从硅渣中提取工业硅的工艺

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[摘 要]工业硅是一种经过加工冶炼而形成的商品。工业硅的生产工艺较为多样，并且用途也十分广泛。工业硅的应用范围普遍会在生产硅铝合金等方面，硅铝合金的使用量在硅合金中是最大的一种，特别是目前的汽车工业领域，对工业硅有着很大的需求量。有时候一个地区的汽车工业发展状况便可以对工业硅的产量造成足够大的影响。它的原料主要是以硅石和碳质还原剂的冶炼来完成的。而本文主要讲述的是利用硅渣来提取有效的工业硅并且达到节能减排的目的。这项提取工业硅的技g，首先要运用人工来对残留的硅渣进行挑选，然后利用机器进行再次选择，之后加入相关的配料再进入熔炼的工序中，将取得的硅质利用相关的技术合成溶剂，然后在提炼出浓度较高且符合工业硅要求的产品，这种方法是比较简便并且成本较低的一种选择，对于工业硅的生产有很大的帮助。

[关键词]工业硅；硅渣提取；工艺

中图分类号：TQ127.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）22-0392-01

1.引言

通过引用硅石作为原料，然后配以碳质原料作为还原剂来进行融合。工业硅的含硅量需要达到97%才能符合标准，工业硅的用途较广，会被经常运用在高纯度的半导体、以及生产硅橡胶等有机硅上。在目前云南的产量中，硅渣的含量达到了100000t/a[1]。很多企业在生产中不注重对硅渣的处理，因此造成的后果便是大量的额硅渣被堆砌在了废弃的土地上，有时也会将它用在了铺路上，这种现象导致了大量的土地资源被占用而无法得到有效的利用，在硅渣中，有接近15%的单质硅没有得到有效的提取而浪费。这种浪费如果利用一定的技术是可以被避免的。在云南的一家企业，经过多年的研究寻找到了一种方法来处理现有成堆的硅渣情况。这种方法主要是以相关的技术对硅渣中的有效成分做简单的回收，在得到硅质后去掉其中所蕴含的杂质，尽可能的将硅中的杂质含量控制在一定范围内。这家企业已将这项技术申请了专利，并且在四川和云南省都得到了有效的应用并取得了较佳的效果。

2.工业硅的杂质

在提取工业硅时会掺杂着一些杂质，这些杂质主要由单质和化合物的形式存在在原料中，通过热力学的证明，三氧化铁的还原温度表现最低，在这之后的化学物就是二氧化硅，虽然温度与其他的化合物存在着一定的差异，但是还原温度低的这两种在一定程度上还是能被还原的，而那些无法还原的化合物，比如三氧化铝、氧化镁等，这些都会在后续以熔渣的形式出现。这些熔渣的存在有一部分是能够被观察到的，他们呈浅色块状的形式存在，而有一部分我们无法仅仅通过肉眼来看到，更多的是使用显微镜来观察，这些熔渣会以颗粒状的形式被我们看到，并且他们会和硅一起掺杂在一起成为了我们后来提到的杂质。

3.将硅与渣分离

通过将硅与渣分离的技术来提取出我们所需要的工业硅，因此，在具体的实现过程中我们主要还是以以下几个步骤进行。首先研究人员会将有浅色块状和无法分辨的深色渣以人工的形式进行分离，通过分离后利用机器来做进一步的调整，尽可能的提高提出的硅含量。做完分离过程之后，我们需要利用熔炼的技术将原料中存在的硅的杂质做进一步的处理。硅渣中的杂质有两种形式，一种是还原的另外一种则是非还原的形式。一般的，我们会在工业硅中加入相关的熔剂，比如5%到50%氧化二钠[2]，配合50%到95%之间的二氧化硅，将两者组成相应的絮凝剂来降低熔渣的熔点，熔渣的熔点在未处理之前是保持在1450℃以上，而通过处理之后，我们会发现，他们的熔点将会降低到1000℃，除此之外，它还可以帮助降低熔渣中的密度，减少他们之间的粘度，这样有利于帮助后续分离过程的有效进行。通过熔合剂的作用将熔渣中的杂质全部分解，基本上得到的效果是可以减少几乎83%的铝杂质，还有消除92%的钙含量。由于溶剂重点额成分主要是以苏大会、白云石等为主打，这种融合剂的优势在于其对硅所产生的效用不大，但是却可以很好的将铝和钙氧化掉，做到了对其分离的目的。配料的工作时非常复杂且要求极高的一种过程，这种精确度较高的工作会在很大程度上影响到最终结果的质量，也会涉及到对原料的消耗程度和对成本上的控制情况，为保证熔炼过程的有效进行，需要对配料的工作做到极致。

4.工艺流程

如上文所提到的，硅渣中所残留的杂质较多，因此，在冶炼的工艺上会首先通过人工的筛选来做第一步分离工作，之后再运用机器、配料。熔炼等方式促进分离过程的运行。在运用到的机器中我们主要选用的是振动筛来进行挑选，然后通过相应的渠道将选出的原料运输到配料车间中，在利用起重机来帮助将原料送到了操作平台上，运用人工资源对原料进行加料处理。电梯纯炉的容量一般是保持在了1500到4000的KVA水平上，炉子所使用的时间是相对较短的，因此需要2个炉体来保障炉子的正常运行。我们对原料的冶炼一般会持续在2到3个小时之间，两台炉子轮流工作，也不会产生加料和出料两个过程的重合。经过了电提纯炉的冶炼，将其中的硅熔体引导铁水包中，然后运用相关的运输设备将其传递到浇注区进行铸模的处理，之后会有相关的工作人员对其进行破碎的处理，然后加以检查，保证产品的合格率之后可验收入库[3]。

5.成本分析

经过统计，将硅渣中的硅含量提取出来制成工业硅，其总共的消耗大概会保持在7500元每小时的水平上，而其中包含的可变成本的比例将近90.77%，因此相应的固定成本就只有不到10%d的比例。原料的费用在总成本中也占据了超过一半的水平，这些都是项目正常运行的重要节点，也是我为了提高经济效益的重要措施，企业在这样的技术水平下应该尽可能的增加对于硅渣的回收率并且在最大范围内对产生的能耗实施控制，这样才能加大上下级之间的交流与合作。

6.结语

硅渣中的含量进证实有超过15%的单质硅，这些硅的含量如果没有进行分离处置就会有可能被运用到铺路的材料里面。利用相关的技术将合成的熔剂运用到分离过程中去，将硅与它周围的杂质有效的分离开来，对单质硅加强提纯的处理，是其能够符合工业硅生产的标准。另外，高效的技术但是较低的成本，不仅是一种有利于节能减排的选择，也更是为了提高企业自身的经济效益。

参考文献

[1] 孙亚娟，王华，吕国强.工业硅生产过程的热力学分析与优化[J].硅酸盐通报，2014，01：216-220.

[2] 孙亚娟.工业硅生产过程的热力学优化分析及炉内传热过程数值模拟研究[D].昆明理工大学，2014.

[3] 魏奎先，陆海飞，马文会，谢克强，伍继君，戴永年.工业硅炉外精炼提纯与湿法浸出研究进展[J].昆明理工大学学报（自然科学版），2015，02：1-11.