Способ получения ферросилиция

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4 06 04 С ГОСУДАРС ПО ДЕЛАМ 8 ЕННЫИ НОМИТ ИЗОБРЕТЕНИЙ И СССРКРЫТИИ ДГф,; 1 яП 1 АНИ ЗОБРЕТЕНИЯ АТЕН У 29 ниринг АБ (ЯЕ)и Свен Сантен (ЯЕ мен рросплапроизтно кпрямого ния.Цеешевлевляют ооб(21) 3566741/22-02(71) СКФ Стил Инджи(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРО(57) Изобретение относитсяводству ферросплавов, конкрполучению ферросилиция путевосстановления двуокиси креизобретения - упрощение и уние процесса. Способ осущесшахтной плазменной печи. По 80 1329623 разную смесь двуокиси кремния, железосодержащего материала и/или восстановителя инжектируют в газовую плазму, генерируемую плазмотроном, посредством которой указанная смесь попадает в реакционную зону, образованную твердым кусковым восстановителем, непрерывно подаваемым на колошник печи со скоростью, равной его расходу в реакционной зоне. Газ иэ реакционной зоны циркулирует по замкнутому контуру и используется в качестве плазмообраэующего. В качестве вводимого в йлазму восстановителя используют порошкообразный древесный уголь, нефтяной кокс или углевоР дороды в газообразном или жидком виде, рр Использование порошкообразных исходных материалов упрощает и удешевляет процесс получения ферросилиция.2 э.п. ф-лые1 1329623Изобретение относится к производству ферросплавов, конкретно к получению ферросилиция из материала, содержащего двуокись кремния, восстанавливающего агента и материала, содержащего железо, путем прямого восстановления двуокиси кремния и одновременной реакции между кремнием ижелезом,Целью изобретения является упрощение и удешевление процесса.Способ осуществляют следующим образом.Порошкообразный материал, содержащий двуокись кремния, и материал,содержащий железо, и/или восстановитель вводят с помощью несущего газав плазму, генерируемую плаэмотроном,посредством которой укаэанная смесьпопадает в реакционную зону, образованную твердым кусковым восстановителем,непрерывно подаваемым на колошник печи со скоростью, равнойего расходу в реакционной зоне.Использование предлагаемых .порошкообраэных исходных материалов делает более легким и менее дорогимвыбор исходных материалов двуокисикремния. Процесс также нечувствителенк электрическим свойствам исходногоматериала, что облегчает выбор восстанавливающего агента. Кроме того,постоянный избыток восстанавливающего агента гарантирует, что образовавшийся БьО будет немедленно восстановлен до Б 1. 10 В качестве материала, содержащего двуокись кремния, предпочтительно используется кварцевый песок и подается вместе с исходным железным материалом (железо в виде стружки, таблетки губчатого железа, гранулированное железо). Микротаблетки кварца и угольной пыли особенно подходят в качестве исходного кремниевого материала и даже для углерода. Однако в качестве исходного материала могут также использоваться железо- содержащие материалы, например кальцинированные пириты, содержащие примерно 667. Ге в виде оксидов, и другие материалы, содержащие оксид желеа, так как эти оксиды восстанавниввются одновременно с восстановленим двуокиси кремния до кремния. Также возможны смеси оксидов Ре и Б 1 (2 ЬеО.Б 10 - файалит). 1) 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Вводимый восстанавливающий агентможет представлять собой углеводороды,например природный гаэ, угольнуюпыль, порошкообраэный древесный угольнефтяной кокс, который может бытьочищен, и коксовую мелочь.Требуемая для процесса температура легко может контролироваться количеством электроэнергии, подаваемой сединицей плазмы, так что могут поддерживаться оптимальнше условия длянаименьших потерь Б 10.Так как реакционная камера окружена по-существу со всех сторон восстанавливающим агентом в кускообразном виде, то эффективно предотвращается повторное окисление Б 10.Твердый восстанавливающий агент(кокс, древесный уголь и/или нефтяной кокс) в кускообразном виде непрерывно подается в зону реакции помере его расходования.Используемая в процессе плазмасостоит предпочтительно из использующегося повторно в процессе газа)реакционной эоны. Твердый восстанавливающий агент может также представлять собой порошкообраэный материал,который превращается в кускообразныйпри помощи добавки связующего, состоящего из С и Н, а возможно такжеО, например сахарозы.