Способ приготовления углеродсодержащих сырьевых брикетов

 

Применение: для получения кремния или сплавов кремния в электрических низкошахтных печах. Сущность изобретения: способ приготовления углеродсодержэщих сырьевых брикетов включает смешение углеродсодержащего связующего - смеси пека со спекающимся углем в виде раствора с температурой выше 100°С и до 200°С с неспекающимся углеродным носителем, предпочтительно нефтяным коксом, и кварцевым песком при нагреве в том же температурном диапазоне, что и смесь пека со спекающимся углем, брикетирование смеси при температуре перемешивания в заготовки и последующую их упрочняющую термообработку при температуре выше 450°С во вращающейся трубчатой печи с погружным слоем из кварцевого песка; связующий раствор, неспекающийся углеродный носитель и кварцевый песок при смешивании имеют один ковую температуру: связующая смесь включает не менее 7% каменноугольного или нефтяного пека и не менее 12% тонкозернистого спекающегося угля от массы брикетируемой смеси: используют кварцевый песок с крупностью зерен от 0,05 до 0,25 мм и нефтяной кокс с крупностью зерен менее 2 мм, 60% которого имеет зернистость ниже 0,5 мм. 4 з.п. ф-лы, 1 ил. С/1 С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТ ВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4830489/04 (22) 13.07.90 (31) Р-3923446.0-24 (32) 15.07.89 (33) ОЕ (46) 15.08,93. Бюл, ¹ 30 (71) Эпплайд Индастриал Материалэ Корпорейшн Лимкор (US) (72) Герт-Вильгельм Ласк (0Е) (56) Заявка Великобритании ¹ 2175577, кл. С 01 В 33/02, 1986. (54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ УГЛЕРОД-.

СОДЕРЖАЩИХ СЫРЬЕВЫХ БРИКЕТОВ (57) Применение: для получения кремния или сплавов кремния в электрических ниэкошахтных печах. Сущность изобретения: способ приготовления углеродсодержащих сырьевых брикетов включает смешение углеродсодержащего связующего — смеси пека со спекающимся углем в виде раствора с температурой выше 100 С и до 200 С с неИзобретение относится к способу приготовления сырьевых брикетов, в частности, для получения кремния или сплавов кремния в электрической низкошахтной печи.

В основу изобретения положена задача создать способ приготовления сырьевых брикетов для получения кремния или кремниевых сплавов в электрических низкошахтных печах с получением таких заготовок, которые не только отвечают всем требованиям во время прохождения через низкошахтную печь в химическом и физическом плане, но, кроме того, отличаются хорошими характеристиками в течение длительно„„5 ;„, 1834899 АЗ спекающимся углеродным носителем, предпочтительно нефтяным коксом, и кварцевым песком при нагреве в том же температурном диапазоне, что и смесь пека со спекающимся углем, брикетирование смеси при температуре перемешивания в заготовки и последующую их упрочняющую термообработку при температуре выше

450 С во вращающейся трубчатой печи с погружным слоем из кварцевого песка; связующий раствор, неспекающийся углеродный носитель и кварцевый песок при смешивании имеют один ковую температуру: связующая смесь включает не менее 7% каменноугольного или нефтяного пека и не менее 12% тонкозернистого спекающегося угля от массы брикетируемой смеси: используют кварцевый песок с крупностью зерен от 0,05 до 0,25 мм и нефтяной кокс с крупностью зерен менее 2 мм, 60% которого имеет зернистость ниже 0,5 мм. 4 э.п. ф-лы, 1 ил. го времени, в частности, не теряют свою прочность при транспг, тировке и хранении на открытом воздухе, Для решения этой задачи предлагается и риме нять в качестве содержащего пек связующего смесь из пека и спекающегося угля, которая имеет температуру выше 100 С и до 200 С, смешивают кварцевый песок и неспекающийся углеродный носитель со связующим при температуре смешивания, лежащей в том же диапазоне, и при этой температуре смеси брикетируются заготовки и полученные полуфабрикаты подверга1834899 ются термообработке, конечная температура которой выше 450 С.

