一种工业硅用不同粘结煤包覆硅石颗粒制备球团的方法技术

本发明专利技术属于资源高效清洁利用技术领域，具体涉及一种工业硅用不同粘结煤包覆硅石颗粒制备球团的方法。所述球团以硅石和煤为原材料，以大粒径硅石为中心，不同粘结指数的粘结煤按照小颗粒包裹大颗粒的规律加入水和粘接剂进行逐层包覆，然后在500～600℃下隔绝空气低温焙烧2～3h，冷却后得到该工业硅用碳质还原剂球团。本发明专利技术以硅石和煤作为原材料，以硅石自身的硬度提高球团的强度，并通过焙烧不同粒径粘结煤使球团结合成更加致密的多孔结构，同时提高球团固定碳含量。本发明专利技术球团在使用中可以保证熔炉炉面透气性，提高化学反应速率，减少硅损耗4％

【技术实现步骤摘要】
一种工业硅用不同粘结煤包覆硅石颗粒制备球团的方法


[0001]本专利技术属于资源高效清洁利用
，具体涉及一种工业硅用不同粘结煤包覆硅石颗粒制备球团的方法。

技术介绍

[0002]工业硅冶炼的大多是将煤、石油焦、木炭等按照一种或几种任意比例混合作为碳原料。但是木炭来源于森林资源的消耗，过量的砍伐树木，既违背了森林保护法，又加剧了温室效应。石油焦是原油裂解的副产品，固定碳含量很高，灰分低，可以替代木炭作为工业硅生产还原剂。但石油焦反应性能低，高温下易石墨化，不利于工业硅的生产。煤的比电阻较大，高温下不易石墨化，可以作为工业硅生产中替代木炭的还原剂。但是煤的灰分很高，高温时热解产生大量灰分易引起刺火现象，导致炉内炉渣增多，容易造成炉底上涨等问题。此外，煤中含有较多的氧化物杂质，原料中煤配比的不合理会造成硅产品中杂质含量的增加。这些存在的问题会使工业硅冶炼的能耗升高，碳排放增加，造成人力、物力、财力的浪费，我们需要研究开发更多的新型还原剂应用于硅工业领域来解决上述问题。
[0003]目前新型的复合碳质还原剂，如将石油焦和低灰煤磨成粉料并混合均匀后加入粘结剂和水，在5～10MPa的压力条件下压制成球团，得到的球团固定碳含量高，反应活性好，但该方法只是调节了还原剂的配比、减少碳原料的浪费，并不能降低或减少硅损，而且其所得产品的质量以及质量的稳定性也有待研究。还有把生物质原料经处理得到生物质炭，与石油焦混合均匀，热压成球团得到的工业硅碳质还原剂，利用生物质的协同强化作用，提高硅石还原率。但是该方法未对石油焦进行处理，且只能一定程度上减少木炭的使用，没有解决还原剂粘结指数低、易石墨化、会产生额外能量消耗的问题。
[0004]到目前为止，还未见在硅冶炼前，先将硅石与不同粘结指数的煤进行多层包覆，然后再进行冶炼的相关报道。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术的工业硅冶炼还原剂制备的问题，提供一种工业硅用不同粘结煤包覆硅石颗粒制备球团的方法，本专利技术以硅石和不同粘结煤作为原材料，以硅石自身的硬度提高球团的强度，首次并利用不同粒径与粘结性能的组合逐层包覆焙烧后形成多孔致密结构，同时提高球团强度和固定碳含量，使球团达到一定的粘结指数。该球团固定碳含量高，反应活性好，强度高，粘结指数适宜，且能生产出高质量的工业硅，可完全用于工业硅的冶炼与生产。
[0006]本专利技术在先前研究(如专利2023101425031)的基础上，为了进一步降低成本和方便控制提出了本专利技术。当缩窄第1包覆层所用煤的粒径分布和粘结指数分布时，还发现本专利技术本专利技术处理同一批次原料时，在相同的工艺条件下，产品质量相对于CN2023101425031的产品而言，其稳定得到明显提升。
[0007]本专利技术一种工业硅用不同粘结煤包覆硅石颗粒制备球团的方法，以煤和硅石为原
材料，配合水和粘结剂，以硅石为核心逐层包覆粘结煤层，成球团状；且包覆的粘结煤层大于等于1；
[0008]不同粘结煤包覆硅石颗粒，包括硅石、第1层粘结煤层、第2层粘结煤层；其中硅石的粒径大于包覆层所用煤的粒径，第1层粘结煤层所用煤的粒径大于第2层粘结煤层所用煤的粒径；第1层粘结煤所用煤的粘结指数小于第2层粘结煤层所用煤的粘结指数；第i层粘结煤层所用煤的粒径大于第i+1层粘结煤层所用煤的粒径；第i层粘结煤所用煤的粘结指数小于第i+1层粘结煤层所用煤的粘结指数；所述i为大于等于1的正整数；其中第1层粘结煤层直接包覆在核心硅石上。
[0009]作为优选，其中第1层粘结煤层所用煤的粒径为硅石的粒径的1/4以下。
[0010]本专利技术一种工业硅用不同粘结煤包覆硅石颗粒制备球团的方法，第2层粘结煤层包覆在包覆有第1层粘结煤层的硅石上；依次类推，第i+1包覆层包覆在包覆有i层粘结煤层的硅石上。
[0011]本专利技术一种工业硅用不同粘结煤包覆硅石颗粒制备球团的方法，硅石的粒径为8
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20mm，SiO2≥99.55％、Fe2O3≤0.10％、Al2O3≤0.20％、CaO≤0.20％。本专利技术之所以要用粒径为8
‑
20mm硅石，其原因是将硅石破碎时粒度较小的颗粒应用于复合碳质还原剂球团的制备，提高原料利用率。若硅石颗粒的粒径过大或过小，会导致焙烧后不能达到所要求的强度和粘结指数。
[0012]本专利技术一种工业硅用不同粘结煤包覆硅石颗粒制备球团的方法，第一包覆层所用煤的粒径为0.1
‑
2mm，粘结指数为50
‑
75；第二包覆层所用煤的粒径为＜0.1mm，粘结指数为80
‑
95。
[0013]本专利技术一种工业硅用不同粘结煤包覆硅石颗粒制备球团的方法，当i＝2时，所述工业硅用复合粘结煤还原球团通过下述步骤制备包括如下步骤：
