RU2424341C2 - Charge for melting fine metal silicon - Google Patents
Charge for melting fine metal silicon Download PDFInfo
- Publication number
- RU2424341C2 RU2424341C2 RU2009107351/02A RU2009107351A RU2424341C2 RU 2424341 C2 RU2424341 C2 RU 2424341C2 RU 2009107351/02 A RU2009107351/02 A RU 2009107351/02A RU 2009107351 A RU2009107351 A RU 2009107351A RU 2424341 C2 RU2424341 C2 RU 2424341C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- silicon
- silicon dioxide
- charge
- carbon
- dioxide
- Prior art date
Links
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 20
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 238000002844 melting Methods 0.000 title description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 title description 2
- 229910001111 Fine metal Inorganic materials 0.000 title 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 11
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910021486 amorphous silicon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000004071 soot Substances 0.000 claims abstract description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 9
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 4
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 3
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 claims description 3
- 239000000499 gel Substances 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000011044 quartzite Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к технологии получения металлического кремния как исходного сырья для получения «солнечного» кремния.The invention relates to the field of non-ferrous metallurgy, in particular to a technology for producing metallic silicon as a feedstock for producing “solar” silicon.
По существующей в России и за рубежом технологии изготовления металлического кремния в рудно-термической печи используют шихту, состоящую в основном из двуокиси кремния - кварцита (кристаллической формы кремнезема) и углеродсодержащей восстановительной смеси. Наиболее распространенным промышленным способом подготовки шихтовых материалов к плавке является их дробление до крупности 60 мм с последующим отсевом мелких (5-10 мм) фракций (Венгин С.И. и Чистяков А.С. Технический кремний. М.: Металлургия, 1972, с.28-29). Основным недостатком такого способа является низкая степень чистоты и низкая реакционная способность получаемой шихты. Электроплавка кремния сопровождается высокими потерями оксида кремния с отходящими газами, что приводит к снижению извлечения кремния (до 60%) и повышению удельного расхода электроэнергии.According to the existing technology in Russia and abroad for the manufacture of metallic silicon in an ore-thermal furnace, a charge is used, which consists mainly of silicon dioxide - quartzite (crystalline form of silica) and a carbon-containing reducing mixture. The most common industrial method of preparing charge materials for melting is their crushing to a particle size of 60 mm, followed by screening of small (5-10 mm) fractions (S. Vengin and A. S. Chistyakov. Technical silicon. M: Metallurgy, 1972, p. .28-29). The main disadvantage of this method is the low degree of purity and low reactivity of the resulting mixture. Silicon smelting is accompanied by high losses of silicon oxide with exhaust gases, which leads to a decrease in silicon recovery (up to 60%) and an increase in specific energy consumption.
Известен способ подготовки шихты для выплавки металлического кремния (патент РФ №2042721, С22В 5/02, С01В 33/02, 1992 г. и патент РФ №2049057, С01В 33/02, 1993 г.), согласно которому двуокись кремния кристаллической формы и углеродистый восстановитель дробят, механически смешивают компоненты в стехиометрическом соотношении, окусковывают с помощью связующего, в качестве которого используют жидкое стекло, при следующем соотношении компонентов в мас.%: элементарный металлический кремний 1-6,0, жидкое стекло 12-20,0, стехиометрическая смесь кремнийсодержащего материала и углеродистого восстановителя 74-87,0. Низкая степень чистоты жидкого стекла не позволяет получать кремний высокой степени чистоты.A known method of preparing the mixture for smelting metallic silicon (RF patent No. 2042721, C22B 5/02, C01B 33/02, 1992 and Russian patent No. 2049057, C01B 33/02, 1993), according to which silicon dioxide is of crystalline form and the carbonaceous reducing agent is crushed, the components are mechanically mixed in a stoichiometric ratio, granulated with a binder, which is used as liquid glass, in the following ratio of components in wt.%: elemental metallic silicon 1-6.0, liquid glass 12-20.0, stoichiometric a mixture of silicon-containing material la and a carbon reducing agent 74-87.0. The low degree of purity of liquid glass does not allow to obtain silicon of a high degree of purity.