Несмотря на высокое содержание в заготовках кварцевого песка, к заготовкам применяется технология известного брикетирования связующего. При этом работают такими же прессами для брикетирования и давлениями прессования от 1 до 2 кг/см .

При применении указанных смесей связующих.и соблюдении указанных параметров, изготовляемые брикеты из сырьевого материала отвечают всем требованиям, в там числе и характеристикам сохранности.

Это в частности имеет место в том случае, если работают со смесью связующих в виде раствора (сплава) пек/уголь. В рамках изобретения речь идет о сплаве пек/уголь s том случае. если пек и спекаемый уголь одновременно переходят друг в друга в растворе и благодаря этому происходит проникновение обоих составляющих частей в новое легированное связующее.

В частности, это легко сделать в том случае, если применяют достаточно мелкозернистый уголь, В брикетах из сырьевого материала сплав пек/уголь совершенна неожиданным образом является невосприимчивым в отношении диффундирующего воздуха и влажности, В рамках изобретения имеются многочисленные возможности дальнейшего усовершенствования. Это дает особенно хорошие результаты, если кварцевый песок, неспекающийся носитель углерода и смесь связующего имеют при смешивании одинаковые температуры и предпочтительно работы осуществляют при температуре около

160 С.

Согласно изобретению термообработка может" осуществляться, например, с помощью механической цепной колосниковой решетки, проходящей через соответствующую печь или соответствующую камеру, на которой укладываются заготовки в один слой или многослойно. Предпочтительная форма выполнения, согласно изобретению, отличается тем, что заготовки подвергаются упрочняющей обработке во вращающейся трубчатой печи. Можно обеспечить термообработку и высокую конечную прочность, если изготовить полуфабрикаты, удельный вес которых за счет регулирования соотношений смеси и уплотнений будет больше, чем насыпной sec кварцевого песка. И если эти полуфабрикаты подвергнуть термоабработке в нагреваемой вращающейся трубчатой печи, заполненной кварцевым песком таким образом, что термообрабока полуфабрикатов будет происходить в слое кварцевого песка.

Кварцевый порошок должен иметь предпочтительно температуру от 500 до

530 С, вчастности, по крайней мере, взоне выгрузки йз вращающейся трубчатой печи,При этом целесообразно так заполнить вращающуюся трубчатую печь кварцевым песком, чтобы обьем кварцевого песка был больше, чем удвоенный обьем пустот при сыпучем заполнении полуфабрикатов, 10 При оптимизации процесса, согласно изобретению, рекомендуется работатЬ са связующей смесью, которая в пересчете на исходную смесь, из которой брикетируются полуфабрикаты, имеет, по меньшей мере, 7

15 мас. ® пека в форме пека угольного и нефтяного происхождения, в частности, электродного пека и, по меньшей мере, 12 мас, 7 мелкозернистым спекающимся углем.

Предпочитается работать со связующей

20 смесью, имеющей от 7 до 12 мас. пека и ат 12 до 14 мас. мелкозернистого спекающегося угля.

Далее предпочтительно работать с исходной смесью, имеющей от 20 до 40 мас.

25 кварцевого песка, связующей смесью и в остатке нефтяной кокс. Предпочтительно работать с кварцевым песком с зернистостью от 0,05 до 2,0 мм и нефтяным коксом с зернистостью ниже 2 мм, по меньшей мере

30 60 которой меньше 0,5 мм, Полуфабрикаты из сырьевого материала, полученные согласно изобретению, характеризуются стойкостью при хранении и поведением в электрической низкошахтной

35 печи. Примешивание к исходной смеси мелкозернистых минеральных материалов также лежит в рамках изобретения.

За счет этого можно достичь активизации сырьевых брикетов, которая при темпе40 ратуре свыше 1500 С способствует восприятию нагрузки, Сырьевые брикеты, полученные согласно изобретению, могут применять также в купольной печи при получении чугуна, в частности, в качестве носи45 теля кремния или углерода.

