專利名稱：生產(chǎn)白色微硅石的方法
〔技術(shù)領(lǐng)域〕本發(fā)明涉及生產(chǎn)具有高的光反射性或白度的微硅石(microsilica)的方法。
〔背景技術(shù)〕微硅石通常是作為在電還原爐中生產(chǎn)高硅鑄鐵和硅的副產(chǎn)物而產(chǎn)生，在所述生產(chǎn)中，包含SiO2源和一種或多種固態(tài)碳質(zhì)還原劑的進料反應(yīng)給出高硅鑄鐵或硅。在該方法中，作為爐中反應(yīng)區(qū)的中間產(chǎn)物形成了氣態(tài)SiO，該氣體向上移動通過進料。部分該SO氣在反應(yīng)區(qū)上方的冷卻器中發(fā)生冷凝，而剩余的部分SiO氣從進料中逸出，并被爐中進料上方提供的空氣氧化，形成顆粒狀無定形SiO2。然后在濾器，通常是袋濾器中從爐廢氣中回收顆粒狀SiO2。由此方法產(chǎn)生的微硅石其粒度大體在0.02～0.5微米，各顆?；旧蠟榍蛐?。在近二十年已發(fā)現(xiàn)微硅石具有越來越多的用途如作為混凝土、耐火材料、陶瓷材料、油井粘合泥漿、塑料材料、紙和其它材料中的添加物質(zhì)。
在用上述方法生產(chǎn)高硅鑄鐵和硅時，通常使用包含約65％重量煤的碳質(zhì)還原材料，其中的剩余部分是焦炭和，任選地，木屑。已表示就高硅鑄鐵和硅的生產(chǎn)率和產(chǎn)率而言這種混合物可以給出最好可能的爐操作。
通過此方法回收的微硅石用其中將黑氈(black felt)的反射系數(shù)為0而BaSO4的反射系數(shù)為98.6的方法測得的反射系數(shù)為30-50。因此，所生產(chǎn)的微硅石具有較深的顏色，這對于需要白色產(chǎn)品的許多微硅石應(yīng)用場合是一個問題。所述微硅石具有如此低的反射性主要是由于所述微硅石顆粒的含碳量高達3％重量。
表1給出了在供生產(chǎn)75％高硅鑄鐵的爐中通過常規(guī)方法生產(chǎn)的微硅石的化學組成和一些其他性質(zhì)。
表1化合物％重量SiO286-90SiC 0.1-0.4Fe2O30.3-0.9TiO 0.02--0.06Al2O30.2--0.6MgO 2.5-3.5CaO 0.2--0.5Na2O 0.9-1.8K2O 2.5-3.5S 0.2-0.4C 0.8-2.0p 0.03-0.08點火損失(1000℃) 2.4-4.0體密度，得自濾器，g/l200-300體密度，緊密的，g/l 500-700實際密度，g/cm32.20-2.25比表面m2/g 18-22主要粒度，百分率＜1μm 90已試著用兩種方法去解決低反射性微硅石的問題。一種方法是將作為生產(chǎn)高硅鑄鐵和硅的電熔煉爐中的副產(chǎn)物產(chǎn)生的微硅石在流化床中在最高達900℃的溫度下熱處理，以燃燒微硅石中所含的碳。該方法描述在日本專利公開No.11559/84中。另一種方法是，在所謂的微硅石產(chǎn)生器中從由SiO2和Si組成的進料生產(chǎn)微硅石。在該方法中，除了微硅石，還產(chǎn)生了一小部分硅。上述兩種方法都有缺點。微硅石的熱處理意味著要進行非常昂貴和難以控制的額外步驟。不嚴格控制溫度和保留時間，部分無定形SiO2顆粒就會轉(zhuǎn)變成結(jié)晶狀態(tài)。這將給出一種具有完全不同性質(zhì)的產(chǎn)品。此外，晶狀SiO2對健康構(gòu)成危險。在微硅石產(chǎn)生器中生產(chǎn)微硅石是非常昂貴的，并難以設(shè)計高容量微硅石產(chǎn)生器。
〔發(fā)明公開〕這樣，需要提供一種能克服上述先有方法的缺點的、生產(chǎn)微硅石的方法。
因此，本發(fā)明涉及一種在用于生產(chǎn)高硅鑄鐵或硅的熔煉爐中用包含SiO2源和固態(tài)碳質(zhì)還原劑的進料生產(chǎn)具有65～90％反射比的微硅石的方法，其中，微硅石從來自熔煉爐的廢氣中回收，供應(yīng)給爐中的固態(tài)還原劑就每千克產(chǎn)生的微硅石而言含有低于1.25千克量的揮發(fā)性物質(zhì)，并且爐中進料上方的氣體氣氛中的溫度保持在500℃以上。
就每千克產(chǎn)生的微硅石而言，固態(tài)還原劑中揮發(fā)性物質(zhì)的量優(yōu)選保持在1.0千克以下，而爐進料上方的氣體氣氛中的溫度優(yōu)選保持在600℃以上。為了最好的結(jié)果，就每千克產(chǎn)生的微硅石，還原劑中揮發(fā)性物質(zhì)的量保持在0.5千克以下。
令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，通過本發(fā)明方法，人們可以在不降低高硅鑄鐵或硅的產(chǎn)率的同時生產(chǎn)具有非常高的反射性的微硅石。按照本發(fā)明的方法，通過改變還原劑混合物中焦炭和煤的比率并保持爐中進料上方的溫度高于500℃，便可以生產(chǎn)具有非常高的反射性的微硅石。
