Способ выплавки кремния

(51) 01 33/025 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Для достижения указанного результата готовят шихту с введением в нее кварца и углеродсодержащего восстановителя, в состав которого входят уголь и продукт пиролиза его части. При этом используют неспекающийся уголь,в котором соотношение горючих летучихи горючих нелетучих (0) веществ составляет 85,42 - 91,25 при соотношении(0)1(1,04 - 1,13) и содержании золы в угле, равном 0,95 3,17. В шихту вводят также продукт пиролиза части угля полученный при температуре 870 1300 С. Продукт пиролиза неспекающегося угля,полученный при температуре 870-1300 С, содержит 0,9 - 3,4 золы, 1,1 - 4,7 химически связанной воды,0,1 - 2,2 горючих летучих веществ. Шихту готовят при соотношении ее компонентов, мас.Кварц 56 - 59 Неспекающийся уголь 4-7 Продукт пиролиза неспекающегося угля,полученный при температуре 870 - 1300 С 34- 40. Удельный расход электроэнергии при плавке шихты в электротермической печи составляет 13200- 14700 кВтч/т, а содержание кремния в целевом продукте равно 99,15 - 99,58.(73) Акционерное общество Национальный научно-технологический холдинг Парасат(56)23501 4, 15.12.2010 Отчет о НИР Производство специальных видов кокса и разработка на их основе технологии получения кристаллического кремния. ДГП Химико-металлургический институт им. Ж. Абишева. Караганда, 2003. Инв. 0203 РК 009001719308 1, 15.03.19922071939 1, 20.01.19971472137 , 04.02.2004(57) Изобретение относится к области неорганической химии, в частности к способам получения кремния в электротермических печах с использованием твердых углеродсодержащих веществ. Достигаемый технико-экономический эффект заключается в сокращении перечня используемых при выплавке кремния материалов, в экономии электроэнергии. Изобретение относится к области неорганической химии, в частности к способам получения кремния в электротермических печах с использованием твердых углеродсодержащих веществ. Известен способ выплавки кремния, описанный в Пат 2071939, МПК С 01 В 33/025, заявлен 06.01.93, опубликован 20.01.97. Согласно данному способу готовят шихту при соотношении ее компонентов, мас. Кварцит 47-50 Древесный уголь 2-6,5 Нефтяной кокс 3-5 Продукт химической обработки полукокса 9-15 Древесная щепа 30-32,5. Шихту плавят в электротермической печи. Одним из компонентов шихты является продукт химической обработки полукокса, полученного при пиролизе угля. Полукокс содержит 29 золы. Вначале его делят на две фракции - низкозольную(20 золы) и высокозольную (38,5 золы). Каждую фракцию поочередно обрабатывают азотной кислотой (концентрация 17 ТЖ 15 температура 90-100 С время 2-5 ч), затем, после промывки водой- раствором гидроксида натрия (концентрация 30,остальные параметры те же), далее примеси выщелачивают соляной кислотой, раствором гидроксида натрия и вновь кислотой. После пятикратной гидрохимической обработки содержание золы в исходной низкозольной фракции уменьшается до 3,22, а в исходной высокозольной- до 24,14). Данный способ характеризуется усложненной технологической схемой, включающей несколько гидрохимических операций,использованием дорогостоящих реагентов(азотная кислота,гидроксид натрия, соляная кислота) их повышенным расходом, необходимостью решения проблемы утилизации получаемых растворов. Наиболее близким к заявляемому является способ выплавки кремния (Пат 1719308, МПК С 01 В 33/025, заявлен 27.10.89, опубликован 18.03.92). В этом способе готовят шихту для выплавки кремния с введением в нее кремнийсодержащего материала и углеродсодержащего восстановителя. В состав углеродсодержащего восстановителя входят, мас.