Способ получения кремния в низкошахтной электропечи

(91 С 01 В 33 02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН ПАТЕНТУ У 26 нерал энд Кеми ельм Ласк (РЕ)8.8)У 2055564,2, 1974,(54) СПОСОБ ПОЛ кошлхтной элект (57) Иэобретени получения кремн сить его выход УЧЕНИЯ КРЕ 01 ЕЧИ В НИЗотносится к способа и позволяет повысниэить расход элекОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Патент ФРкл. С О 1 В 33/ Изобретение относится к способам получения кремния.Целью изобретения является повышение выхода продукта и снюкение энергозатрат.Способ осуществляют следующим образом.Л р и м е р 1. В низкошахтную электропечь производительностью 25 т/ч кремния, снабженную тремя электродами, загружают 50 т/ч брикетов, состоящих из 307. (15 т/ч) спе кающегося угля с содержанием углерода 85 Х, 32 Х, ( 16 т/ч) петролейного кокса с содержанием углерода 90 Х и 38 Х (19 т/ч) кварцевого песка с содержанием двуокиси кремния 99,8 Х а также 37,45 т/ч кускового кварца.1494861 А троэнергии. Способ предусматриваетполучение кремния в низкошахтнойэлектропечи путем загрузки в печьбрикетов иэ кварца и углерода и зернистого сырьевого кварца и двухстадийного нагревания шихты. На первойстадии в верхней части печи двуокись кремния брикетов подвергаютвзаимодействию с избыточным относительно реакции образования карбидакремния количеством углерода, приэтом первую стадию проводят при1500 - 1600 С при избытке углерода вбрикетах, равном 50-90 мас.7, а навторой стадии образовавшийся напервой стадии карбид кремния подвергают взаимодействию с сырьевымкварцем при 1800-2000 С. 2При этом брикеты содержат углерод в избытке, равном 80 мас.7., в пересчете на реакцию БдО+ЗС=Б 1 С+2 СО, которая имеет место в верхней части печи, где шихту нагревают до 1500-1600 С. В результате образования карбида кремния исходным брикетам сообщается подобная губке структура, которая поглощает восходящую из нижней части печи, где шихту на" гревают до 1800-1900 С, газообразную моноокись кремния, так что она может вступать в реакцию с углеродом. При указанной температуре в нюкней части печи имеют место реакции углерода с моноокисью и двуокисью кремния, а также реакция карбида кремния с двуокисью кремния. Образующуюся моно 149486 150 окись углерода отводят из печи. Выход кремния составляет 95,47. при расходе электроэнергии, равном10500 кВт ч/т кремния, и расходеэлектродов, равном 59 кг/т кремния,П р и м е р 2. Повторяют пример1 с той разницей, что в нижней частипечи поддерживают температуру 1900 о2000 С, Выход кремния составляет 1095,5 Х при расходе электроэнергии,равном 10510 кВт ч/т кремния, и расходе электродов, равном 59,1 кг/ткремния.П р и м е р 3. Повторяют пример1 с той разницей, что используют брикеты, в которых спекающийся угольсодержит 88,5 Х углерода, а петролейный кокс - 96 Х углерода. При этомбрикеты содержат углерод в избытке,равном 90 мас.7., в пересчете на реакцию БдО+ЗС=БдС+2 СО. Выход кремния составляет 95,657 при расходеэлектроэнергии, равном 10485 кВт ч/ткремния, и расходе электродов, равном 58,8 кг/т кремния,П р и м е р 4. Повторяют пример 1 с той разницей, что в печь загружают 45 т/ч брикетов, состоящихиз 59,4 Х спекавшегося угля с содержанием 85 Х углерода и 40,6 Х кварцевого песка с содержанием двуокисикремния 99,8/, а также 38, 15 т/чкускового кварца. При этом брикетысодержат углерод в избытке 50 мас.Хв пересчете на реакцию 80+ЗС =35БдС+2 СО.Выход кремния составляет 92,8 при расходе электроэнергии, равном10700 кВт.ч/т кремния и расходеэлектродов, равном 62 кг/т кремния.П р и м е р 5 (сравнительный) .Повторяют пример 3 с той раэницей,что используют брикеты, в которыхспекающийся уголь содержит 88,6 Хуглерода, а петролейный кокс - 97 Хуглерода. При этом брикеты содержатуглерод в избытке, равном 91 мас. ,в пересчете на реакцию БдО +ЗСЯС+2 СО. Выход кремния составляет95,67. при расходе электроэнергии,равном 10490 кВт ч/т кремния, и расходе электродов, равном 58,9 кг/ткремния.Сравнение результатов примеров3 и 5 свидетельствует о том, что превышение верхнего предела избыткауглерода не приводит к дальнейшемуповышению положительного эффекта,а наоборот, наблюдается некотороеего снижение.П р и м е р 6 (сравнительный).Повторяют пример 4 с той разницей,что в печь загружают 45 т/ч брикетов, состоящих из 57,2 Х спекающегосяугля с содержанием углерода 857. и42,8 Х кварцевого песка с содержанием двуокиси кремния 98,8 Х, а также 37,33 т/ч кускового кварца. Приэтом брикеты содержат углерод в избытке 45 мас.7 в пересчете на реакцию ЯдО+ЗС=БС+2 СО. Выход кремния составляет 82,67 при расходеэлектроэнергии, равном 11500 кВт ч/ткремния, и расходе электродов,равном 98 кг/т кремния,Сравнение результатов примеров 4и Ь свидетельствует о том, что приосуществлении процесса в верхнейчасти печи в присутствии избыткауглерода в брикетах, меньшего заявленного предела, положительныйэффект практически не достигается.По способу-прототипу выход кремния составляет 76,7 при болеевысоком (на 8-14 ) расходе электроэнергии и электродов.Формула и з обретенияСпособ получения кремния в ниэкошахтной электропечи, включающий эа -грузку в печь брикетов, содержащихкварц и избыток углерода, и зернистого сырьевого кварца с последующим двухстадийным нагревом шихты,причем на первой стадии двуокиськремния брикетов подвергают взаимодействию с избытком углерода относительно реакции карбидообраэования,а на второй стадии образовавшийсякарбид кремния подвергают взаимодействию с сырьевым кварцем при1800-2000 С, о т л и ч а ю щ и й -с я тем, что, с целью повышениявыхода продукта и снижения энергозатрат, первую стадию нагрева проводят при 1500-1600 С при избыткеуглерода в брикетах 50-90 мас.Х впересчете на реакцию карбидообразования,