因為煤的揮發(fā)性物質(zhì)的含量明顯高于焦炭的，所以實際上人們可以在還原劑混合物中降低煤的量而增加焦炭的量。根據(jù)一個特別優(yōu)選的具體實施方案，還原劑完全由焦炭組成。
通過本發(fā)明，人們已成功地生產(chǎn)出具有最高達90的白度的微硅石，同時所產(chǎn)生的微硅石的其他性質(zhì)不發(fā)生變化，并且生產(chǎn)微硅石的成本并不明顯高于用常規(guī)還原劑混合物生產(chǎn)微硅石。
實施例1在43MW具有環(huán)形切面并裝備有三個自焙碳電極的電熔煉爐中，用由作為SiO2源的石英巖和作為還原劑的100％焦炭組成的進料生產(chǎn)75％FeSi。所述焦炭具有5.2％重量含量的揮發(fā)性物質(zhì)。
將所述進料以每小時18.27噸的量送入爐中，并按每小時5.67噸的量從爐中排出75％FeSi，同時從爐廢氣每小時回收0.81噸微硅石爐中進料上方的溫度保持恒定在700℃。每產(chǎn)生一噸高硅鑄鐵耗能7.7MWh。
還原劑中揮發(fā)性物質(zhì)的量與每千克所產(chǎn)生的微硅石的量的比率為0.27。
在爐操作期間每隔一段時間對所產(chǎn)生的微硅石取樣一次，用ZeissErephomet D145儀器測量白度或反射比。結(jié)果表明，所產(chǎn)生的微硅石的白度在80-84之間變化。
實施例2在與實施例1所用爐相同的熔煉爐中，用由作為SiO2源的石英巖和一種還原劑混合物構(gòu)成的進料生產(chǎn)75％FeSi，其中所述還原劑混合物由80％重量的具有5.2％重量的揮發(fā)性物質(zhì)含量的焦炭和20％重量的具有33.8％重量的揮發(fā)性物質(zhì)含量的煤組成。
將所述進料以每小時16.32噸的量送入爐中，并按每小時5.40噸的量從爐中排出75％FeSi，同時從爐廢氣中每小時回收0.56噸微硅石。爐中進料上方氣體氣氛的溫度保持恒定在700℃。每產(chǎn)生一噸高硅鑄鐵耗能7.5MWh。
還原劑中揮發(fā)性物質(zhì)的量和1千克所產(chǎn)生的微硅石之間的比率為1.00。
在爐操作期間每隔一段時間對所產(chǎn)生的微硅石取樣一次，如實施例1中所述的同樣方法測定反射比。結(jié)果表明，所產(chǎn)生的微硅石的反射比在67-76之間。
實施例3(比較)為了比較，用由65％重量的煤和35％重量的焦炭組成的常規(guī)還原劑混合物操作爐。還原劑混合物中揮發(fā)性物質(zhì)與所產(chǎn)生的微硅石的量之間的比率為1.90。爐中進料上方的溫度在該實施例中也保持在700℃。每小時75％FeSi的生產(chǎn)率與實施例1和2相同，每噸產(chǎn)生的高硅鑄鐵耗能7.7MWh。
每隔一段時間對所產(chǎn)生的微硅石取樣一次，測量反射比。結(jié)果表明反射比為40。
比較實施例1和2的結(jié)果和實施例3的結(jié)果，結(jié)果表明，通過本發(fā)明方法獲得了白度顯著增加的微硅石，同時不影響能耗和FeSi的產(chǎn)率。因為具有高反射性的微硅石的產(chǎn)生總是與FeSi產(chǎn)率降低和就每噸所產(chǎn)生的微硅石能耗增加相聯(lián)系，所以以上結(jié)果是非常令人驚奇的。
權(quán)利要求
1.一種在生產(chǎn)高硅鑄鐵或硅的熔煉爐中用包含SiO2源和固態(tài)碳質(zhì)還原劑的進料生產(chǎn)具有65-90％的反射比的微硅石的方法，其中微硅石從來自熔煉爐的廢氣中回收，所述方法的特征在于，供應(yīng)給爐中的固狀還原劑就每千克產(chǎn)生的微硅石而言含有少于1.25千克量的揮發(fā)性物質(zhì)，并且爐中進料上方的氣體氣氛中的溫度保持在500℃以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，就每千克產(chǎn)生的微硅石而言，所述固態(tài)還原劑中揮發(fā)性物質(zhì)的量保持在1.0千克以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，爐中進料上方氣氛中的溫度保持在600℃以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，還原劑是焦炭。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種在生產(chǎn)高硅鑄鐵或硅的熔煉爐中用包含SiO
文檔編號C01B33/025GK1127499SQ94192877
公開日1996年7月24日 申請日期1994年7月19日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月27日
發(fā)明者M·達斯托爾, H·特懷特, E·O·丁索爾, P·朗寧 申請人:埃以凱姆公司