矽微粉和鋯複合矽微粉的電熔生產方法
2023-10-31 22:11:42 1
專利名稱：矽微粉和鋯複合矽微粉的電熔生產方法
(一)本發明涉及一種耐火材料生產方法，特別是涉及一種矽微粉和鋯複合矽微粉的電熔生產方法。
背景技術：
一般把粒徑小於0.5μm的微小顆粒稱為微粉，而矽微粉的平均粒經小於0.15μm，由於其比表面積大，表面活性高，在陶瓷與耐火材料中加入矽微粉，其性能大大提高，因而引起重視。
矽微粉一般是冶煉矽鐵合金或熔鍊金屬矽時的付產品，有人稱之為矽灰，又稱冷凝SiO2灰，或稱活性SiO2粉等。它是由氣相的SiO氧化和氧反應後沉澱而成的，屬於無定形SiO2(非晶態)，一般不會生成結晶的SiO2，矽灰是能呼吸的粉塵，與結晶態的SiO2相比，使人得矽肺的危險性較小，所以正確操作或儲存矽灰是無害的。
微粉可以促進陶瓷及耐火材料製品的燒結和改善其性能。我國較大規模地在陶瓷和耐火材料中使用微粉始於上世紀80年代末期。由於高技術澆注料的研究開發和推廣應用，一種不定形的SiO2，也稱矽灰開始在不定形的耐火材料中大量應用，在其應用中發現，當矽灰加入澆注料後，能大大降低水的用量，同時能大幅度提高澆注料的強度和密度，在一定條件下可以使澆注料的許多性能與同材料的燒成製品的性能不相上下，另外矽灰即矽微粉可用於降低特種耐火材料製品的燒結溫度。矽微粉應用也促進其它微粉的應用，如Al2O3、SiC，鎂鋁尖晶石、ZrSiO4、ZrO2等微粉。鑑於矽微粉的應用日益擴大，靠冶煉矽鐵合金和金屬矽所生的付產品，矽灰產量，遠遠滿足不了廣闊市場需要，在微粉的實際應用中，人們發現當矽微粉中含有5～6％立方ZrO2微粉時，不但不會影響矽微粉良好的性能，而且還對大多數耐火澆注料起良好的改性作用，因為立方ZrO2的介入，可以提高耐火度，抗侵蝕性和高溫熱穩定性。鋯複合矽微粉具有其強大的生命力，其用途廣泛，作用重大，研究專業化生產矽微粉和鋯複合矽微粉的生產方法，具有重大的意義和價值。
發明內容
本發明的目的是提供一種矽微粉和鋯複合矽微粉的電熔生產方法。
本發明的技術方案是一種矽微粉的電熔生產方法，在電弧爐底層含有熔液介質，以重量份為例，含有石英砂約80份，碳還原劑約20份，將原料粉碎混勻，分次投入電弧爐內，通電加溫熔化，熔煉使物料還原分解，生成SiO和CO氣體，又被空氣中的氧氧化為不定形SiO2矽微粉和CO2，同時開動冷卻收塵設備，收集矽微粉。
熔液介質中的物料可為熔化的鋯英石原礦料液，或為熔化的氧化鋯料液，或為熔化的鋯英砂料液，石英砂粉料和碳還劑料的顆粒度約為1mm左右，石英砂粉和碳還原劑幹混約35～50分鐘，每百份重量幹混料，在幹混後期噴入1～2份的水，進行溼混約5～10分鐘，在生產過程中每投入100重量份混合料，再加入約10重量份的塊狀碳還原劑，碳還原劑可為石墨電極、石油焦、瀝清焦、木炭、焦炭等，在熔煉過程中固態SiO2快速和碳還原劑結合反應，生成SiO和CO氣體，與空氣混合後與空氣中的氧反應，立即生成不定形SiO2和CO2等的混合煙氣，進入冷卻煙道降溫，溫度從200℃降至150℃，進入旋風除塵器的沉降室，分離出大顆粒的煙塵，小於3μm的矽微粉和CO2等又進入冷卻煙道進一步降溫，溫度降為約100℃進入1～10個並聯袋式矽微粉收集器，濾下3μm以下的矽微粉，剩餘氣體排入大氣中。
