Способ приготовления углеродсодержащих сырьевых брикетов

СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕСРЕСПУБЛИК А АТЕНТНО ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ИЕ ИЗОБ ТЕНИЯ ИСА К ПАТЕНТ(71) Эпплайд Индастриал Материалэ Корпорейшн Лимкор (ОЯ)(56) Заявка Великобритании гч 2175577,кл. С 01 В 33/02, 1986.(57) Применение: для получения кремнияили сплавов кремния в электрических ниэкошахтных печах. Сущность изобретения:способ приготовления углеродсодержащихсырьевых брикетов включает смешение углеродсодержащего связующего - смеси пека со спекающимся углем в виде раствора стемпературой выше 100 С и до 2000 С с неИзобретение относится к способу приготовления сырьевых брикетов, в частности, для получения кремния или сплавов кремния в электрической низкошахтной печи.В основу изобретения положена задача создать способ приготовления сырьевых брикетов для получения кремния или кремниевых сплавов в электрических низкошахтных печах с получением таких заготовок, которые не только отвечают всем требованиям во время прохождения через низко- шахтную печь в химическом и физическом плане, но, кроме того, отличаются хорошими характеристиками в течение длительно 3)5 С 10 3 5/10, 5/16, 9/ спекающимся углеродным носителем, предпочтительно нефтяным коксом, и кварцевым песком при нагреве в том же температурном диапазоне, что и смесь пека со спекающимся углем, брикетирование смеси при температуре перемешивания в заготовки и последующую их упрочняющую термообрэботку при температуре выше 450 С во вращающейся трубчатой печи с погружным слоем из кварцевого песка; связующий раствор, неспекающийся углеродный носитель и кварцевый песок при смешивании имеют один ковую температуру; связующая смесь включает не менее 700 каменноугольного или нефтяного пека и не менее 12% тонкозернистого спекающегося угля от массы брикетируемой смеси: используют кварцевый песок с крупностью зерен от 0,05 до 0,25 мм и нефтяной кокс с крупностью зерен менее 2 мм, 60которого имеет зернистость ниже 0,5 мм. 4 э.п. ф-лы, 1 го времени, в частности, не теряют свою прочность при трэнспг.,тировке и хранении на открытом воздухе,Для решения этой задачи предлагается и риме нять в качестве содержащего пек связующего смесь из пека и спекающегося угля, которая имеет температуру выше 100 С и до 200 С, смешивают кварцевый песок и неспекающийся углеродный носитель со связующим при температуре смешивания, лежащей в том же диапазоне, и при этой температуре смеси брикетируются заготовки и полученные полуфабрикаты подверга 1834899ются термообработке, конечная температура которой выше 450 С.Несмотря на высокое содержание в заготовках кварцевого песка, к заготовкам применяется технология известного брикетирования связующего. При этом работают такими же прессами для брикетирования и давлениями прессования от 1 до 2 кг/см,При применении указанных смесей связующих.и соблюдении указанных параметров, изготовляемые брикеты из сырьевого материала отвечают всем требованиям, в там числе и характеристикам сохранности,Это в частности имеет место в том случае, если работают со смесью связующих в виде раствора (сплава) пек/уголь. В рамках изобретения речь идет о сплаве пек/уголь в том случае, если пек и спекаемый уголь одновременно переходят друг в друга в растворе и благодаря этому происходит проникновение обоих составляющих частей в новое легированное связующее.8 частности, это легко сделать в том случае, если применяют достаточно мелкозернистый уголь, В брикетах из сырьевого материала сплав пек/уголь совершенна неожиданным образом является невосприимчивым в отношении диффундирующего воздуха и влажности,8 рамках изобретения имеются многочисленныевоэможности дальнейшего усовершенствования, Это дает особенно хорошие результаты, если кварцевый песок, неспекающийся носитель углерода и смесь связующего имеют при смешивании оринакавые температуры и предпочтительно работы осуществляют при температуре около 160 С,Согласно изобретению термообработка может осуществляться, например, с помощью механической цепной калосниковай решетки, проходящей через соответствующую печь или соответствующую камеру, на которой укладываются заготовки в один слой или многослойно. Предпочтительная форма выполнения, согласно изобретению, отличается тем, что заготовки подвергаются упрачняющей обработке во вращающейся трубчатой печи. Можно обеспечить термообработку и высокую конечную прочность, если изготовить полуфабрикаты, удельный вес которых за счет регулирования соотношений смеси и уплотнений будет больше, чем насыпной вес кварцевого песка. И если эти полуфабрикаты подвергнуть термоабрабатке в нагреваемой вращающейся трубчатой печи, заполненной кварцевым песком таким образом, что термообрабока полуфабрикатов будет происходить в слое кварцевого песка,Кварцевый порошок должен иметьпредпочтительно температуру от 500 до530 С, вчастности, по крайней мере, взоневыгрузки йз вращающейся трубчатой печи,5 При этом целесообразно так заполнить вращающуюся трубчатую печь кварцевым песком, чтобы обьем кварцевого песка былбольше, чем удвоенный обьем пустот присыпучем заполнении полуфабрикатов,10 При оптимизации процесса, согласноизаЬретению, рекомендуется работатЬ сасвязующей смесью, которая в пересчете наисходную смесь, из которой брикетируютсяполуфабрикаты, имеет, по меньшей мере, 715 мас,пека в форме пека угольного и нефтяного происхождения, в частности, электродного пека и, по меньшей мере, 12 мас,мелкозернистым спекающимся углем.