一種從工業(yè)硅精煉渣中分選單質(zhì)硅的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種工業(yè)硅精煉渣中單質(zhì)硅的分選方法。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)硅是以硅石為原料，碳質(zhì)原料為還原劑，在埋弧電爐中用電熱法進(jìn)行冶煉生產(chǎn)的。主要用于配制合金、制造高純半導(dǎo)體、生產(chǎn)硅橡膠、硅樹(shù)脂、硅油等有機(jī)硅。在高溫和強(qiáng)還原條件下一些由含硅原料和還原劑帶入的氧化物雜質(zhì)必然會(huì)得到部分被還原而進(jìn)入產(chǎn)品金屬相中。作為一般用途的工業(yè)硅，其雜質(zhì)含量并不構(gòu)成使用上的困難。但作為有機(jī)硅產(chǎn)品的原料，必須是化學(xué)級(jí)工業(yè)硅，因此必須進(jìn)行精煉，除去其中的Ca、Al等雜質(zhì)。從化學(xué)反應(yīng)角度來(lái)看，爐外精煉主要分為氯化精煉和氧化精煉兩種。氯化精煉由于在處理過(guò)程中會(huì)造成環(huán)境污染，而氧化精煉也能有效地除去工業(yè)硅中的主要雜質(zhì)鋁和鈣，且工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，硅燒損率低，故一般采用爐外硅包氧化底吹精煉。精煉原理是利用渣-金屬元素相平衡的原理，將工業(yè)硅中的Ca和Al氧化脫除后使其進(jìn)入渣相。但是，在氧化精煉過(guò)程中，一部分單質(zhì)硅不可避免的被夾帶進(jìn)渣相中，造成損失。2013年，我國(guó)工業(yè)硅的產(chǎn)量就已經(jīng)突破145萬(wàn)噸，產(chǎn)生的精煉渣按照10%計(jì)算也接近每年15萬(wàn)噸。由于固相渣中金屬硅與硅酸鹽渣極難分離，使得精煉渣長(zhǎng)期以來(lái)只能用于鋪路或作為棄渣堆存。目前國(guó)內(nèi)沒(méi)有對(duì)工業(yè)硅精煉渣中含有的15%以上單質(zhì)硅進(jìn)行回收處理，造成了極大的資源浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于根據(jù)精煉渣中單質(zhì)硅與其他氧化物密度的不同，通過(guò)調(diào)配合適的重液，將單質(zhì)硅與其他氧化物分離，將精煉渣中的單質(zhì)硅分選出來(lái)。
[0004]一種從工業(yè)硅精煉渣中分選單質(zhì)硅的方法，其特征包括如下步驟:
[0005](I)將工業(yè)硅精煉渣用顎式破碎機(jī)破碎成顆粒，顆粒粒度小于Icm
[0006](2)將精煉渣顆粒用棒磨機(jī)磨成細(xì)粒，細(xì)粒粒度-200目>60%
[0007](3)將細(xì)粒用預(yù)處理液攪拌處理I?10分鐘，預(yù)處理液占細(xì)粒重量的1%?5% ;
[0008](4)經(jīng)預(yù)處理過(guò)的細(xì)粒用三溴甲烷重液在連續(xù)分選離心器中分選，得到輕質(zhì)物；
[0009](5)輕質(zhì)物經(jīng)無(wú)水乙醇洗滌，干燥處理后得到以單質(zhì)硅為主成分的物料。
[0010]所述的預(yù)處理液配方為水中加入0.05%?0.15%的烴類有機(jī)溶劑，如煤油、2號(hào)油(分子式CltlH17OH)；
[0011]所述的用于分選的三溴甲烷重液是以無(wú)水乙醇作為稀釋劑，調(diào)配至密度為2.45 ?2.55g/cm3。
[0012]本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于，經(jīng)研磨后的工業(yè)硅精煉渣細(xì)粒，用烴類有機(jī)溶劑(如煤油、2號(hào)油(分子式CltlH17OH)進(jìn)行表面預(yù)處理，適用于三溴甲烷重液把單質(zhì)硅相和CaO-S12-Al2O3系渣相進(jìn)行分離。本發(fā)明操作方便，成本低廉，得到含單質(zhì)硅大于99%的物料，該物料經(jīng)高溫熔分后可獲得工業(yè)硅，或直接作為金屬還原劑用于冶金工業(yè)。
【具體實(shí)施方式】
[0013]本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成:
[0014]將工業(yè)硅精煉渣用顎式破碎機(jī)破碎成顆粒，顆粒粒度小于1cm。
[0015]將顆粒用棒磨機(jī)磨制細(xì)粒，細(xì)粒粒度-200目>60%。
[0016]將磨好的精煉渣細(xì)粒細(xì)粒用預(yù)處理液攪拌處理I?10分鐘，預(yù)處理液占細(xì)粒重量的1%?