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является состав окускованной шихты (патент РФ №2228376, С22В 1/24, С22С 33/04 2002 г.), в состав которой входят в мас.%: мелкодисперсное кремнеземсодержащее вещество 45-55,0, мелкодисперсное углеродсодержащее вещество 30-35,0 натриевая щелочь 5-8,0, порошкообразный металлический кремний 0,5-2,0 и микрокремнезем 7,5-12,0. Недостатками известного состава шихты является низкая реакционная способность и низкая чистота получаемого кремния.Closest to the proposed invention is the composition of the agglomerated charge (RF patent No. 2228376, C22B 1/24, C22C 33/04 2002), which include in wt.%: Finely divided silica-containing substance 45-55,0, finely dispersed carbon-containing substance 30-35.0 sodium alkali 5-8.0, powdered metallic silicon 0.5-2.0 and silica fume 7.5-12.0. The disadvantages of the known composition of the charge is the low reactivity and low purity of the obtained silicon.
Задачей предлагаемого изобретения является увеличение выхода кремния с повышенной химической чистотой, пригодного для получения солнечного кремния, как в руднотермических печах, так и в высокотемпературных печах «кипящего» слоя.The objective of the invention is to increase the yield of silicon with high chemical purity, suitable for producing solar silicon, both in ore-thermal furnaces and in high-temperature fluidized bed furnaces.
Технический результат достигается тем, что шихта для выплавки чистого металлического кремния, содержащая двуокись кремния и углеродсодержащий восстановитель, содержит двуокись кремния в виде аморфной двуокиси кремния, в качестве углеродсодержащего восстановителя - сажу и дополнительно - гель кремниевой кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.%:The technical result is achieved in that the mixture for the smelting of pure metallic silicon, containing silicon dioxide and a carbon-containing reducing agent, contains silicon dioxide in the form of amorphous silicon dioxide, carbon black as a carbon-containing reducing agent and, additionally, silica gel in the following ratio of components, wt.%:
Шихту готовят следующим образом: аморфную двуокись кремния о суммой примесей не более 1*10-3 мас.% смешивают в соотношении 1:1,5 с углеродным восстановителем (сажа), получаемым методом разложения углеродсодержащего газа, например метана. Смешивание компонентов с одновременным измельчением происходит в шаровой мельнице, футерованной чистым кварцевым стеклом с суммой примесей не более 1*10-3 мас.%. Шары состоят тоже из чистого кварцевого стекла. Процесс смешивания ведут с добавлением дистиллированной воды при следующем соотношении материалов - аморфная двуокись кремния: углеродный восстановитель:вода=1:1,5:0,2. В процессе помола за счет химико-динамических процессов образуется суспензия, состоящая из двуокиси кремния, углерода и геля кремневой кислоты с плотностью 1,85-1,95 г/см3. Готовая суспензия выливается в формы, в которых происходит первичное удаление избыточной влаги. Приготовление шихты завершается изготовлением гранул или брикетов различной формы (цилиндры, шары), которые сушат и обжигают при температуре 900-1200°С для придания гранулам (брикетам) необходимой прочности. В случае использования печи с «кипящим» слоем в среде углеродсодержащего газа гранулы (брикеты) дробят до размера частиц менее 100 микрон.The mixture is prepared as follows: amorphous silicon dioxide with the amount of impurities of not more than 1 * 10 -3 wt.% Is mixed in a 1: 1.5 ratio with a carbon reducing agent (carbon black) obtained by the decomposition of a carbon-containing gas, for example methane. Mixing of components with simultaneous grinding takes place in a ball mill lined with pure quartz glass with a total of impurities of not more than 1 * 10 -3 wt.%. The balls are also made of pure quartz glass. The mixing process is carried out with the addition of distilled water in the following ratio of materials - amorphous silicon dioxide: carbon reducing agent: water = 1: 1.5: 0.2. In the process of grinding due to chemical-dynamic processes, a suspension is formed, consisting of silicon dioxide, carbon and silica gel with a density of 1.85-1.95 g / cm 3 . The finished suspension is poured into forms in which the primary removal of excess moisture occurs. The preparation of the mixture ends with the production of granules or briquettes of various shapes (cylinders, balls), which are dried and fired at a temperature of 900-1200 ° C to give the granules (briquettes) the necessary strength. In the case of using a fluidized bed furnace in a carbon-containing gas medium, granules (briquettes) are crushed to a particle size of less than 100 microns.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009107351/02A RU2424341C2 (en) | 2009-03-03 | 2009-03-03 | Charge for melting fine metal silicon |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009107351/02A RU2424341C2 (en) | 2009-03-03 | 2009-03-03 | Charge for melting fine metal silicon |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009107351A RU2009107351A (en) | 2010-09-10 |
