[发明专利]真空碳热还原制备高纯硅及铝硅合金的方法

摘要

本发明涉及一种真空碳热还原制备高纯硅及铝硅合金的方法，采用含二氧化硅和三氧化二铝物料为原料，各种不同的碳为还原剂。在真空炉内碳热还原得到金属铝、硅和二氧化硅的混合物，将所生成的金属铝、硅和二氧化硅的混合物与造渣剂进行混合，加热到1500℃以上，二氧化硅造渣去除，并得到熔融态的富含硅的铝硅合金，然后经过定向冷凝，得到高纯硅和铝硅合金。获得的高纯硅纯度大于99.99wt％，铝硅合金中铝和硅的含量总和大于80wt％。工艺流程短、成本低、经济效益高。

主权项

1、一种真空碳热还原制备高纯硅及铝硅合金的方法，包括预处理、真空碳热还原、造渣和定向冷凝几个步骤，其特征在于：1. 1 处理：将含二氧化硅和三氧化二铝物料的原料，为火力发电厂粉煤灰、低铝硅比铝土矿或赤泥中的一种或几种与碳质还原剂木炭、石油焦或煤中的一种各自磨成粒径小于0.27mm的粉末，按含二氧化硅和三氧化二铝物料的原料：碳质还原剂的重量比＝12∶1.5-4.5的配比进行配料，混合均匀，压块，并置于真空炉的坩埚中；1. 2 真空碳热还原：控制真空炉内压力为1-4000Pa，温度为1400-2300℃，在坩埚中发生如下反应：C+SiO2＝SiO↑+CO↑，SiO＝Si+SiO2，3C+Al2O3＝2Al+3CO↑，生成金属铝、硅和二氧化硅的混合物，反应时间为5-75分钟，原料中的二氧化硅与碳发生碳热还原反应，生成一氧化硅气体，一氧化硅气体冷却后发生歧化反应，在真空炉中的冷凝盘上得到硅和二氧化硅，而原料中的三氧化二铝与碳发生碳热还原反应后，生成金属铝，挥发后在真空炉中的冷凝盘上与硅和二氧化硅混合，得到金属铝、硅和二氧化硅的混合物；1. 3 造渣：将所生成的金属铝、硅和二氧化硅的混合物与造渣剂氧化钙进行混合，加热到温度为1500℃以上，二氧化硅通过造渣得到去除，并得到熔融态的富含硅的铝硅合金；1. 4 定向冷凝：将熔融态的富含硅的铝硅合金定向冷凝，最后得到高纯硅和铝硅合金，高纯硅纯度大于99.99wt％，铝硅合金中铝和硅的含量总和大于80wt％。