Древесный уголь 9-19 Древесная щепа 40-45 Нефтяной кокс 3-5 Каменный уголь 15-22 Каменный уголь после его пиролиза 12-25. при 650 - 750 С Удельный расход электроэнергии 17 120 - 17 750 при плавке составляет кВтч/т. Данный способ характеризуется расширенной номенклатурой используемых материалов,входящих в состав восстановителя, высокой их стоимостью (древесного угля, нефтяного кокса),повышенным удельным расходом электроэнергии. Решаемой задачей является сокращение перечня вводимых в шихту материалов, уменьшение расхода электроэнергии. Достигаемый технико-экономический результат заключается в сокращении перечня используемых при выплавке кремния материалов, в экономии электроэнергии. Для достижения указанного результата в способе выплавки кремния, включающем приготовление шихты с введением в нее кремнийсодержащего материала и углеродсодержащего восстановителя, в состав которого входят уголь и продукт пиролиза его части, с последующей плавкой шихты в электротермической печи, согласно изобретению в качестве одного компонента углеродсодержащего восстановителя используют неспекающийся уголь, в котором суммарное содержание горючих летучих(0)1(1,04-1,13) и содержании золы в угле,равном 0,95-3,17), в качестве другого компонента восстановителя применяют продукт пиролиза части угля при температуре 870 - 1300 С. Продукт пиролиза неспекающегося угля содержит 0,9 - 3,4 золы, 1,1-4,7 химически связанной воды, 0,1 2,2 горючих летучих веществ шихту готовят при соотношении ее компонентов, мас. Кварц 56 - 59 Неспекающийся уголь 4-7 Продукт пиролиза неспекающегося угля,полученный при температуре 870 - 1300 С 34- 40. Пример 1 Для приготовления шихты используют кварц и неспекающийся уголь, в котором сумма горючих летучихи горючих нелетучих (0) веществ составляет 85,42, содержание золы равно 3,17,содержание химически связанной воды-11,41,соотношение горючих летучих и горючих нелетучих составляет 1,13. Кроме того, в шихту вводят продукт пиролиза части неспекающегося угля,полученный при температуре 870 С и расходе воздуха 100 м 3/м 2 ч. Продукт пиролиза угля содержит 3,4 золы, 4,7 химически связанной воды, 2,2 горючих летучих веществ. Пористость продукта пиролиза составляет 55,2, реакционная способность 7 мл/гс, удельное сопротивление 0,8105 омсм, содержание углерода 89,2. Шихту для выплавки кремния готовят при следующем соотношении ее компонентов, мас. Кварц 56 Неспекающийся уголь 4 Продукт пиролиза неспекающегося угля,полученный при температуре 870 С 40. Эту шихту плавят в электротермической печи. Удельный расход электроэнергии составляет 14700 кВтч/т. Содержание кремния в целевом продукте равно 99,15. Пример 2 При подготовке шихты для плавки используют кварц и неспекающийся уголь, в котором сумма горючих летучихи горючих нелетучих (0) веществ составляет 91,25, содержание золы равно 0,95, содержание химически связанной воды 27803 7,8, соотношение горючих летучих и горючих нелетучих веществ составляет 1,04. В шихту подают также продукт пиролиза части неспекающегося угля, полученного при температуре 1300 С и подаче в слой угля воздуха в количестве 400 м 3/м 2 ч. Продукт пиролиза неспекающегося угля содержит 0,9 золы, 1,1 химически связанной воды, 0,1 горючих летучих веществ. Пористость продукта пиролиза составляет 62,8,реакционная способность 10 мл/гс, удельное сопротивление 0,95106 омсм, содержание углерода 97,9. Шихту готовят при соотношении ее компонентов, мас.) Кварц 59 Неспекающийся уголь 7 Продукт пиролиза неспекающегося угля,полученный при температуре 1300 С 34. Плавку шихты ведут в электротермической печи. Удельный расход электроэнергии составляет 13 200 кВт/т. Содержание кремния в целевом продукте равно 99,58. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ выплавки кремния, включающий приготовление шихты с введением в нее кремнийсодержащего материала и углеродсодержащего восстановителя, в состав которого входят уголь и продукт пиролиза его части, с последующей плавкой шихты в электротермической печи, отличающийся тем, что в качестве одного компонента углеродсодержащего восстановителя используют неспекающийся уголь, в котором суммарное содержание горючих летучих(0)1(1,04-1,13) и содержании золы в угле,равном 0,95-3,17, а в качестве другого компонента восстановителя применяют продукт пиролиза части угля, полученный при температуре 870-1300 С шихту готовят при соотношении ее компонентов,мас. Кварц 56-59 Неспекающийся уголь 4-7 Продукт пиролиза неспекающегося угля,полученный при температуре 870-1300 С 34- 40 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что продукт пиролиза неспекающегося угля содержит 0,9-3,4 золы, 1,1-4,7 химически связанной воды,0,1-2,2 горючих летучих веществ.