| RU2424341C2 true RU2424341C2 (en) | 2011-07-20 |
Family
ID=42800047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009107351/02A RU2424341C2 (en) | 2009-03-03 | 2009-03-03 | Charge for melting fine metal silicon |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2424341C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019098890A1 (en) | 2017-11-20 | 2019-05-23 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Объединенная Компания Русал Инженерно -Технологический Центр" | Method of producing reducing agent for manufacturing industrial silicon |
| RU2713143C1 (en) * | 2019-05-15 | 2020-02-03 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Carbonaceous reducing agent for production of technical silicon and method of its production |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1335351A (en) * | 1969-11-19 | 1973-10-24 | Union Carbide Corp | Production of silicon |
| RU2042721C1 (en) * | 1992-10-06 | 1995-08-27 | Александр Евгеньевич Черных | Method of preparing burden for silicon melting |
| RU2049057C1 (en) * | 1993-09-09 | 1995-11-27 | Малое научно-внедренческое предприятие "Сибтерм" | Caked charge for melting silicium |
-
2009
- 2009-03-03 RU RU2009107351/02A patent/RU2424341C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1335351A (en) * | 1969-11-19 | 1973-10-24 | Union Carbide Corp | Production of silicon |
| RU2042721C1 (en) * | 1992-10-06 | 1995-08-27 | Александр Евгеньевич Черных | Method of preparing burden for silicon melting |
| RU2049057C1 (en) * | 1993-09-09 | 1995-11-27 | Малое научно-внедренческое предприятие "Сибтерм" | Caked charge for melting silicium |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019098890A1 (en) | 2017-11-20 | 2019-05-23 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Объединенная Компания Русал Инженерно -Технологический Центр" | Method of producing reducing agent for manufacturing industrial silicon |
| RU2713143C1 (en) * | 2019-05-15 | 2020-02-03 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Carbonaceous reducing agent for production of technical silicon and method of its production |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009107351A (en) | 2010-09-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5696108B2 (en) | High purity silicon-containing product | |
| CN100413782C (en) | Method of preparing high-purity ultra-fine sphere silicon micro-powder | |
| CN102652109B (en) | Synthesis amorphous silicon di-oxide powder and manufacture method thereof | |
| JP5999715B2 (en) | Method for producing silicon carbide powder | |
| US20110052475A1 (en) | Production of High Purity Silicon from Amorphous Silica | |
| Darghouth et al. | High purity porous silicon powder synthesis by magnesiothermic reduction of Tunisian silica sand | |
| CN102560148B (en) | Method for smelting lithium by vacuum aluminothermic reduction | |
| EP2334598A2 (en) | Production of solar-grade silicon from silicon dioxide | |
| KR101460286B1 (en) | Method for manufacturing magnesium | |
| Okutani | Utilization of silica in rice hulls as raw materials for silicon semiconductors | |
| CN102652110B (en) | Synthetic amorphous silica powder and its production method | |
| CN103420386A (en) | Method for preparing silica through coal gangue aluminum extraction waste slag | |
| US4460556A (en) | Method for producing high purity Si for solar cells | |
| RU2424341C2 (en) | Charge for melting fine metal silicon | |
| CN108178503A (en) | A kind of preparation method of mineral wool | |
| Fakhar et al. | A zero-waste approach to blast furnace slag by synthesis of mesoporous nanosilica with high surface area | |
| CN102249240A (en) | Preparation method for using diatomite to prepare high-purity simple substance silicon | |
| JP2013112541A (en) | Method for manufacturing refractory containing silicon carbide | |
| JP2839725B2 (en) | Method for producing high-purity crystalline silica | |
| JP5094614B2 (en) | Method for producing high purity silica | |
| JP2013189362A (en) | Silicide manufacturing method | |
| JP5797086B2 (en) | Method for producing high purity silicon carbide powder | |
| CN101673781A (en) | Method for preparing solar cell polysilicon raw material from rice hulls | |
| CN103255298B (en) | Method for preparing magnesium metal and boron rich material with szaibelyite | |
| CN101642815A (en) | Method for preparing metal lithium at high temperature employing the electrical conductivity of molten slag |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120304 |