Предлагаемый способ имеет преимущество при получении чрезвычайно высокочистого ферросилиция, так что вкачестве исходных материалов можетбыть использована чрезвычайно чистаядвуокись кремния и восстанавливающийагент с очень низким содержанием примесей. Так как газовая система замкнутая, то используемый в процессегаз повторно используется, и такимобразом может быть использована всяэнергия, Кроме того, количество газов значительно меньше, чем в нормальном процессе получения РеБ 1. В принципе целиком исключены окислениеБ 10 и проблема пыли, вызванная дымом Б 10,Предлагаемый способ позволяет всюреакцию сконцентрировать в ограниченной зоне в непосредственной близости от фурмы, что дает воэможностьзначительно ограничить высокотемпературный объем процесса (при известном способе восстановительные реакции продолжительны и распространяются на большой объем печи).1329 б 23 Так как эксперимент проведен в относительно небольшом масштабе, тепловые потери значительны. Однако потери электроэнергии могут быть значительно уменьшены при помощи регенерации газа, а потери тепла значительно меньше на установке большего размера,П р и м е р 2, Производят ферросилиций при использовании порошкообразного оксида железа в качестве железосодержащего исходного материалаи в условиях примера 1. Получают300 кг ферросилиция, содержащего 757Б 1 Средние затраты электроэнергиипримерно 11 кВт ч/кг полученногоферросилиция,формула и з о б р е т е н и я1. Способ получения ферросилиция реакции 10 БдО + 2 С Яд + 2 СО. 15 Б 10 + С - 51 + СО,20 ВС + БдО - 2 Бд + СО; Составитель Т. МорозоваРедактор И. Николайчук Техред М.Ходанич Корректор В.Бутяга Заказ 3500/59 Тираж 604ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Благодаря такой схеме процесса со всеми реакциями, имеющими место в одной реакционной зоне в коксовой шахте непосредственно перед плаз 5 мотроном, реакционная эона может поддерживаться при чрезвычайно высоком и контролируемом температурном уровне. Это способствует осуществлению Все реагирующие вещества (Б 10 БдО, БдС, Бд, С, СО) присутствуют в реакционной зоне одновременно и вещества БдО и БдО., получающиеся в небольших количествах, немедленно реагируют следующим образом: 251 С + 510 - ЗБ + 2 СО.25При этом жидкий кремний взаимодействует с жидким железом, содержащимся в реакционной эоце, а газообразный СО покидает зону реакции,П р и м е р 1, Эксперимент проводят в половинном масштабе. В качестве исходного материала, содержащегоЗО двуокись кремния, используют морской песок с размером частиц меньше 1,0 мм в качестве исходного железного материала - железную стружку. Реакционная зона состоит из кокса. В качестве З 5 восстанавливающего агента используют пропан (1,РС), в качестве несущего газа и плазмы - промытый восстанавливающий газ, состоящий из СО и НЭлектрическая мощность 1000 кВт. Ис 40 ходные материалы подают по 2,5 кг ЯдО и 0,4 кг Ге в 1 мин, а восстанавливающий агент - 1,5 кг углерода в 1 мин,Во время эксперимента произведено 45 около 500 кг ферросилиция, содержащего 75 Е Бд, Общие затраты электроэнергии примерно 10 кВт ч/кг полученного ферросилиция. из исходного материала, содержащего двуокись кремния, восстановитель и желеэосодержащий материал, путем прямого восстановления двуокиси кремния и сплавлеция его с железом, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения и удешевления процесса, его осуществляют в шахтной плазменной печи, при этом порошкообразную смесь двуокиси кремния, железосодержащего материала и/или восстановителя инжектируют в газовую плазму, генерируемую плазмотроном, посредством которой указанную смесь подают в реакционную зону, образованную твердым кусковым восстановителем, непрерывно подаваемым на колошник печи со скоростью, равной его расходу в реакционной зоне.2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в качестве плазмообразующего газа используют газ, отбираемый из реакционной камеры.3. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в качестве вводимого в плазму восстановителя используют порошкообразный древесный уголь нефтяной кокс или углеводороды в газообразном или жидком виде, такие как природный гаэ, пропан, легкий бензин.