一種用于生產有機硅原料的鋁含量可調的化學硅制備方法技術

一種用于生產有機硅原料的鋁含量可調的化學硅制備方法，涉及一種化學硅制備方法。解決現有化學硅制備過程中，為了滿足Ａｌ的含量值，需在制備過程中外加鋁，而導致化學硅中鋁含量易偏析、分布不均，及鋁在加入過程中因高溫氧化而導致化學硅活性低、有機硅收率低的問題。制備方法：稱取硅石、木炭、含鋁精洗煤和石油焦，放入冶煉爐中，冶煉得熔融硅水；再對熔融硅水進行吹氧精煉，再鑄錠、檢驗和包裝即可。采用含鋁精洗煤部分替代木炭，有效地調控化學硅產品中鋁的含量，滿足化學硅產品質量標準。化學硅活性好，提高了下游有機硅產品的收率。制備工藝簡單，制備過程容易控制，成本低，環保；爐況運行平穩，生產過程平穩。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種用于生產有機硅原料的化學硅制備方法。
技術介紹
工業硅是現代工業生產中的重要原料之一，近幾年，國內外對有機硅、多晶硅和單 晶硅的需求逐年增加，特別是用于生產有機硅原料的化學硅產品質量要求越來越高，如何 提高化學硅的質量成了人們關注的焦點。目前有機硅對上游化學硅內在質量要求的最佳值是Fe <≤0. 40 %，Al 0. 08% -0. 19%，Ca≤0. 10%，一般情況下Si中Fe、Ca兩個技術指標沒有下限，相對比較 好控制，而Al的含量是有區間值，很難控制。正常情況下，Si中Al的含量0. 04% -0. 07% 之間，若達到這一標準，常規的生產工藝是采用向盛裝熔融硅水臺包內外加金屬鋁制品來 提高Si中Al含量的方法。由于Si和Al的比重相近，造成Si在鑄錠后出現Al的成分分 布不均的偏析缺陷；又因將Al制品外加入時，臺包內溫度在1600-1800°C左右，再通入氧氣 和空氣的混合氣體，出現高溫狀態下外加Al表面快速與氧氣反應，生成新的Al2O3，而下游 有機硅生產要求Si中的Al是單質的，不是氧化鋁，因此導致化學硅產品的活性變差，有機 硅收率降低的問題。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了解決現有化學硅制備過程中，為了滿足Al的含量值，需在制 備過程中外加鋁，而導致化學硅中鋁含量易偏析、分布不均，及鋁在加入過程中因高溫氧化 而導致化學硅活性低、有機硅收率低的問題，本專利技術提供了一種用于生產有機硅原料的鋁 含量可調的化學硅制備方法。本專利技術用于生產有機硅原料的鋁含量可調的化學硅制備方法是通過以下步驟完 成的一、按重量份稱取以下物料120 140份的木炭和含鋁精洗煤的混合料、200份的硅 石及30 40份的石油焦，其中含鋁精洗煤占混合料重量的25% 65%，含鋁精洗煤中固 定碳質量在25% 78%，灰分< 0. 5% (質量)，Al2O3質量在0. 4% 0. 8%之間；二、將步 驟一稱取的物料混合均勻，裝入冶煉爐中，再加入電極，在1500 1800°C條件下冶煉，得熔 融硅水；三、對出爐的熔融硅水在1600 1800°C條件下進行二次吹氧精煉，然后將精煉后 的熔融硅水鑄錠，再檢驗和包裝，即得用于生產有機硅原料的某一鋁含量的化學硅。本專利技術步驟一中硅石的質量要求為硅石中Fe2O3≤0. 10%, Al2O3≤0.07， CaO≤0. 10%, SiO2 ≤ 99% ；硅石平均粒徑為10 100mm。木炭中固定碳為50% 65%， 灰分≤0. 5%，粒徑在3 80mm。石油焦中固定碳為70% 85%，灰分≤0. 5%，揮發分在 10% 13%，粒徑 0. 5 20mm。本專利技術采用含鋁精洗煤來部分替代木炭(25% 65%)，可以有效地調控化學硅 產品中鋁的含量在0. 08% 0. 19%之間，優化了化學硅產品的內在組成，化學硅活性好， 提高了下游有機硅產品的收率，滿足下游生產有機硅原料質量要求的最佳值，生產得到的化學硅滿足421產品質量標準。本專利技術將含鋁精洗煤作為原料引入，即將鋁元素含量從原料的配比中進行控制， 不僅可以解決現有化學硅制備過程中，為了滿足Al的含量值，需在制備過程(二次精煉過 程)中外加鋁，而導致化學硅中鋁含量易偏析、分布不均，且Al加入時，由于高溫氧化生成 Al2O3而導致化學硅活性低、有機硅收率低的問題；同時節約了鋁材料資源。木炭需要采用木材處理得到，不僅成本高，而且需要采伐木材，不利于環保。而本 專利技術利用資源較為豐富的含鋁精洗煤替代部分木炭，減少了木炭的用量，很大程度上節約 了成本，同時有利于環保。本專利技術通過減少原料配方中的木炭量，加入含鋁精洗煤來實現化學硅中鋁含量的 可控調整，制備工藝簡單，制備過程容易控制，成本低，有利于穩定電極，優化物料反應，保 持爐況運行平穩，提高了化學硅產品產量。