一种工业硅用蜂窝状还原球团制备方法技术

本发明专利技术涉及一种工业硅用蜂窝状还原球团制备方法，属于资源高效清洁利用技术领域。所述工业硅用蜂窝状还原球团以不同粒径炼焦煤为碳质材料，配合水和粘结剂混合搅拌后逐层包覆成蜂窝状，然后在400～600℃下隔绝空气低温焙烧2～4h，冷却后得到该工业硅用蜂窝状还原球团。本发明专利技术以炼焦煤为碳质材料，并利用不同粒径与粘结性能的组合混合搅拌后逐层包覆形成多孔蜂窝状结构，通过焙烧炼焦煤提高球团致密度、孔隙率和固定碳含量。该工业硅用蜂窝状还原球团固定碳含量高，反应活性好，灰分低，比电阻高，成本低廉；该工业硅用蜂窝状还原球团应用于工业硅冶炼，碳烧损率降低8％

【技术实现步骤摘要】
一种工业硅用蜂窝状还原球团制备方法


[0001]本专利技术涉及一种工业硅用蜂窝状还原球团制备方法，属于资源高效清洁利用


技术介绍

[0002]我国硅业冶炼主要是将煤、石油焦、半焦、蓝炭、木炭、木块(甘蔗渣、花生壳等)等两种或多种原料按一定比例混合作为碳质原料。根据碳质还原剂的使用不同，工业硅的生产可以分为全煤工艺、半煤半焦工艺等。全煤工艺使用洗精煤作为碳质还原剂，半煤半焦会使用木炭、烟煤、石油焦等作为还原剂。虽然木炭的还原性较好，但不环保，石油焦虽然可作为炭质还原剂，但因其随着煅烧温度的升高石墨化程度高，导电能力增强，比电阻急剧下降；而且使炉面结壳严重导致影响炉料的透气性，刺火严重，炉况不易控制。所以未来发展方向是以全煤为主。但煤的灰分含量高，高温时热解影响炉料透气性，使碳原料利用率降低，还会使炉内受热面积灰、结焦，炉渣增多，容易造成炉底上涨等问题。因此，研究开发新型的还原剂用于工业硅冶炼是硅工业发展的必经之路。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对现有技术的工业硅冶炼中还原剂制备的问题，提供一种工业硅用蜂窝状还原球团制备方法，以炼焦煤为碳质材料，首次并利用不同粒径与粘结性能的组合混合搅拌后逐层包覆形成多孔蜂窝状结构，通过焙烧炼焦煤提高球团致密度、孔隙率和固定碳含量，使球团达到一定的粘结指数。该工业硅用蜂窝状还原球团反应活性1000℃下达到99％以上，固定碳含量达到75％以上、挥发分含量在12～20％、灰分低含量低于4％，比电阻为3000～4000Ω
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m。
[0004]本专利技术一种工业硅用蜂窝状还原球团制备方法，包括下述步骤：
[0005]步骤一 中心蜂窝球团的制备
[0006]中心蜂窝球团所用原料包括低粘煤、中粘煤，其中低粘煤的粒径为5
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15mm，粘结指数小于等于20，所用中粘煤的粒径为0.2
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0.6mm，粘结指数为50
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65；
[0007]制备中心蜂窝球团时，所用低粘煤、中粘煤的质量比为40
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50:30
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40；
[0008]将中粘煤中加入低粘煤混合搅拌均匀，再加入8wt.％～12wt.％的水，0.8
‑
1.2wt.％、优选为1wt％的粘结剂搅拌至明显结块，成型为直径20
‑
30mm的中心蜂窝球团；
[0009]步骤二 包覆
[0010]选择不同的粒径和粘结指数的高粘煤，对中心蜂窝球团进行逐层包覆；依次在中心蜂窝球团上包覆第1包覆层、在第1包覆层上包覆第2包覆层，依次类推，在第i包覆层上包覆第i+1包覆层；得到成型好的团块颗粒；
[0011]其中i为大于等于1的正整数；第i包覆层所用高粘煤的粘结指数小于第i+1包覆层所用高粘煤的粘结指数；第i包覆层所用高粘煤的直径大于第i+1包覆层所用高粘煤的粘直径；且第i包覆层所用高粘煤的直径小于中心蜂窝球团所用中粘煤的直径；
[0012]其中，中心蜂窝球团所用低粘煤、中心蜂窝球团所用中粘煤第一包覆层所用高粘煤的质量比为40
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50:30
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40:20
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30；
[0013]第一包覆层所用高粘煤和第二包覆层所用高粘煤质量比为20
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30:20
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30；
[0014]第一包覆层所用高粘煤的粒径为0.05
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0.1mm，粘结指数为70
‑
