Способ получения кремния

Способ получения кремния

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сущность изобретения: смешивают кварцит с углеродсодержащим восстановителем , подают шихту на колошник электродуговой печи и осуществляют плавку. Через каждые 1,5-2,0 ч на поверхность колошника между электродами дополнительно подают углеродсодержащий восстановитель в количестве 200-600 кг. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5))5. С 01 В 33/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4924154/26 (22) 02.04.91 (46) 15.04.93, Бюл, N. 14 (71) Иркутский алюминиевый завод и Иркутский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института алюминиевой, магниевой и электродной промышленности (72) С.И. Попов, Е.Н. Щапов, В.П, Еремин, Л.В. Черняховский и А.В. Кауров (56) Авторское свидетельство СССР .

t4 1344735, кл. С 01 В 33/02, 1986;

Изобретение относится к области получения кремния технической чистоты.

Целью изобретения является повышение производительности электропечи и из. влечения кремния в готовый продукт.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения кремния, включающем смешение кварцита с углеродсодержащим восстановителем, подачу шихты на колошник электродуговой печи и восстановительную плавку, периодически через каждые

1,5-2,0 ч на поверхность колошника между электродами дополнительно подают углеродсодержащий восстановитель в количест° ве 200-600 кг.

Техническая сущность предлагаемого технического решения заключается в следующем, В процессе работы трехэлектродной печи при выплавке кремния и в процессе подачи шихты требуемого состава равномерно во есе зоны калошника в его центре часто образуются настыли с повышенным содержанием SION, в резул тате чего ухудшается газопроницаемость центральной рабочей зоны колошника, т.е. образуется "мертвая зона". в которой снижен или полностью от„„ЯЦ„„1808811 А1 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРЕМНИЯ (57) Сущность изобретения: смешивают кварцит с углеродсодержащим восстановителем, подают шихту на колошник электродуговой печи и осуществляют плавку. Через каждые 1,5-2,0 ч на поверхность колошника между электродами дополнительно подают углеродсодержащий восстановитель в количестве 200-600 кг. 1 табл, сутствует сход шихты в высокотемпературные зоны внутри ванны. Все это приводит к тому, что в центральной части ванны процесс восстановления кремния идет крайне неравномерно и, следовательно, неэффективно, Данная ситуация характерна практически для всех печей, производящих кремний.

Повысить газопроницаемость и эффективность восстановления кремния в центре колошника можно либо путем механического разрушения настыли, либо химическим способом.

Механическое разрушение затруднено вследствие особенностей конструкции печи и обслуживающей ее техники.

Разрушение настыли химическим способом путем активизации реакции восстановления наиболее перспективно.

В предложенном способе разрушение настыли достигается за счет подачи в центр колошника чистого углеродистого материала, который, реагируя с материалом настыли, содержащим повышенное количество

Si0z, разрушает ее, в результате

1808811

Сравнение заявляемого способа не только с прототипом, но и другими решениями в данной области техники и смежных областях не выявило признаков, сходных с отличительными признаками в заявляемом техническом решении, которые в совокупности с известными признаками позволяют достичь технико-зкономических показателей более высокого уровня,а именно: — повысить производительность печи по выпуску кремния в среднем на 20-30 кг/час; — повысить извлечение кремния в готовый продукт на 1,5 — 2 о относительно прототипа; — снизить энергетические затраты.

Пример. На колошник руднотермической печи мощностью 25 MBA по обычной технологии подавали шихту стандартного состава: кварцита — 600 кг, древесного угля — 110 кг, нефтекокса — 60 кг, каменного угля — 220 кг, древесной щепы — 600 кг.

Примерно через каждые полтора часа центр калошника между электродами спекался и образовывалась настыль, которая снижала газапроницаемость зоны, в результате чего эффективность процесса восстановления падала, С помощью загрузочной машины в центр калошника между электродами подавали порцию углеродистого материала оптимального и качественного состава в количестве 400 кг, Причем время между загрузками углеродистого материала в центр калошника между электродами составляло

1,5 — 2,0 часа. В процессе плавки углерод восстановителя эффективно реагировал с окислами настыли, в результате чего она разрушалась и газопроницаемость шихты в атой области резко повышалась, а вместе с ней и эффективность процесса восстановления кремния.

В качестве углеродистого материала использовали навеску из 400 кг шихты, которая в пропорции включала древесный уголь — 120 кг, нефтяной кокс — 60 кг, каменный уголь — 280 кг и древесную щепу—

300 кг, Следующая порция аналогичного количества и качества подавались через один и тот же промежуток времени.

В таблице проведены результаты испытаний.

Наилучшие результаты достигнуты при подаче углеродистого материала в пределах

200-600 кг, При меньших количествах (< 200 кг) подаваемого углеродистого материала не достигается разрушение настыли и потери монооксида кремния практически не снижа5 ются.

При больших количествах (> 600 кг) происходит черезмерный перерасход дорогостоящего углеродистого восстановителя, падает электросопротивление в этой зоне

10 калошника, увеличивается доля электрического тока, проходящего через материал, что повышает расход электроэнергии, а прирост производительности незначителен.

Периодичность подачи углеродистого

15 материала через 1,5 — 2,0 часа определена на основании опытных данных. Замечено, что максимальные размеры настыль имеет через 1,5 — 2,0 часа, т.е, с момента, когда про-. исходила последняя загрузка углеродистого материала в центр калошника. В этот период процесс восстановления в этой зоне резко снижался. При запредельных значениях нижнего по времени предела, например через 1,3 часа, процесс восстановления про25 должается, но идет значительно хуже.

Подача углеродистого материала в этот период приводит только к увеличению расхода восстановителя вследствие его повышенного выгорания. При запредельных значениях

З0 верхнего по времени предела более 2 часов, например, через 2,2 часа. процесс восстановления в центральной зоне практически прекращается.

Таким образом, предлагаемый способ

З5 позволяет по сравнению с известным повысить производительность печи в среднем на

20-30 кг/ч и извлечение кремния в готозый продукт на 1,5-2,.

Формула изобретения

Способ получения кремния, включающий смешение кварцита с углеродсодержащим восстановителем, подачу шихты на колошник электродуговой печи и восстановительную плавку, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности печи и извлечения кремния в готовый продукт, периодически через каждые 1,52,0 ч на поверхность калошника между электродами дополнительно падают углеродсодержащий восстановитель в количестве 200-600 кг.

1808811

Продолжение тяблицы

Корректор Н.,Кешеля

Составитель С.Попов

Техред М.Моргентал

Редактор

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

Заказ 1255 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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