綜上所述，本專利技術方法得到的用于生產有機硅原料的化學硅，解決了現在生產化 學硅需要外加鋁而導致化學硅中鋁含量易偏析、分布不均及鋁氧化而化學硅活性低及有機 硅收率低問題，并使得生產中的化學硅鋁含量在一定范圍內可以調控，保證爐況生產平穩， 化學硅產量和品質提高，滿足下游有機硅原料質量要求的最佳值。具體實施例方式本專利技術技術方案不局限于以下所列舉具體實施方式，還包括各具體實施方式間的 任意組合。具體實施方式一本實施方式為用于生產有機硅原料的鋁含量可調的化學硅制備 方法，其是通過以下步驟完成的一、按重量份稱取以下物料120 140份的木炭和含鋁 精洗煤的混合料、200份的硅石及30 40份的石油焦，其中含鋁精洗煤占混合料重量的 25 % 65 %，含鋁精洗煤中固定碳質量在65 % 78 %，灰分≤0. 5 % (質量)，Al2O3質量 在0. 4% 0. 8%之間；二、將步驟一稱取的物料混合均勻，裝入冶煉爐中，再加入電極，在 1500 1800°C條件下冶煉，得熔融硅水；三、對出爐的熔融硅水在1600 1800°C條件下進 行二次吹氧精煉，然后將精煉后的熔融硅水鑄錠，再檢驗和包裝，即得用于生產有機硅原料 的化學硅。本實施方式采用含鋁精洗煤來部分替代木炭(38% 65% )，可以有效地調控化 學硅產品中鋁的含量在0. 08% 0. 19%之間，優化了化學硅產品的內在組成，提高了下游 有機硅產品的收率，滿足下游生產有機硅原料質量要求的最佳值。本實施方式通過減少原料配方中的木炭量，加入含鋁精洗煤來實現化學硅中鋁含 量的可控調整，制備工藝簡單，制備過程容易控制，成本低，有利于穩定電極，優化物料反 應，保持爐況運行平穩，提高了化學硅產品產量。具體實施方式二 本實施方式與具體實施方式一不同的是步驟一中硅石的質量要 求為硅石中Fe2O3≤0. 10%, Al2O3≤0. 07，CaO ≤ 0. 10%, SiO2≥99%，硅石平均粒徑為 10 100mm。其它步驟及參數與具體實施方式一相同。本實施方式中硅石中各成分的含量范圍均為質量百分比。具體實施方式三本實施方式與具體實施方式一或二不同的是步驟一中木炭中固 定碳質量為50% 65%，灰分<0.5% (質量)，粒徑在3 80mm。它步驟及參數與具體實施方式一或二相同。具體實施方式四本實施方式與具體實施方式一、二或三不同的是步驟一中石油 焦中固定碳質量為70 % 85 %，灰分< 0. 5 % (質量)，揮發分質量控制在10 % 13 %，粒 徑為0. 5 20mm。其它步驟及參數與具體實施方式一、二或三相同。具體實施方式五本實施方式與具體實施方式一至四之一不同的是步驟一中含鋁 精洗煤占混合料重量的39% 54%。其它步驟及參數與具體實施方式一至四之一相同。具體實施方式六本實施方式與具體實施方式一至四之一不同的是步驟一中含鋁 精洗煤占混合料重量的50%。其它步驟及參數與具體實施方式一至四之一相同。具體實施方式七本實施方式與具體實施方式一至五之一不同的是步驟二中在冶 煉前將步驟一稱取的物料在正常的自然外溫條件下，裝入冶煉爐中，冶煉前在預熱區預熱 10 20min，再進入反應區進行冶煉。其它步驟及參數與具體實施方式一至五之一相同。本實施方式中盡量保持步驟一稱取的物料保持干燥。預熱區和反應區是連續的， 同在冶煉爐中。預熱區溫度在300 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于生產有機硅原料的鋁含量可調的化學硅制備方法，其特征在于用于生產有機硅原料的鋁含量可調的化學硅制備方法，其是通過以下步驟完成的：一、按重量份稱取以下物料：１２０～１４０份的木炭和含鋁精洗煤的混合料、２００份的硅石及３０～４０份的石油焦，其中含鋁精洗煤占混合料重量的２５％～６５％，含鋁精洗煤中固定碳質量在６５％～７８％，灰分≤０．５％（質量），Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］質量在０．４％～０．８％之間；二、將步驟一稱取的物料混合均勻，裝入冶煉爐中，再加入電極，在１５００～１８００℃條件下冶煉，得熔融硅水；三、對出爐的熔融硅水在１６００～１８００℃條件下進行二次吹氧精煉，然后將精煉后的熔融硅水鑄錠，再檢驗和包裝，即得用于生產有機硅原料的化學硅。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：董明義，姚忠平，楊德福，汪利，
申請(專利權)人：黑河陽光偉業硅材料有限公司，
類型：發明
國別省市：23[中國|黑龍江]