Предпочитается работать со связующей20 смесью, имеющей от 7 до 12 мас, ф пека иат 12 до 14 мас. % мелкозернистого спекающегося угля.Дэлее предпочтительно работать с исходной смесью, имеющей от 20 до 40 мас.25 кварцевого песка, связующей смесью и востатке нефтяной кокс. Предпочтительнаработать с кварцевым песком с зернистостью от 0,05 до 2,0 мм и нефтяным коксом сзернистостью ниже 2 мм, по меньшей мере30 60 которой меньше 0,5 мм,Полуфабрикаты из сырьевого материала, полученные согласно изобретению, характеризуются стойкостью при хранении иповедением в электрической низкошахтнай35 печи, Примешивание к исходной смеси мелкозернистых минеральных материалов также лежит в рамках изобретения,За счет этого можно достичь активизации сырьевых брикетов, которая при темпе 40 ратуре свыше 1500 С способствуетвосприятию нагрузки, Сырьевые брикеты,полученные согласно изобретению, могутприменять также в купольной печи при получении чугуна, в частности, в качестве носи 45 теля кремния или углерода.П р и м е р. Пример выполнения поясняется с помощью графика, который приведенна чертеже. График имеет ась ординат, накоторой указывается прочность на давление50 сырьевогополуфабриката, и ось абсцисс, покоторой откладывается время.Опыт 1.Для того, чтобы изготовить сырьевыебрикеты для получения кремния или спла 55 вов кремния в электрической низкошахтнойпечи смешивали:38 мас. % кварцевого песка зернистостью 0,8 - 0,25 мм,50 мас, фнефтяного кокса зернистостью 2 мм, 183489912 мас,; электродного пека при температуре 160 С,Точка размягчения электродного пека составляла 90 С по Кайеэ. После окончания процесса смешивания полученная таким образом исходная смесь имеет температуру 145 С,Из той же исходной смеси после ее охлаждения. до 105 ОС получали с помощью пресса брикеты в основном шарообразной ,формы диаметром 2 см, в частности, при давлении прессования, равном 1,5 т/см 2. Полуфабрикаты подвергались упрочняющей термообработке во вращающейся трубчатой печи. Полученные сырьевые брикеты после. хранения на открытом воздухе имели прочность под давлением, показанную на графике кривой а). В зоне прочности под давлением перед отклонением кривой а) вниз в электрической низкошахтной печи брикеты соответствовали всем требованиям в физическом и химическом отношений,Опыт 2.Во втором эксперименте сначала расплавляли весовую долю электродного пека, указанную в опыте 1 и 1,8 вес.спекающегося угля, 80 которого имела зернистость между 0,1 и 0,2 мм при температуре около 160 С с образованием сплава пек/углерод, С использованием 18 этого сплава пек/углерод вместо примененного в первом примере электродного пека, а в остальном при одинаковых условиях повторили первый эксперимент, а именно, до получения готового брикета, Последний после хранения на открытом воздухе имел характеристику прочности при длительном хранении, показанную кривой в) на графике.Опыт 3.В третьем опыте повторяли опыт 2 до получения полуфабрикатов, Однако они отверждались на механизированной колосниковой решетке при том же времени обработки и той же температуре. Формула и зоб ретен и я1, Способ приготовления углеродсодержащих сырьевых брикетов для получениякремния или сплавов кремния в низкошахтной электрической печи, включающий перемешивание углеродсодержащей связующейсмеси с неспекающимся углеродным носителем, предпочтительно нефтяным коксом;и кварцевым песком при нагреве выше10 100 С, брикетирование смеси при температуре перемешивания в заготовки и последующую их упрочняющую термообработкупри температуре выше 450 С в печи, о т л ич а ю щ и. й с я тем, что в качестве углерод 15 содержащей связующей смеси применяютсмесь пека со спекающимся углем в видераствора с температурой свыше 100 С и до200 С и перемешивание кварцевого песка инеспекающегося углеродного носителя осу 20 ществляют в таком же температурном диапазоне, что и смесь пека со спекающимсяуглем.2. Способ поп.1, от лич а ю щи йс ятем, что упрочняющую термообработку бри 25 кетов осуществляют во вращающейся трубчатой печи с погружным слоем иэкварцевого песка.3. Способ поп.1, отл ич а ю щи йс ятем, что связующий раствор, неспекающий 30 ся углеродный носитель и кварцевый песокпри смешивании имеют одинаковую темпе.ратуру.4. Способ пои. 1, отл и ч а ю щи й с ятем, что связующая смесь включает не ме 35 нее 7 каменноугольного .или нефтяногопека и не менее 12 ф, тонкозернистого спекающегося угля от массы брикетируемойсмеси.5. Способ по и. 1-3, о т л и ч а ю щ и й 40 с я тем, что используют кварцевый песок скрупностью зерен.от 0,05 до 0,25 мм и нефтяной кокс с крупностью зерен менее 2 мм,60 которого имеет зернистость ниже 0,5мм,дактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород. ул.Гагарина, 101 Заказ 2705 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5