【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及硅冶炼，特别是针对矿热炉冶炼工业硅过程中的强化冶炼方法，提出了一种利用高热值粉煤进行侧吹强化的新技术。
技术介绍
1、工业硅是冶金、化工、电子等多个行业的重要原料。工业硅一般以碳热还原法冶炼制备，现工业硅的生产冶炼使用石油焦、煤、木炭混合碳质还原剂。然而，由于灰分含量高，导致生成工业硅的杂质含量高，难达到化工级和化学级。同时出于环境保护，木块和煤的配比份额逐渐下降。传统的矿热炉冶炼工业硅方法主要依赖石油焦等作为还原剂，但存在热效率低、炉况控制难度大、成本高等问题。随着能源结构的调整和冶炼技术的进步，寻找高效、节能、环保的冶炼方法成为行业迫切需求。
2、专利cn202211532606 .0就涉及到了一种粉煤喷吹冶炼硅石制备工业硅的方法，其包括下述步骤； 步骤1，分别称取硅石、石油焦和煤，并各自碎化形成硅石粉、石油焦粉、粉煤和细颗粒粉煤，所述碎化后的硅石粒径分布在80mm以下，粉煤的粒径不大于20mm，细颗粒粉煤的粒径不大于3mm，所述硅石中的二氧化硅含量大于99wt%，所述硅石、石油焦与粉煤的质量比为 2.6-2.7：1.6-1.8：3.7-4.0；所述石油焦的粒径不大于20mm；石油焦的灰分不大于1wt%，固态碳含量大于85wt%，挥发分8～12%，水份不大于2%；所述细颗粒粉煤的质量是粉煤质量的5～15%；粉煤为烟煤或者无烟煤，烟煤固定碳大于50%，挥发分25～35%，灰分不大于3%，水份2～5%；无烟煤固定碳大于80%，挥发分8～12%，水份低于2%，灰分低于3%。 步骤2，将疏松剂、石油焦、粉煤
技术实现思路
1、本专利技术在cn202211532606 .0的基础上，为了进一步提升出硅率和/或提升产品的纯度，并尽可能的降低对石油焦要求，本专利技术首次尝试了一种高热值粉煤侧吹强化矿热炉冶炼工业硅的方法，通过侧吹方式将高热值粉煤高效引入矿热炉内，利用侧吹的方式将空气和粉煤的高热值的气尘混合物喷入到矿热炉内，形成由外而内的燃烧体系，同时还可以避免金属粘在炉壁上，使温度分布更均匀，强化硅石的碳热还原反应，提高冶炼效率，降低生产成本，同时改善炉况稳定性，而且所得产品的质量、产率还能得到一定的提升。
2、为实现上述技术目的，本专利技术一种高热值粉煤侧吹强化矿热炉冶炼工业硅的方法，包括下述步骤：
3、步骤1，按质量比，硅石：石油焦：高热值粉煤=2.5-2.8:1.5-1.9:3.5-4.0，配取硅石、石油焦、高热值粉煤，所述高热值粉煤的发热量不低于6500大卡/千克；其粒度小于等于20mm；按硅石粉质量的5-14%配取疏松剂；所述疏松剂包括生物质；
4、步骤2，将按比例配取的疏松剂、石油焦、高热值粉煤和硅石粉由炉顶加料口加入至矿热炉中；细颗粒粉煤与空气混合形成混合气尘，通过喷吹系统经炉壁侧喷枪送入熔池中，产出硅水；所述混合气尘喷雾至矿热炉熔池中上部的渣液层；所述细颗粒粉煤为烟煤和/或无烟煤的混合物，其粒径小于6mm、进一步优选为小于等于3mm，且细颗粒粉煤的粒径小于高热值粉煤的粒径；混合气尘中细颗粒粉煤含量为10~15g/l，送入熔池前，混合气尘的温度大于150℃、气尘混合物流速为am/s、a的取值为3~5。
5、步骤3，当冶炼结束后，将硅水浇筑至模具中，并破碎成相应粒度的工业硅产品。
6、本专利技术选用高热值粉煤作为主要还原剂，其发热量不低于6500大卡/千克，粒度控制在20mm内，以确保良好的燃烧和反应效率。
7、本专利技术所用硅石粉的粒径分布小于80mm，石油焦粒径分布小于20mm，所述硅石中二氧化硅大于99wt%，所述硅石、石油焦与高热值粉煤的质量比为2.5-2.8:1.5-1.9:3.5-4.0；所述石油焦的灰分不大于2wt%，固定碳大于80wt%，挥发分不大于10%，水分不大于5%；高热值粉煤为烟煤或无烟煤，烟煤固定碳大于50%，挥发分25~35%，灰分不大于5%，水分不大于5%；无烟煤固定碳大于80%，挥发分5~10%，灰分不大于5%，水分不大于2%。
8、本专利技术将疏松剂、石油焦、高热值粉煤和硅石粉由炉顶加料口加入至矿热炉中；细颗粒粉煤与空气混合形成混合气尘，通过喷吹系统经炉壁侧喷枪送入熔池中，在熔池内形成强烈的搅拌，促进氧化还原反应的发生，最后产出硅水；所述混合气尘喷雾至矿热炉熔池的中上部的渣液层；所述疏松剂可为生物质废渣，疏松剂的加入量是硅石粉质量的5-14%；所述细颗粒粉煤为烟煤和/或无烟煤的混合物，其粒径小于6mm、进一步优选为小于等于3mm，且细颗粒粉煤的粒径小于高热值粉煤的粒径；混合气尘中细颗粒粉煤含量为10~15g/l，送入熔池前，混合气尘的温度大于150℃、气尘混合物流速为am/s、a的取值为3~5。
