石油焦的改性方法及由此得到的改性石油焦和碳质还原剂及工业硅的冶炼方法技术

本发明专利技术涉及工业硅冶炼和新能源技术领域，公开了一种石油焦的改性方法及由此得到的改性石油焦和碳质还原剂及工业硅的冶炼方法，该改性方法包括：将改性剂与石油焦混合，然后将混合物烘干、成型，其中，所述改性剂为沥青和/或重油。利用本发明专利技术改性方法得到的改性石油焦替代木炭作为工业硅的碳质还原剂组分，能够解决石油焦作为工业硅冶炼用碳质还原剂组分时存在的反应活性偏低、挥发分偏低等不足，提高其适应性。

Modification methods of petroleum coke and the resulting modified petroleum coke, carbon reducing agent and smelting method of industrial silicon

The invention relates to the field of industrial silicon smelting and new energy technology, and discloses a modification method of petroleum coke and the resulting modified petroleum coke, carbon reducing agent and industrial silicon smelting method. The modification method includes mixing the modifier with petroleum coke, then drying and shaping the mixture, in which the modifier is asphalt and/or heavy oil. The modified petroleum coke obtained by the modification method of the invention can replace charcoal as the carbon reducing agent component of industrial silicon, which can solve the problems of low reactivity and low volatility when petroleum coke is used as the carbon reducing agent component of industrial silicon smelting, and improve its adaptability.