[0017]經(jīng)預(yù)處理過(guò)的細(xì)粒用三溴甲烷重液在連續(xù)分選離心器中分選，得到輕質(zhì)物。
[0018]輕質(zhì)物經(jīng)無(wú)水乙醇洗滌，干燥處理后得到以單質(zhì)硅為主成分的物料。
[0019]預(yù)處理液為潤(rùn)濕劑，其配方為水中加入0.05%?0.15%的烴類有機(jī)溶劑，如煤油、2號(hào)油(分子式CltlH17OH)。
[0020]三溴甲烷重液為分選劑。
[0021]在三溴甲烷中添加無(wú)水乙醇作為稀釋劑，得到密度為2.45?2.55g/cm3的三溴甲烷重液。
[0022]實(shí)施例
[0023]以下通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明特征及其他相關(guān)特征作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解:
[0024]【實(shí)施例一】云南某廠工業(yè)硅精煉渣(Si21% ,S12 34.2%, Al2O3 20.1 %，CaO23.84%, MgO 0.33%, Fe2O3 0.51% )，磨成粒度-200 目 >60%的細(xì)粒，取 100g，用 Ig 預(yù)處理液(水中加入0.10%的煤油)攪拌處理2分鐘，細(xì)粒與300mL密度為2.50g/cm3的重液一起加入連續(xù)分選離心器分選，經(jīng)分選得到輕質(zhì)物，輕質(zhì)物經(jīng)無(wú)水乙醇洗滌、干燥后所得物料中單質(zhì)硅含量達(dá)99%。
[0025]【實(shí)施例二】云南某廠工業(yè)硅精煉渣(Si21% ,S12 34.2%, Al2O3 20.1 %，CaO23.84%,MgO 0.33%,Fe2O3 0.51% )，磨成粒度-200 目 >80%的細(xì)粒，取 500g，用 1g 預(yù)處理液(水中加入0.10%的煤油)攪拌處理5分鐘，細(xì)粒與1.5L密度為2.45g/cm3重液一起加入連續(xù)分選離心器分選，經(jīng)分選得到輕質(zhì)物，輕質(zhì)物經(jīng)無(wú)水乙醇洗滌、干燥后所得物料中單質(zhì)娃含量達(dá)99%。
[0026]【實(shí)施例三】新疆某廠工業(yè)硅精煉渣(Si20.1% ,S12 34.7%, Al2O3 20.6%, CaO23.6%, MgO 0.44%, Fe2O3 0.65% )，磨成粒度-200 目 >60% 的細(xì)粒，取 lkg，用 30g 預(yù)處理液(水中加入0.10%的2號(hào)油(分子式CltlH17OH))攪拌處理7分鐘，細(xì)粒與3L密度為
2.50g/cm3重液一起加入連續(xù)分選離心器分選得到輕質(zhì)物，經(jīng)分選得到輕質(zhì)物，輕質(zhì)物經(jīng)無(wú)水乙醇洗滌、干燥后所得物料中單質(zhì)硅含量達(dá)99%。
[0027]【實(shí)施例四】黑龍江某廠工業(yè)硅精煉渣(Si18%，S12 32.72%,Al2O3 22.6%,CaO25.74%, MgO 0.31%, Fe2O3 0.63% )，磨成粒度-200 目 >80%的細(xì)粒，取 10kg，用 500g 預(yù)處理液(水中加入0.10%的2號(hào)油(分子式CltlH17OH))攪拌處理10分鐘，細(xì)粒與30L密度為2.45g/cm3重液一起加入連續(xù)分選離心器分選，經(jīng)分選得到輕質(zhì)物，輕質(zhì)物經(jīng)無(wú)水乙醇洗滌、干燥后所得物料中單質(zhì)硅含量達(dá)99%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種從工業(yè)硅精煉渣中分選單質(zhì)硅的方法，其特征在于包括如下步驟: (1)將工業(yè)硅精煉渣用顎式破碎機(jī)破碎成顆粒，顆粒粒度小于Icm; (2)將精煉渣顆粒用棒磨機(jī)磨成細(xì)粒，細(xì)粒粒度-200目>60%； (3)將細(xì)粒用預(yù)處理液攪拌處理I?10分鐘，預(yù)處理液占細(xì)粒重量的1%?5%; (4)經(jīng)預(yù)處理過(guò)的細(xì)粒用三溴甲烷重液在連續(xù)分選離心器中分選，得到輕質(zhì)物； (5)輕質(zhì)物經(jīng)無(wú)水乙醇洗滌，干燥處理后得到以單質(zhì)硅為主成分的物料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從工業(yè)硅精煉渣中分選單質(zhì)硅的方法，其特征在于預(yù)處理液配方為水中加入0.05%?0.15%的烴類有機(jī)溶劑，包括煤油和2號(hào)油，2號(hào)油分子式C10H17OH ;3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從工業(yè)硅精煉渣中分選單質(zhì)硅的方法，其特征用于分選的三溴甲烷重液是以無(wú)水乙醇作為稀釋劑，調(diào)配至密度為2.45?2.55g/cm3。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種從工業(yè)硅精煉渣中分選單質(zhì)硅的方法，其特征是先將工業(yè)硅精煉渣用顎式破碎機(jī)破碎成顆粒；然后將得到的精煉渣顆粒用棒磨機(jī)磨成細(xì)粒(細(xì)粒粒度-200目大于60％)，然后用三溴甲烷重液(以無(wú)水乙醇作稀釋劑)在連續(xù)分選離心器中分選，將得到的輕質(zhì)物洗滌、干燥，得到單質(zhì)硅。本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于，經(jīng)研磨后的工業(yè)硅精煉渣細(xì)粒，用烴類有機(jī)溶劑(如煤油、2號(hào)油(分子式C10H17OH)進(jìn)行表面預(yù)處理，適用于三溴甲烷重液把單質(zhì)硅相和CaO-SiO2-Al2O3系渣相進(jìn)行分離。本發(fā)明操作方便，成本低廉，得到含單質(zhì)硅大于99％的物料，該物料經(jīng)高溫熔分后可獲得工業(yè)硅，或直接作為金屬還原劑用于冶金工業(yè)。
【IPC分類】B09B3/00, C01B33/037
【公開(kāi)號(hào)】CN104909370
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510295504
【發(fā)明人】?jī)?chǔ)少軍, 倪善強(qiáng), 陳佩仙, 韓培偉, 張國(guó)華
【申請(qǐng)人】北京科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2015年6月1日