Способ получения кремния в низкошахтной электропечи

Способ получения кремния в низкошахтной электропечи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к способам получения кремния и позволяет повысить его выход и снизить расход электроэнергии. Способ предусматривает получение кремния в низкошахтной электропечи путем загрузки в печь брикетов из кварца и углерода и зернистого сырьевого кварца и двухстадийного нагревания шихты. На первой стадии в верхней части печи двуокись кремния брикетов подвергают взаимодействию с избыточным относительно реакции образования карбида кремния количеством углерода, при этом первую стадию проводят при 1500-1600°С при избытке углерода в брикетах, равном 50-90 мас. %, а на второй стадии образовавшийся на первой стадии карбид кремния подвергают взаимодействию с сырьевым кварцем при 1800-2000°С.

СОЮЗ СОЕЕТСНИХ

СОЯ4АЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ6ЛИН (50 4 С 01 В 33 02

МЖП Г 1 - .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н IlATEHTY

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭО6РЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Ч (2 1) 3813712/23-26 (22) 23.10.84 (31) Р 3342890.5 (32) 26.11 ° 83 (33) DE (46) 15.07.89. Бюл. М- 26 (71) Интернэшнл Минерал энд Кемикал

Корпорейшн (uS) (72) Герт-Вильгельм Ласк (РЕ) (53) 546 ° 28 (088.8) (56) Патент ФРГ У 2055564, кл. С 01 В 33/02, 1974. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРЕМНИЯ В НИЗКОШАХТНОИ ЭЛЕКТР011ЕЧИ (57) Изобретение относится к способам получения кремния и позволяет повысить его выход и снизить расход элекl

Изобретение относится к способам получения кремния.

Целью изобретения является повышение выхода продукта и снижение энергозатрат.

Способ осуществляют следующим образом.

Л р и м е р 1. В низкошахтную электропечь производительностью

25 т/ч кремния, снабженную тремя электродами, загружают 50 т/ч брикетов, состоящих из 307, (15 т/ч) спекающегося угля с содержанием углерода 85Х, 32X, (16 т/ч) петролейного кокса с содержанием углерода 90Х и 38Х (19 т/ч) кварцевого песка с содержанием двуокиси кремния 99,8Z а также 37,45 т/ч кускового кварца.

„.SU„„1494861 A 3 троэнергии. Способ предусматривает получение кремния в низкошахтной электропечи путем загрузки в печь брикетов иэ кварца и углерода и зернистого сырьевого кварца и двухстадийного нагревания шихты. На первой стадии в верхней части печи двуокись кремния брикетов подвергают взаимодействию с избыточным относительно реакции образования карбида кремния количеством углерода, при этом первую стадию проводят при

1500 — 1600 С при избытке углерода в брикетах, равном 50-90 мас.7, а на второй стадии образовавшийся на первой стадии карбид кремния подвергают взаимодействию с сырьевым кварцем при 1800-2000 С.

При этом брикеты содержат углерод в избытке, равном 80 мас.7., в пересчете на реакцию SiO +3C=SiC+2CO, которая имеет место в верхней части печи, где шихту нагревают до

1500-1600 С. В результате образования карбида кремния исходным брикетам сообщается подобная губке структура, которая поглощает восходящую из нижней части печи, где шихту нагревают до 1800-1900 С, газообразную моноокись кремния, так что она может вступать в реакцию с углеродом. При указанной температуре в нижней части печи имеют место реакции углерода с моноокисью и двуокисью кремния, а также реакция карбида кремния с двуокисью кремния. Образующуюся моно149486 1

50 окись углерода отводят из печи. Выход кремния составляет 95,4 . при расходе электроэнергии, равном

10500 кВт ч/т кремния, и расходе электродов, равном 59 кг/т кремния, Пример 2. Повторяют пример

1 с той разницей, что в нижней части печи поддерживают температуру 1900о

2000 С. Выход кремния составляет 10

95,5Х при расходе электроэнергии, равном 10510 кВт ч/т кремния, и расходе электродов, равном 59,1 кг/т кремния.

Пример 3. Повторяют пример

1 с той разницей, что используют брикеты, в которых спекающийся уголь содержит 88,5 углерода, а петролейный кокс — 96 углерода. При этом брикеты содержат углерод в избытке, равном 90 мас. ., в пересчете на реакцию SiO +3C=SiC+2CO. Выход кремния составляет 95,65 при расходе электроэнергии, равном 10485 кВт ч/т кремния, и расходе электродов, рав- 25 ном 58,8 кг/т кремния.

Пример 4. Повторяют пример 1 с той разницей, что в печь загружают 45 т/ч брикетов, состоящих из 59,4Х спекающегося угля с содержанием 85Х углерода и 40,6Х кварцевого песка с содержанием двуокиси кремния 99,8/, а также 38, 15 т/ч кускового кварца. При этом брикеты содержат углерод в избытке 50 мас.Х в пересчете на реакцию SiO +ЗС =

SiC+2CO.

Выход кремния составляет 92,8 при расходе электроэнергии, равном

10700 кВт.ч/т кремния и расходе электродов, равном 62 кг/т кремния.

II р и м е р 5 (сравнительный) .

Повторяют пример 3 с той раэницей, что используют брикеты, в которых спекающийся уголь содержит 88,6Х углерода, а петролейный кокс — 97 углерода. При этом брикеты содержат углерод в избытке, равном 91 мас.Х, в пересчете на реакцию SiO +3C

SiC+2CO. Выход кремния составляет

95,6 . при расходе электроэнергии, равном 10490 кВт ч/т кремния, и расходе электродов, равном 58,9 кг/т кремния.

Сравнение результатов примеров

3 и 5 свидетельствует о том, что превышение верхнего предела избытка углерода не приводит к дальнейшему повышению положительного эффекта, а наоборот, наблюдается некоторое его снижение.

Пример 6 (сравнительный).

Повторяют пример 4 с той разницей, что в печь загружают 45 т/ч брикетов, состоящих из 57,2Х спекающегося угля с содержанием углерода 85 . и

42,8Х кварцевого песка с содержанием двуокиси кремния 98,8Х, а также 37,33 т/ч кускового кварца. При этом брикеты содержат углерод в избытке 45 мас. в пересчете на реакцию SiO +3C=SiC+2CO. Выход кремния составляет 82,6Х при расходе электроэнергии, равном 11500 кВт ч/т кремния, и расходе электродов,равном 98 кг/т кремния.

Сравнение результатов примеров 4 и Ь свидетельствует о том, что при осуществлении процесса в верхней части печи в присутствии избытка углерода в брикетах, меньшего заявленного предела, положительный эффект практически не достигается.

По способу-прототипу выход кремния составляет 76,7 при более высоком (на 8-14 ) расходе электроэнергии и электродов.

Формула и з о б р е т е н и я

Способ получения кремния в ниэкошахтной электропечи, включающий эа— грузку в печь брикетов, содержащих кварц и избыток углерода, и зернистого сырьевого кварца с последующим двухстадийным нагревом шихты, причем на первой стадии двуокись кремния брикетов подвергают взаимодействию с избытком углерода относительно реакции карбидообраэования, а на второй стадии образовавшийся карбид кремния подвергают взаимодействию с сырьевым кварцем при

1800-2000 С, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения выхода продукта и снижения энергозатрат, первую стадию нагрева проводят при 1500-1600 С при избытке углерода в брикетах 50-90 мас.Х в пересчете на реакцию карбидообразования.