[发明专利]用于工业硅及硅系铁合金生产的碳硅复合球团生产方法

说明书

用于工业硅及硅系铁合金生产的碳硅复合球团生产方法，属于工业硅及硅系铁合金技术领域。使用工业硅及硅系铁合金生产过程中，以及其它过程中产生的含硅废料和含碳废料，将粒度适用的上述两种废料以一定比例首先进行混合，然后按比例加入粘结剂和水混合均匀，混合料压制成型后，经过干燥，得到碳硅复合球团。所得球团冷热强度高，球团内部反生放热反应，反应性好，可完全或部分替代工业硅及硅系铁合金生产原料，是一种既能高效利用了生产过程中产生的粉料，又能改善炉况，提高矿热炉热利用效率，提高硅回收率，降低生产控制难度的有效方法。

技术领域

本发明涉及利用碳硅复合球团生产工业硅及硅系铁合金的技术，属于工业硅及硅系铁合金技术领域。

背景技术

工业硅及硅系铁合金生产过程中会产生大量含硅废料和含碳废料。其中，含硅废料主要有：微硅粉，硅石沫和精炼包渣等；含碳废料主要有：木炭渣，煤渣，焦炭渣，木片渣和废电极等。

微硅粉是冶炼硅（铁）中被烟气带出炉外的细颗粒，其主要成分是SiO₂。根据纯度（SiO₂含量），密度，粒径的不同，微硅粉价格差异巨大。挪威，美国等发达国家生产的高质量微硅粉每吨售价可高达2000元。而我国工业硅企业生产的微硅粉仅能用于低端混凝土和耐火材料，一般售价在50-500元之间，个别地区企业的价格甚至更低。按照每生产一吨工业硅和硅铁，分别产生0.3吨和0.2吨微硅粉计算，2019年我国的工业硅和硅铁产量分别达到220万吨和549万吨，全年微硅粉理论产量达到175万吨。但由于有不少企业没有除尘设备，所以微硅粉的回收率不到三分之一。据测算，一个运行稳定的大型矿热炉，每吨微硅粉的成本价格（包括原料，燃料，损耗折旧）为1100元左右。由此造成每生产1吨微硅粉，企业需要多付出600-1050元成本。以中位数825元/吨计算，2019年我国微硅粉产量在60万吨左右，仅此一项，我国工业硅生产企业多付出了成本约5亿元。廉价出售微硅粉不仅造成了严重的资源和能源浪费，还造成了严重的资本浪费。硅石在开采过程中会产生15%-20%废料；装料及运输过程由于原料之间的碰撞、挤压等又会产生7%的废料；原料入炉生产对硅石粒度要求较为严格，一般粒度在20-80mm。原料在破碎和筛分时，粒度小于5 mm 粉料被筛下丢弃堆积。同样调查发现，加工1t 石英砂岩或石英岩会产生约20％-30％左右粒度小于0.1mm的细粉，这些废料不能直接用于工业硅的生产，否则会造成炉料透气性差，引起炉况不稳定。 在工业硅及硅系铁合金精炼过程中还会产生精炼包渣，每生产1吨硅，会产生约100kg的硅渣，这些硅渣中含金属硅约15%。大量的硅渣在冶炼厂堆放或用于铺路，造成了资源的浪费。

木炭，煤，焦炭，木片的运输过程中也会分别产生约5%，2%，1%，1.5%的碎渣（3mm）。这些废料无法通过现有加料系统直接回炉，一般丢弃或填埋处理，由此造成的资源浪费和成本损失难以估量。工业硅生产中使用的碳质还原剂为木炭，但近年来考虑到环境保护问题，使用烟煤、洗精煤、石油焦等碳质还原剂代替木炭，还原剂的粒度要求在3-20mm之间，而直径一般小于3mm的还原剂被筛分出来，由于某些地方对于粉料的处理缺乏有效管理，导致大量的粉料在露天堆积，造成了严重的环境问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于工业硅及硅系铁合金生产的碳硅复合球团生产方法。

本发明是用于工业硅及硅系铁合金生产的碳硅复合球团生产方法，其步骤为：

步骤（1）将含硅废料中的一种或几种与含碳废料中的一种或几种进行混合，得到废料混合物；

步骤（2）将所述步骤（1）得到的废料混合物质量0.1-30wt%的粘结剂和0.1~25wt%的水，加入废料混合物，在混料机中均匀混合1~15min；

步骤（3）将所述步骤（2）得到的混合物的温度保持在25~200℃，在5~45MPa的压力下压制成碳硅复合球团；

步骤（4）将所述步骤（3）得到的碳硅复合球团放置在干燥环境下1~100天或放置在50~250℃下干燥2~24小时；