【技术实现步骤摘要】
石油焦的改性方法及由此得到的改性石油焦和碳质还原剂及工业硅的冶炼方法
本专利技术涉及工业硅冶炼和新能源
，具体涉及一种石油焦的改性方法及由此得到的改性石油焦和一种碳质还原剂及一种工业硅的冶炼方法。
技术介绍
木炭、洗煤是目前工业硅行业内常用的碳质还原剂，木炭工艺和洗煤油焦工艺是目前工业硅生产的主流工艺。由于木炭对森林资源的依赖，严重破坏生态环境，随着森林资源的保护意识加强，木炭供应的日趋紧张，降低木炭使用量已经成为趋势。因此，必须寻找适合工业硅冶炼的新型碳质还原剂,以保证生产的需要和降低生产成本。在国外，一些工业硅冶炼技术先进的国家，如挪威等以煤或煤基炭作为工业硅冶练的还原剂，可降低生产成本，提高企业的经济效益。但煤或煤基炭存在灰分含量高的问题，从而导致工业硅产品中微量元素含量，影响产品质量及其等级。石油焦作为碳质还原剂之一，具有灰分含量小、固定碳含量高，具有一定的机械强度等特点，可根据炉况和产品质量要求作为还原剂使用。中国石油焦年产量为2500万吨左右，以石油焦替代木炭作为工业硅冶炼还原剂，一方面能够拓宽石油焦的应用领域，同时可提高石油焦的附加值。但目前国内延迟焦化装置为了提高经济效益，都采取比较苛刻的工艺操作条件以得到更高的液体产物收率，因此对石油焦的挥发分有严格的考核指标，要求石油焦(生焦)的挥发分不能大于12％，一般平均在10％左右。低的挥发分不适合工业硅冶炼对碳质还原剂的要求。同时，石油焦也存在反应性能差，还原性利用效率低的问题。CN103626183A公开了一种工业硅生产用还原剂，该还原剂按质量百分比由0～100％的石油焦颗粒和0～100％的改性石油焦颗粒组成，所述石油焦颗粒和改性石油焦颗粒的粒度均在5～60mm范围内。该还原剂的干基固定碳≥76％，可残留灰分≤1％，挥发份10％～16％，水分≤8％，可延长一倍左右的炉龄。但是，该还原剂中石油焦的反应活性有待提高。CN105329897A公开了一种应用于工业硅冶炼生产的复合还原剂的制备方法，其中，石油焦物料的粒度配比：粒径为0.1mm以下的石油焦占比60～75wt％，粒径0.1mm以上的占25～40wt％；无烟煤/烟煤物料的粒度配比：粒径为0.15～0.3mm的配比占55～75％，0.15mm以下粒径的配比占25～45％；木炭粉末和生物质炭/半焦按任意比例混合得到炭粉混合物料，炭粉混合物料粒度配比：0.075mm以下粒径配比占75～90％，0.075mm以上粒径配比占10～25％；将配置好的石油焦物料、无烟煤/烟煤物料、炭粉混合物料混合均匀得到混合料，将混合料添加有机粘接剂、添加剂、水搅拌均匀，然后制备成球团，烘干后制备得到复合还原剂。上述专利申请主要是设计还原剂配方，并考虑配方中各种物料的粒度级配及所占比例。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种石油焦的改性方法及由此得到的改性石油焦和一种碳质还原剂及一种工业硅的冶炼方法，利用本专利技术改性方法得到的改性石油焦替代木炭作为工业硅的碳质还原剂组分，能够解决石油焦作为工业硅冶炼用碳质还原剂组分时存在的反应活性偏低、挥发分偏低等不足，提高其适应性。为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种石油焦的改性方法，所述方法包括：将改性剂与石油焦混合，然后将混合物烘干、成型，其中，所述改性剂为沥青和/或重油。第二方面，本专利技术提供了本专利技术所述的方法制备得到的改性石油焦。第三方面，本专利技术提供了一种碳质还原剂，所述碳质还原剂包括烟煤和/或无烟煤以及石油焦，以所述碳质还原剂的重量为基准，烟煤和/或无烟煤的含量为10-90重量％，石油焦的含量为10-90重量％，其中，所述石油焦为本专利技术所述的改性石油焦。第四方面，本专利技术提供了一种工业硅的冶炼方法，该方法包括：在冶炼条件下，将硅源与本专利技术所述的碳质还原剂接触。利用本专利技术改性方法得到的改性石油焦替代木炭作为工业硅的碳质还原剂组分，能够解决石油焦作为工业硅冶炼用碳质还原剂组分时存在的反应活性偏低、挥发分偏低等不足，提高其适应性。本专利技术的碳质还原剂的组成中无需含有木炭，能够保证生产的需要和大幅降低生产成本，且得到的硅品位高、产率高，即，利用石油焦替代木炭作为工业硅的碳质还原剂组分，是保护森林资源和生态环境的一种解决手段。具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。第一方面，本专利技术提供了一种石油焦的改性方法，所述方法包括：将改性剂与石油焦混合，然后将混合物烘干、成型，其中，所述改性剂为沥青和/或重油。本专利技术中，改性剂在常温下为液态和/或固态，优选情况下，沥青为石油沥青和/或煤沥青，重油为乙烯焦油、煤焦油、常压渣油、减压渣油、重质油和催化裂化油浆中的至少一种。其中，本领域技术人员应该理解的是，当改性剂为两种以上物质时，各物质间的用量可以为任意比例，且前述各改性剂的灰分含量均低于0.3重量％。优选情况下，待改性的石油焦为常规延迟焦化装置生产的石油焦，挥发分含量为5-12重量％，进一步优选为6-10重量％。优选情况下，待改性的石油焦的灰分含量低于0.3重量％，进一步优选为0-0.2重量％。优选情况下，改性剂与石油焦的重量比为1：0.1-20，进一步优选为1：0.1-10。优选情况下，将改性剂与石油焦混合的方法包括：将改性剂与石油焦的混合物加热至50-200℃的改性温度，且在所述改性温度下所述改性剂为液态。本领域技术人员应该理解的是，前述改性剂中，在常温下乙烯焦油和煤焦油为液态，当改性剂为乙烯焦油和/或煤焦油时，改性温度可以为50-80℃；前述改性剂中，在常温下石油沥青、煤沥青、常压渣油、减压渣油、重质油和催化裂化油浆为固态，当改性剂含有前述常温下为固态的物质中的至少一种时，改性温度可以为高于所述改性剂的软化点20-50℃的温度。其中，具体的改性温度可根据改性剂的种类不同在50-200℃间进行选择，只要保证在该改性温度下改性剂具有良好的流动性，能够使石油焦和改性剂混合均匀即可。优选地，所述混合在搅拌下进行，以达到混合均匀的目的，其中，搅拌速度可以为80-200rpm。优选情况下，所述烘干的条件包括：温度为100-200℃，时间为1-5h。其中，烘干处理不仅能够提高石油焦的挥发分，还能够改善其作为碳质还原剂的反应性能。其中，对于成型的方法没有特别的限定，可以为本领域常用的各种成型方法，此为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。第二方面，本专利技术提供了本专利技术所述的方法制备得到的改性石油焦。优选地，所述改性石油焦的挥发分含量为12-20重量％，进一步优选为14-18重量％。第三方面，本专利技术提供了一种碳质还原剂，所述碳质还原剂包括烟煤和/或无烟煤以及石油焦，以所述碳质还原剂的重量为基准，烟煤和/或无烟煤的含量为10-90重量％，石油焦的含量为10-90重量％，其中，所述石油焦为本专利技术所述的改性石油焦。优选情况下，以所述碳质还原剂的重量为基准，烟煤和/或无烟煤的含量为25-50重量％，石油焦的含量为50-75重量％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石油焦的改性方法，其特征在于，该方法包括：将改性剂与石油焦混合，然后将混合物烘干、成型，其中，所述改性剂为沥青和/或重油。

【技术特征摘要】
1.一种石油焦的改性方法，其特征在于，该方法包括：将改性剂与石油焦混合，然后将混合物烘干、成型，其中，所述改性剂为沥青和/或重油。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述沥青为石油沥青和/或煤沥青，所述重油为乙烯焦油、煤焦油、常压渣油、减压渣油、重质油和催化裂化油浆中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述石油焦的挥发分含量为5-12重量％，和/或所述石油焦的灰分含量低于0.3重量％。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述改性剂与所述石油焦的重量比为1：0.1-20，优选为1：0.1-10。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，将改性剂与石油焦混合的方法包括：将改性剂与石油焦的混合物加热至50-200℃的改性温度，且在所述改性温度下所述改性剂为液态；优选地，所述混合在搅拌下进行。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：范启明，申海平，刘自宾，阎龙，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11