[发明专利]生产工业硅的方法

说明书

本发明的主题是用于生产工业硅的方法，其中包含颗粒含硅金属材料并包含颗粒中介物的颗粒原料混合物被加热到至少1490℃，形成液态硅金属相，以及使液态硅金属相凝固，所述颗粒中介物包含元素C、O、Al、Ca和Si中的至少一种，所述颗粒原料混合物用特征值K描述，K具有0.000至60的值，并如下计算：其中m(SiM)为批料中所述含硅金属材料的质量，m(Med)为所述原料混合物中所述中介物的质量，d_50,SiM为所述含硅金属材料的级配曲线中50％的质量低于其的粒度(直径)，d_50,Med为所述中介物的级配曲线中50％的质量低于其的粒度(直径)，为所述含硅金属材料的平均孔隙率。

本发明涉及一种由包含含硅金属材料和颗粒中介物的颗粒原料混合物通过加热形成液态硅金属相而生产工业硅的方法。

如今，工业级硅(Si含量99.9％质量，也称为工业硅)尤其用于硅热工艺、金属回收和作为脱氧剂用于炼钢中，并用作铝、铜、硅和铁的铸造合金的合金成分，也可作为化学化合物的起始材料。

硅生产和/或硅加工行业产生大量的含硅废物和/或副产物，这对有关生产者而言，伴随产生有时输送或处理的高成本。这牵涉大量金属硅的损失。

CN109052407A提出了一种多阶段方法，其首先处理硅废物，然后通过添加成渣剂并随后在减压下重熔将该经处理的硅废物转化为高纯度硅。该方法的缺点是使用含卤素的助熔剂，以及在所述方法中使用之前，还必须有目标地生产具有确定的各组分混合比的成渣组分混合物。该混合物的生产意味着额外的成本和复杂性。在操作条件下，含卤素的助熔剂会释放出挥发性的卤素化合物，从而带来一系列的不利和潜在危害(例如，对工厂部件的腐蚀、环境损害和对健康的损害)，并因此带来解决这些影响而增加的技术成本和复杂性。这种技术解决方案不利于该方法的经济性。

本发明的目的是提供一种经济的方法，其使得可以由含硅废物和/或火产物开始生产工业级硅(＜99.9质量％Si)，并克服CN109052407A的方法的缺点。

本发明的主题是用于生产工业硅的方法，其中包含颗粒含硅金属材料并包含颗粒中介物的颗粒原料混合物被加热到至少1490℃，形成液态硅金属相，以及使所述液态硅金属相凝固，所述颗粒中介物包含元素C、O、Al、Ca和Si中的至少一种，

所述颗粒原料混合物用特征值K描述，K具有0.000至60的值，并如下计算：

其中

m(SiM)为批料中所述含硅金属材料的质量，

m(Med)为所述原料混合物中所述中介物的质量，

d_50,SiM为含硅金属材料的级配曲线中50％的质量低于其的粒度(直径)，

d_50,Med为中介物的级配曲线中50％的质量低于其的粒度(直径)，

为含硅金属材料的平均孔隙率。

从含硅金属材料中回收硅金属部分有助于更经济和更持续地生产工业硅。

与已知的方法相比，本发明的方法的最大优点在于，可以在不添加化学物质的情况下回收含硅金属材料中的金属硅部分。这提供了生态和经济优势。为了聚焦于循环经济，如果硅未被回收，则这种原材料的很大一部分将不再可供用于进一步利用。因此，通过该方法更好地利用技术上相关的硅。

所生产的工业硅优选具有至少90质量％，更优选至少95质量％，更特别是至少97质量％的Si含量。

特征值K的值优选为0.01至40，更优选为0.01至30，更特别为0.03至10。