9、进一步的，所述步骤2中，将疏松剂、石油焦、高热值粉煤和硅石粉通过定量给料机、料管，由炉顶加料口加入至矿热炉中；细颗粒粉煤与空气混合形成混合气尘，通过喷吹系统经炉侧喷枪送入熔池中，在熔池内形成强烈的搅拌，促进氧化还原反应的发生，最后产出硅水；所述混合气尘喷雾至矿热炉熔池的中上部。冶炼时，所述熔池温度为2500-2600℃。在工业上应用，当熔池内温度低于正常熔炼温度(即低于2500-2600℃)时，增大混合气进气量（如混合气体的流速提升至a+（0.5~1.5）m/s），当温度过高时，减少混合气的进气量(如将混合气体的流速控制在a-（0.5~1）m/s)。
10、所述疏松剂选自秸秆、椰壳、甘蔗渣、玉米芯中的一种或几种，且疏松剂的加入量是硅石粉质量的8-12%、更进一步优选为9~11%。在工业上应用时，可以通过克莱德粉煤喷吹系统经炉侧喷枪送入熔池中。
11、送入熔池前，混合气尘的温度优选为150~250℃。
12、作为进一步的优选，所述细颗粒粉煤由烟煤、无烟煤按质量比，烟煤：无烟煤=2-4：8-6组成，这当然包括按质量比，烟煤：无烟煤=3：7的方案。
13、进一步，将按比例配取的疏松剂、石油焦、高热值粉煤、硅石粉、粘结剂混合均匀后，形成松散的投炉料，松散的投炉料由炉顶加料口加入至矿热炉中；所述粘结剂为硅烷偶联剂；所述硅烷偶联剂的加入量是硅石粉质量的5-10%、优选为8~10%。该方案利用适当比例的石油焦、高热值粉煤、硅石粉、粘结剂充分混合，形成均匀分散体系，同时疏松剂的加入能够增加硅石粉和石油焦、粉煤周边的多孔性分散结构，形成优异的氧气流通路径，硅烷偶联剂能够将该多孔性分散结构固定化，保证该结构的稳定性，即便随着石油焦、粉煤和疏松剂的消耗，整个多孔性本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高热值粉煤侧吹强化矿热炉冶炼工业硅的方法，其特征在于：包括下述步骤；
2.根据权利要求1所述的一种高热值粉煤侧吹强化矿热炉冶炼工业硅的方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的一种高热值粉煤侧吹强化矿热炉冶炼工业硅的方法，其特征在于：冶炼时，所述熔池温度为2500-2600℃。
4.根据权利要求1所述的一种高热值粉煤侧吹强化矿热炉冶炼工业硅的方法，其特征在于：当熔池内温度低于2500-2600℃时，增大混合气进气量，当温度过高时，减少混合气的进气量。
5.根据权利要求1所述的一种高热值粉煤侧吹强化矿热炉冶炼工业硅的方法，其特征在于：所述疏松剂选自秸秆、椰壳、甘蔗渣、玉米芯中的一种或几种，且疏松剂的加入量是硅石粉质量的8-12%、更进一步优选为9~11%。
6.根据权利要求1所述的一种高热值粉煤侧吹强化矿热炉冶炼工业硅的方法，其特征在于：通过克莱德粉煤喷吹系统经炉侧喷枪送入熔池中。
7.根据权利要求1所述的一种高热值粉煤侧吹强化矿热炉冶炼工业硅的方法，其特征在于：送入熔池前，混合气尘的温度优选为150
8.根据权利要求1所述的一种高热值粉煤侧吹强化矿热炉冶炼工业硅的方法，其特征在于：所述细颗粒粉煤由烟煤、无烟煤按质量比，烟煤：无烟煤=2-4：8-6组成。
9.根据权利要求1所述的一种高热值粉煤侧吹强化矿热炉冶炼工业硅的方法，其特征在于：所述熔池温度为2540-2600℃。
10.根据权利要求1所述的一种高热值粉煤侧吹强化矿热炉冶炼工业硅的方法，其特征在于：将按比例配取的疏松剂、石油焦、高热值粉煤、硅石粉、粘结剂混合均匀后，形成松散的投炉料，松散的投炉料由炉顶加料口加入至矿热炉中；所述粘结剂为硅烷偶联剂；所述硅烷偶联剂的加入量是硅石粉质量的5-10%。
...【技术特征摘要】
1.一种高热值粉煤侧吹强化矿热炉冶炼工业硅的方法，其特征在于：包括下述步骤；
2.根据权利要求1所述的一种高热值粉煤侧吹强化矿热炉冶炼工业硅的方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的一种高热值粉煤侧吹强化矿热炉冶炼工业硅的方法，其特征在于：冶炼时，所述熔池温度为2500-2600℃。
4.根据权利要求1所述的一种高热值粉煤侧吹强化矿热炉冶炼工业硅的方法，其特征在于：当熔池内温度低于2500-2600℃时，增大混合气进气量，当温度过高时，减少混合气的进气量。
5.根据权利要求1所述的一种高热值粉煤侧吹强化矿热炉冶炼工业硅的方法，其特征在于：所述疏松剂选自秸秆、椰壳、甘蔗渣、玉米芯中的一种或几种，且疏松剂的加入量是硅石粉质量的8-12%、更进一步优选为9~11%。
6.根据权利要求1所述的一种高热值粉煤侧吹强化矿热炉冶炼工业硅的方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈正杰，汪林，马文会，刘梦，胡耀攀，韩晨光，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：
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