Пример. Пример выполнения поясняется с помощью графика, который приведен на чертеже. График имеет ось ординат, на которой указывается прочность на давление

50 сырьевого полуфабриката, и ось абсцисс, по которой откладывается время.

Опыт 1.

Для того, чтобы изготовить сырьевые брикеты для получения кремния или спла55 вов кремния в электрической низкошахтной печи смешивали:

38 мас. % кварцевого песка зернистостью 0,8 — 0,25 мм, 50 мас. нефтяного кокса зернистостью 2 мм, 1834899

12 мас. Д электродного пека при температуре 160 С.

Точка размягчения электродного пека составляла 90 С по Kafnes. После окончания процесса смешивания полученная таким образом исходная смесь имеет температуру

145 C.

Из той же исходной смеси после ее охлаждения. до 105ОС получали с помощью пресса брикеты в основном шарообразной .формы диаметром 2 см, в частности, при давлении прессования, равном 1,5 т/см .

Полуфабрикаты подвергались упрочняющей термообработке во вращающейся трубчатой печи. Полученные сырьевые брикеты после. хранения на открытом воздухе имели прочность под давлением, показанную на графике кривой а). В зоне прочности под давлением перед отклонением кривой а} вниз в электрической низкошахтной печи брикеты соответствовали всем требованиям в физическом и химическом отношении.

Опыт 2.

Во втором эксперименте сначала расплавляли весовую долю электродного пека, указанную в опыте 1 и 1,8 вес. спекающегося угля, 80 которого имела зернистость между 0,1 и 0,2 мм при температуре около

160 С с образованием сплава пек/углерод.

С использованием 18 этого сплава пек/углерод вместо примененного в первом примере электродного пека, а в остальном при одинаковых условиях повторили первый эксперимент, а именно, до получения готового брикета. Последний после хранения на открытом воздухе имел характеристику прочности при длительном хранении, показанную кривой в) на графике.

Опыт 3.

В третьем опыте повторяли опыт 2 до получения полуфабрикатов. Однако они отверждались на механизированной колосниковой решетке при том же времени обработки и той же температуре.

Формула изобретения

1. Способ приготовления углеродсодержащих сырьевых брикетов для получения кремния или сплавов кремния в низкошахтной электрической печи, включающий перемешивание углеродсодержащей связующей смеси с неспекающимся углеродным носителем, предпочтительно нефтяным коксом; и кварцевым песком при нагреве выше

10 100 С, брикетирование смеси при температуре перемешивания в заготовки и последующую их упрочняющую термообработку при температуре выше 450ОС в печи, о т л ич а ю шийся тем, что в качестве углерод15 содержащей связующей смеси применяют смесь пека со спекающимся углем в виде раствора с температурой свыше 100 С и до

200 С и перемешивание кварцевого песка и неспекающегося углеродного носителя осу20 ществляют в таком же температурном диапазоне, что и смесь пека со спекающимся углем.

2. Способ пои. 1, от л и ч а ю щи йс я тем, что упрочняющую термообработку бри25 кетов осуществляют во вращающейся трубчатой печи с погружным слоем иэ кварцевого песка.

3. Способ поп. 1, отл и ч а ю щи йс я тем. что связующий раствор, неспекающий30 ся углеродный носитель и кварцевый песок при смешивании имеют одинаковую темпе. ратуру.

4. Способ пои. 1, отл и ч а ю щи и с я тем, что связующая смесь включает не ме35 нее 7 каменноугольного .или нефтяного пека и не менее 12$ тонкозернистого спекающегося угля от массы брикетируемой смеси.

5. Способ по и. 1-3, о т л и ч а ю щ и й40 с я тем, что используют кварцевый песок с крупностью зерен.от 0,05 до 0,25 мм и нефтяной кокс с крупностью зерен менее 2 мм, 60 которого имеет зернистость ниже 0,5 мм.

1834899

Составитель Т,Ильинская

Техред М,Моргентал Корректор M,Ñàìáoðñêàÿ

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород. ул.Гагарина, 101

Заказ 2705 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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