[0014]步骤1，首先将硅石和两种不同粘结指数的煤分别破碎至所需粒度的颗粒；其中硅石的粒径为10
‑
15mm，第1层粘结煤的粒径为0.1
‑
2mm、优选为0.2
‑
1mm，粘结指数为65
‑
75，第2层粘结煤的粒径为＜0.1mm，粘结指数为85
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95；
[0015]步骤2，将硅石中加入第1层粘结煤，再加入8wt.％～10wt.％的水，0.8
‑
1.2wt.％、优选为1wt％的粘结剂搅拌至明显结块，将硅石包覆成型为直径30
‑
40mm的团块颗粒；
[0016]步骤3，将第2层粘结煤中加入步骤2中的团块颗粒，再加入8wt.％～10wt.％的水，0.8
‑
1.2wt.％、优选为1wt％的粘结剂搅拌至明显结块，将步骤2中的团块颗粒包覆成型为直径50
‑
70mm的团块颗粒；
[0017]步骤4，将步骤3中成型好的团块颗粒置于温度为500～600℃下隔绝空气低温焙烧2～3h，随炉冷却至室温得到工业硅用碳质还原剂球团。
[0018]作为优选，第1粘结煤层的厚度为30
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40mm、优选为40mm。第2粘结煤层的厚度为50
‑
70mm、优选为65mm。
[0019]本专利技术一种工业硅用不同粘结煤包覆硅石颗粒制备球团的方法，所述步骤1中，硅石、第1层粘结煤和第2层粘结煤的质量比为20
‑
30:30
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50:30
‑
50。
[0020]本专利技术一种工业硅用不同粘结煤包覆硅石颗粒制备球团的方法，硅石的粒径为12mm；第1层粘结煤的粒径为0.3mm，粘结指数为70；第2层粘结煤所用煤的粒径为＜0.1mm，粘结指数为94；
[0021]硅石、第1层粘结煤和第2层粘结煤的质量比为20:30:35。
[0022]本专利技术一种工业硅用不同粘结煤包覆硅石颗粒制备球团的方法，硅石的粒径为15mm；第1层粘结煤的粒径为0.25mm，粘结指数为75；第层种粘结煤所用煤的粒径为＜0.1mm，粘结指数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工业硅用不同粘结煤包覆硅石颗粒制备球团的方法，其特征在于：以煤和硅石为原材料，配合水和粘结剂，以硅石为核心逐层包覆粘结煤层，成球团状；且包覆的粘结煤层大于等于1；不同粘结煤包覆硅石颗粒，包括硅石、第1层粘结煤层、第2层粘结煤层；其中硅石的粒径大于包覆层所用煤的粒径，第1层粘结煤层所用煤的粒径大于第2层粘结煤层所用煤的粒径；第1层粘结煤所用煤的粘结指数小于第2层粘结煤层所用煤的粘结指数；第i层粘结煤层所用煤的粒径大于第i+1层粘结煤层所用煤的粒径；第i层粘结煤所用煤的粘结指数小于第i+1层粘结煤层所用煤的粘结指数；所述i为大于等于1的正整数；其中第1层粘结煤层直接包覆在核心硅石上。2.根据权利要求1所述的一种工业硅用不同粘结煤包覆硅石颗粒制备球团的方法，其特征在于：第2层粘结煤层包覆在包覆有第1层粘结煤层的硅石上；依次类推，第i+1包覆层包覆在包覆有i层粘结煤层的硅石上。3.根据权利要求1所述的一种工业硅用不同粘结煤包覆硅石颗粒制备球团的方法，其特征在于：硅石的粒径为8
‑
20mm，SiO2≥99.55％、Fe2O3≤0.10％、Al2O3≤0.20％、CaO≤0.20％；第一包覆层所用煤的粒径为0.1
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2mm，粘结指数为50
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75；第二包覆层所用煤的粒径为＜0.1mm，粘结指数为80
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95。4.根据权利要求1所述的一种工业硅用不同粘结煤包覆硅石颗粒制备球团的方法，其特征在于：当i＝2时，所述工业硅用复合粘结煤还原球团通过下述步骤制备包括如下步骤：步骤1，首先将硅石和两种不同粘结指数的煤分别破碎至所需粒度的颗粒；其中硅石的粒径为10
‑
15mm，第1层粘结煤的粒径为0.1
‑
2mm、优选为0.2
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1mm，粘结指数为65
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75，第2层粘结煤的粒径为＜0.1mm，粘结指数为85
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95；步骤2，将硅石中加入第1层粘结煤，再加入8wt.％～10wt.％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，将硅石包覆成型为直径30
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40mm的团块颗粒；步骤3，将第2层粘结煤中加...

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