用于生产含硅金属团块的方法技术

本发明专利技术提供了一种用于生产含硅金属团块的方法，该方法包括使颗粒尺寸参数d

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生产含硅金属团块的方法


[0001]本专利技术涉及由细碎的含硅金属颗粒和含有二氧化硅的粘结剂生产含硅金属团块(结块，聚集体，agglomerates)的方法。

技术介绍

[0002]硅生产和/或硅制造行业产生大量含硅废料和/或副产物，其在一些情况下与各生产者的高运输和处理成本相关。这导致损失大量的金属硅。
[0003]根据循环经济，已描述了多种方法来使这种硅回到价值链中。对于这种再循环的硅在工业过程中的使用，再循环的含硅材料必须满足一定物理、化学和/或冶金标准。这些标准之一是含硅材料的块/颗粒尺寸。作为细碎颗粒混合物(d
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<100μm)获得大部分可再循环或已再循环的金属硅，其与显著的缺陷(例如，安全相关的缺陷[粉尘爆炸])有关并且可以造成不能在某些过程中使用(例如，由于过小的颗粒尺寸，通过废气流从反应区中排出)。因此，对这些细碎的含硅金属颗粒混合物进行结块过程是有利的。
[0004]结块是机械颗粒增大的过程。该过程的相应产物被称为团块，并且其将被理解为表示固结颗粒的多体系统。在原理上，适合于待结块的材料的方法有以下三种：
[0005]·
烧结
[0006]·
压结(压块、压片)
[0007]·
聚结(制粒)。
[0008]团块相对于细碎颗粒混合物的优势一般为：更高的浇注密度、可生产的限定的粒径分布、更好的流动性和计量特征、避免/减少粉尘污染和相伴的材料损失等。这使得可以避免过程工程问题，例如大块材料的结团和分层。
[0009]DE102009020143 A1公开了用于再加工来自薄片生产的锯屑的方法。在这种情况下，使含有硅的锯屑和有机化合物在造粒盘上造粒，并因此据称制备它们以用于在氯硅烷生产中的进一步使用。该方法的缺陷在于从晶体材料所产生的颗粒仅具有很低的机械稳定性并将快速再次破碎。该文档仅一般地描述加入无机粘结剂以获得更稳定的颗粒。
[0010]US9228246B公开了其中使含有硅和碳化硅的废料部分脱水，并且在添加粘结剂后结块和制粒的方法。所使用的粘结剂不仅包括聚乙烯醇、聚乙二醇、糖蜜和硅酸钠，而且还优选地包括木质素磺酸盐。该方法的缺陷包括有机化合物和官能团的高比例以及所述方法不能导致颗粒混合物产生冶金过程所期望的性质的事实。
[0011]EP3100979 A1公开了在氯硅烷的生产中再加工细碎固体的方法，其特征在于将所述细碎固体在25至2500℃的温度下保持1min至24h的一段时间，以通过使一定体积的细碎固体中的细颗粒烧结和/或熔化来得到团块。其中描述了无机粘结剂的任选添加以至少部分克服根据该专利技术所获得的制品释放氯化氢的不利性质。所述方法具有使所述固体烧结和/或熔化的高能量要求的缺点。
[0012]EP3100978 A1描述了在氯硅烷的生产中再加工细碎固体的方法，其中对所述细碎固体进行液压以提供密度升高的体，并且通过除去热能使所述细碎固体冷冻，或通过提供
热能使其结块。在应用不超过14kN/cm2的压制压力后，可以通过在低至-150℃冷冻或通过在高达1400℃烧结/熔化来提高团块的稳定性。水压后获得的压制体的稳定性未定量。通过冷冻或烧结/熔化实现固体稳定性提高的能量要求同样是缺陷。

