных материалов упрощает и удешевляет процесс получения ферросилиция.2 э.п. ф лые

1 1329623

Изобретение относится к производству ферросплавов, конкретно к получению ферросилиция из материала, содержащего двуокись кремния, восстанавливающего агента и материала, содержащего железо, путем прямого восстановления двуокиси кремния и одновременной реакции между кремнием и железом.

Целью изобретения является упрощение и удешевление процесса.

Способ осуществляют следующим образом.

Порошкообразный материал, содержащий двуокись кремния, и материал, содержащий железо, и/или восстановитель вводят с помощью несущего газа в плазму, генерируемую плаэмотроном, посредством которой укаэанная смесь попадает в реакционную зону, образованную твердым кусковым восстановителем,непрерывно подаваемым на колошник печи со скоростью, равной его расходу в реакционной зоне.

Использование предлагаемых .порошкообраэных исходных материалов делает более легким и менее дорогим выбор исходных материалов двуокиси кремния. Процесс также нечувствителен к электрическим свойствам исходного материала, что облегчает выбор восстанавливающего агента. Кроме того, постоянный избыток восстанавливающего агента гарантирует, что образовавшийся SiO будет немедленно восстановлен до Si.

В качестве материала, содержащего двуокись кремния, предпочтительно используется кварцевый песок и подается вместе с исходным железным материалом (железо в виде стружки, таблетки губчатого железа, гранулированное железо). Микротаблетки кварца и угольной пыли особенно подходят в качестве исходного кремниевого материала и даже для углерода.

Однако в качестве исходного материала могут также использоваться железосодержащие материалы, например кальцинированные пириты, содержащие примерно 667. Ге в виде оксидов, и другие матерна. ы, содержащие оксид железа, так как эти оксиды восстанав нвактся одновременно с восстановленн<м двуокиси кремния до кремния.

Также возможны смеси оксидов Fe Si (2Е еО-S10 — файалит). ()

Вводимый восстанавливающий агент может представлять собой углеводороды, например природный гаэ, угольную пыль, порошкообраэный древесный уголь нефтяной кокс, который может быть очищен, и коксовую мелочь.

Требуемая для процесса температура легко может контролироваться количеством электроэнергии, подаваемой с единицей плазмы, так что могут поддерживаться оптимальнше условия для наименьших потерь SiO.

Так как реакционная камера окружена по-существу со всех сторон восстанавливающим агентом в кускообразном виде, то эффективно предотвращается повторное окисление SiO.

Твердый восстанавливающий агент (кокс, древесный уголь и/или нефтяной кокс) в кускообразном виде непрерывно подается в зону реакции по мере его расходования.

Используемая в процессе плазма состоит предпочтительно из использующегося повторно в процессе газа

)реакционной эоны. Твердый восстанавливающий агент может также представлять собой порошкообраэный материал, который превращается в кускообразный при помощи добавки связующего, состоящего из С и Н, а возможно также

О, например сахарозы.

Предлагаемый способ имеет преимущество при получении черезвычайно высокочистого ферросилиция, так что в качестве исходных материалов может быть использована черезвычайно чистая двуокись кремния и восстанавливающий агент с очень низким содержанием примесей. Так как газовая система замкнутая, то используемый в процессе газ повторно используется, и таким образом может быть использована вся энергия. Кроме того, количество газов значительно меньше, чем в нормальном процессе получения FeSi. В принципе целиком исключены окисление

SiO и проблема пыли, вызванная дымом 510 .

Предлагаемый способ позволяет всю реакцию сконцентрировать в ограниченной зоне в непосредственной близости от фурмы, что дает воэможность значительно ограничить высокотемпературный объем процесса (при известном способе восстановительные реакции продолжительны и распространяются на большой объем печи).

1329б23

Так как эксперимент проведен в относительно небольшом масштабе, тепловые потери значительны. Однако потери электроэнергии могут быть значительно уменьшены при помощи регенерации газа, а потери тепла значительно меньше на установке большего размера.

П р е р 2. Производят ферросилиций при использовании порошкообразного оксида железа в качестве железосодержащего исходного материала и в условиях примера 1. Получают

300 кг ферросилиция, содержащего 757

Si. Средние затраты электроэнергии примерно 11 кВт ч/кг полученного ферросилиция.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Способ получения ферросилиция реакции

SiO + 2С Si + 2СО.

SiO + С вЂ” Si + СО, 20

SiC + SiO — 2Si + C0;

Составитель Т. Морозова

Редактор И. Николайчук Техред М.Ходанич

Корректор В.Бутяга

Заказ 3500/59 Тираж 604

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Благодаря такой схеме процесса со всеми реакциями, имеющими место в одной реакционной зоне в коксовой шахте непосредственно перед плаз5 мотроном, реакционная эона может поддерживаться при черезвычайно высоком и контролируемом температурном уровне. Это способствует осуществлению

Все реагирующие вещества (SiO

SiO SiC, Si С, CO) присутствуют в реакционной зоне одновременно и вещества SiO u SiO. получающиеся в небольших количествах, немедленно реагируют следующим образом:

2SiC + 510 - 351 + 2СО.

При этом жидкий кремний взаимодействует с жидким железом, содержащимся в реакционной зоне, а газообразный СО покидает зону реакции.

Пример 1. Эксперимент проводят в половинном масштабе. В качестве исходного материала, содержащего

30 двуокись кремния, используют морской песок с размером частиц меньше 1,0 мм в качестве исходного железного материала — железную стружку. Реакционная зона состоит из кокса. В качестве восстанавливающего агента используют пропан (I.PG), в качестве несущего газа и плазмы — промытый восстанавливающий газ, состоящий из CO и Н..

Электрическая мощность 1000 кВт. Ис40 ходные материалы подают по 2,5 кг

SiO и 0,4 кг Ге в 1 мин, а восстанавливающий агент — 1,5 кг углерода в 1 мин.

Во время эксперимента произведено 45 около 500 кг ферросилиция, содержащего 75X Si. Общие затраты электроэнергии примерно 10 кВт ч/кг полученного ферросилиция. из исходного материала, содержащего двуокись кремния, восстановитель и желеэосодержащий материал, путем прямого восстановления двуокиси кремния и сплавления его с железом, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения и удешевления процесса, его осуществляют в шахтной плазменной печи, при этом порошкообразную смесь двуокиси кремния, железосодержащего материала и/или восстановителя инжектируют в газовую плазму, генерируемую плазмотроном, посредством которой указанную смесь подают в реакционную зону, образованную твердым кусковым восстановителем, непрерывно подаваемым на колошник печи со скоростью, равной его расходу в реакционной зоне.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве плаз— мообразующего газа используют газ, отбираемый из реакционной камеры.

3. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве вводимого в плазму восстановителя используют порошкообразный древесный уголь нефтяной кокс или углеводороды в газообразном или жидком виде, такие как природный гаэ, пропан, легкий бензин.