85；第二包覆层所用高粘煤的粒径为0.02
‑
0.05mm，粘结指数＞85。
[0015]步骤三，将步骤二中成型好的团块颗粒置于温度为400～600℃下隔绝空气低温焙烧2～4h，随炉冷却至室温得到工业硅用蜂窝状还原球团。
[0016]在本专利技术中所用煤优选为炼焦煤。当然其他碳质材料也可用于本专利技术。
[0017]作为优选，本专利技术在制备任意一包覆层时，还可以引入低粘煤；所引入低粘煤和制备中心蜂窝球团所用低粘煤的粒度和粘接指数基本一致。即制备任意一包覆层时，还可以引入低粘煤；低粘煤的粒径为5
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15mm，粘结指数小于等于20。
[0018]作为优选，本专利技术在制备任意一包覆层时，引入的低粘煤与该层所用高粘煤的质量比为20
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50：50
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80。本专利技术之所以在制备任意一包覆层时，要控制引入的低粘煤与该层所用高粘煤的质量比为20
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50：50
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80是因为需要控制所制备蜂窝状还原球团的粘结指数在60～80范围内，冷强度在8～14MPa范围内；如果引入的低粘煤的比例过高会导致球团易开裂，掉粉，造成原料浪费；过低又会导致电耗消耗增加，能量损失增加，成本增加。
[0019]作为进一步的优选，本专利技术在制备第1包覆层时，引入的低粘煤与该层所用高粘煤的质量比为20
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50：50
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80。优选为30
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50：50
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70。
[0020]作为进一步的优选，本专利技术在制备第2包覆层时，引入的低粘煤与该层所用高粘煤的质量比为20
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50：50
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80。优选为20
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40：60
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80。
[0021]作为更进一步的优选方案之一，中心蜂窝球团所用低粘煤的粒径为7mm，粘结指数为5，所用中粘煤的粒径为0.3mm，粘结指数为55；第一包覆层所用高粘煤的粒径为0.06mm，粘结指数为75；第二包覆层所用高粘煤的粒径为0.025mm，粘结指数为90。
[0022]中心蜂窝球团所用低粘煤、中心蜂窝球团所用中粘煤、第一包覆层所用高粘煤和第二包覆层所用高粘煤的质量比为45:30:30:25。
[0023]作为更进一步的优选方案之一，心蜂窝球团所用低粘煤的粒径为8mm，粘结指数为15，所用中粘煤的粒径为0.3mm，粘结指数为60；第一包覆层所用高粘煤的粒径为0.065mm，粘结指数为70；第二包覆层所用高粘煤的粒径为0.044mm，粘结指数为94。
[0024]中心蜂窝球团所用低粘煤、中心蜂窝球团所用中粘煤、第一包覆层所用高粘煤和第二包覆层所用高粘煤的质量比为40:35:25:25。
[0025]作为更进一步的优选方案之一，中心蜂窝球团所用低粘煤的粒径为10mm，粘结指数为10，所用中粘煤的粒径为0.4mm，粘结指数为64；第一包覆层所用高粘煤的粒径为0.075mm，粘结指数为80；第二包覆层所用高粘煤的粒径为0.037mm，粘结指数为96。
[0026]中心蜂窝球团所用低粘煤、中心蜂窝球团所用中粘煤、第一包覆层所用高粘煤和第二包覆层所用高粘煤的质量比为50:35:30:25。
[0027]进一步，该工业硅用蜂窝状还原球团，当i＝2时，其通过下述步骤制备包括如下步骤：
[0028]步骤1，首先将四本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工业硅用蜂窝状还原球团制备方法，其特征在于，包括下述步骤：步骤一 中心蜂窝球团的制备中心蜂窝球团所用原料包括低粘煤、中粘煤，其中低粘煤的粒径为5
‑
15mm，粘结指数小于等于20，所用中粘煤的粒径为0.2
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0.6mm，粘结指数为50
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65；制备中心蜂窝球团时，所用低粘煤、中粘煤的质量比为40