技术实现思路

[0013]因此，本专利技术的目的在于提供一种允许细碎的含硅金属颗粒混合物结块而不显示现有技术已知的缺陷的方法。
[0014]本专利技术提供了一种用于生产含硅金属团块的方法，其中，使颗粒尺寸参数d
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不超过250μm并且在干燥状态下硅金属含量为按质量计至少10％的细碎的含硅金属颗粒、
[0015]含有按质量计90％至98％的二氧化硅且比表面积为15至35m2/g的粘结剂、
[0016]和
[0017]水的混合物结块，
[0018]其中细碎的含硅金属颗粒与粘结剂在混合物中的质量比为80/20至99/1，
[0019]其中所得到的潮湿团块具有按质量计5％至15％的含水量，
[0020]并且随后使团块干燥。
[0021]已出乎意料地发现根据本专利技术的方法使得可以生产特别适合于冶金过程中使用、并且除了团块颗粒混合物与相应细碎颗粒混合物相比的上述一般优势外，还显示出其它优势的团块。具体生产条件和粘结剂的性质使得可以实现根据本专利技术所生产的团块的某些材料性质，如规则形状、限定孔隙度和可调节的内表面。该团块还显示出比根据已知方法所产生的那些更高的强度。在冶金过程中，所使用的材料反复经受不同的压力(应力)。因此，这些材料的强度是特别重要的。
[0022]优选细碎的含硅金属颗粒具有0.1至150mm、特别优选地0.5至100mm、非常特别优选地1至50mm、特别地5至30mm的平均颗粒尺寸d
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。
[0023]细碎的含硅金属颗粒优选地具有20至30m2/g的比表面积。
[0024]在干燥状态下，含硅金属颗粒含有优选地按质量计至少20％、特别优选地按质量计至少30％、非常特别优选地按质量计至少40％、特别地按质量计至少45％的金属硅。
[0025]含硅金属颗粒优选地为硅残余物，优选地选自硅生产或硅制造行业的副产物或废料，例如
[0026]-硅生产中或硅机械加工中所产生的，如多晶(polycrystalline)硅、多晶(multicrystalline)硅或单晶硅；
[0027]-在粒状硅金属的生产中所产生的，例如，在流化床、离心、气体喷雾和水制粒法中所产生的；
[0028]-在通过SiO2的碳热还原生产工业质量硅中所产生的；
[0029]-在工业质量硅的机械加工和任选地一种或多种分类方法中所产生的。机械加工具体地可以为碾碎和/或研磨。例如，典型的分类方法为筛分(sieving)和/或细筛(sifting)；
[0030]-在硅烷生产中所产生的。例如，这些可以是在Cu回收之前和/或之后，来自氯硅烷反应器的中和的接触物质；具体地来自硅烷的M
ü
ller-Rochow直接合成法、氯氢化或低温转化。
[0031]在根据本专利技术的方法中使用之前，这些含硅金属颗粒的纯化通常不是必需的，即可以使用含硅金属颗粒而不进行进一步纯化步骤。
[0032]在优选的实施方式中，粘结剂包含基于粘结剂总重量的按质量计2％至10％的重量分数的至少一种化合物，该至少一种化合物选自Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、Cl、C、P2O5、SO3、H2O或它们的组合的组。
[0033]优选粘结剂含有按质量计至少92％、特别优选地按质量计至少93％、特别地按质量计至少95％的二氧化硅。
[0034]粘结剂优选地具有20至30m2/g的比表面积。粘结剂优选地具有按质量计1％至5％、特别地按质量计2％至4％的LOI(烧失量(loss on ignition)，根据NS-EN 196-2:2013可测量的)。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于生产含硅金属团块的方法，其中，使颗粒尺寸参数d
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不超过250μm并且在干燥状态下硅金属含量为按质量计至少10％的细碎的含硅金属颗粒、含有按质量计90％至98％的二氧化硅且比表面积为15至35m2/g的粘结剂、和水的混合物结块，其中，所述混合物中细碎的含硅金属颗粒与粘结剂的质量比为80/20至99/1，其中，所得到的潮湿团块具有按质量计5％至15％的含水量；以及随后干燥所述团块。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述细碎的含硅金属颗粒是选自硅生产或硅制造行业的副产物或废料的硅残余物。3.根据前述权利要求中任一项或多项所述的方法，其中，所述粘结剂包含基于所述粘结剂总重量的按质量计2％至10％的重量分数的至少一种化合物，所述至少一种化合物选自Al2O3、Fe2O3、C...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡尔海因茨，
申请(专利权)人：瓦克化学股份公司，
类型：发明
国别省市：