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50:30
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40；将中粘煤中加入低粘煤混合搅拌均匀，再加入8wt.％～12wt.％的水，0.8
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1.2wt.％、优选为1wt％的粘结剂搅拌至明显结块，成型为直径20
‑
30mm的中心蜂窝球团；步骤二 包覆选择不同的粒径和粘结指数的高粘煤，对中心蜂窝球团进行逐层包覆；依次在中心蜂窝球团上包覆第1包覆层、在第1包覆层上包覆第2包覆层，依次类推，在第i包覆层上包覆第i+1包覆层；得到成型好的团块颗粒；其中i为大于等于1的正整数；第i包覆层所用高粘煤的粘结指数小于第i+1包覆层所用高粘煤的粘结指数；第i包覆层所用高粘煤的直径大于第i+1包覆层所用高粘煤的粘直径；且第i包覆层所用高粘煤的直径小于中心蜂窝球团所用中粘煤的直径；其中，中心蜂窝球团所用低粘煤、中心蜂窝球团所用中粘煤第一包覆层所用高粘煤的质量比为40
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50:30
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40:20
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30；第一包覆层所用高粘煤和第二包覆层所用高粘煤质量比为20
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30:20
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30；第一包覆层所用高粘煤的粒径为0.05
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0.1mm，粘结指数为70
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85；第二包覆层所用高粘煤的粒径为0.02
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0.05mm，粘结指数＞85；步骤三，将步骤二中成型好的团块颗粒置于温度为400～600℃下隔绝空气低温焙烧2～4h，随炉冷却至室温得到工业硅用蜂窝状还原球团。2.根据权利要求1所述的一种工业硅用蜂窝状还原球团制备方法，其特征在于：制备任意一包覆层时，引入低粘煤；所引入低粘煤和制备中心蜂窝球团所用低粘煤的粒度和粘接指数一致，即制备任意一包覆层时，引入低粘煤；低粘煤的粒径为5
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15mm，粘结指数小于等于20。3.根据权利要求1所述的一种工业硅用蜂窝状还原球团制备方法，其特征在于：在制备任意一包覆层时，引入的低粘煤与该层所用高粘煤的质量比为20
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50：50
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80。4.根据权利要求1所述的一种工业硅用蜂窝状还原球团制备方法，其特征在于：在制备第1包覆层时，引入的低粘煤与该层所用高粘煤的质量比为20
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50：50
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80。优选为30
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50：50
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70。5.根据权利要求1所述的一种工业硅用蜂窝状还原球团制备方法，其特征在于：在制备第2包覆层时，引入的低粘煤与该层所用高粘煤的质量比为20
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80。优选为20
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40：60
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80。6.根据权利要求1所述的一种工业硅用蜂窝状还原球团制备方法，其特征在于：中心蜂窝球团所用低粘煤的粒径为7mm，粘结指数为5，所用中粘煤的粒径为0.3mm，粘结指数为55；第一包覆层所用高粘煤的粒径为0.06mm，粘结指数为75；第二包覆层所用高粘煤的粒径为0.025mm，粘结指数为90。7.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈正杰，王晓月，马文会，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：