以重量份為例，鋯英砂80-90份，碳還原劑20～10份，先將上述乾料粉碎，混勻，分次投入電弧爐內，通電加溫熔化，熔煉使其物料快速還原分解生成SiO和CO等煙氣，到達爐口後與空氣混合生成不定形SiO2矽微粉和CO2，同時開動冷卻吸塵設備，收集矽微粉。
鋯英石和碳還原劑粉碎粒度約1mm左右，鋯英石粉和碳還原劑幹混35～50分鐘的後階段，每百重量份的混合料噴入1～2份重量的水，進行溼混5～10分鐘，在生產過程中每百重量份的混合料再投入約10重量份的塊碳還原劑，碳還原劑可為石墨電極、石油焦、瀝青焦、木炭、焦炭等，在熔煉過程中固態SiO2快速和碳還原劑結合，生成SiO和CO氣體，並和空氣中的氧反應生成不定形SiO2矽微粉和CO2，進入冷卻煙道降溫冷卻，從約200℃降至150℃，進入旋風除塵器的沉降室，分離出大顆粒塵灰，剩下小於3μm的SiO2矽微粉和CO2又進入冷卻煙道降溫冷卻至約100℃，進入1～10道袋式收塵器，濾下3μm以下矽微粉，剩下煙氣排入大氣中，在矽微粉中含有ZrO2佔5～6％，不定形SiO2矽微粉≥90％。
對於含ZrO2大於60％的鋯英砂和碳還原劑重量份比約為90和10份，對於低品位鋯英砂，ZrO2含量在20％～30％的鋯英砂和碳還原劑重量份配比約為80和20份。
本發明有益的積極效果(1)用電熔法生產矽微粉和鋯複合矽微粉生產方法簡單，易行，成本較低。
(2)用石英砂直接生產矽微粉，原料來源十分豐富，成本低，能較大幅度提高矽微粉產量，滿足市場需要。
(3)用低品位的鋯英石來生產鋯複合矽微粉對於綜合利用國家資源，具有現實意義，並為低品位鋯英石開闢新市場。
具體實施例方式實施例一、將電弧爐準備好，將起弧用的石墨電極塊或焦炭塊碓砌在電極周圍，先把50～70公斤的低品位鋯英砂粉料逐次投入電弧爐中，電壓110V，電流5000A，通電加溫熔化成熔液介質，取800公斤石英砂，200公斤碳還原劑，用石油焦或焦碳，將石英砂和碳還原劑粉碎，其粒度為1mm左右，然後將兩種配料在V型混合機中幹混40分鐘後，再噴入15公斤水繼續溼混5～10分鐘，逐次將石英砂粉料和碳還原劑顆粒料混勻的混合料投入電弧爐內，並起動引風機和由10個並聯袋式的收塵設備，在電弧爐中的石英砂和碳還原劑互相作用反應快速分解成氣態的SiO和CO，飛升出電弧爐爐口，又與空氣混合後和空氣中的氧發生氧化反應，在其還原反應的過程中，按100份重量混合料再加入約10份重量的碳還原劑塊。生成不定形SiO2矽微粉和CO2，並進入被水冷卻的管道，溫度約從200℃降為約150℃，引入旋風除塵器的沉降室，大於3μm以上顆粒在沉降室中沉降。含有3μm以下的矽微粉和CO2等氣體又進入被水冷卻的管道繼續降溫，溫度降至約100℃，此時將其引入10個並聯袋式收塵器中，濾下3μm以下的矽微粉，剩餘煙氣排入大氣中。
實施例二、鋯複合矽微粉的電熔生產方法取配料，低品位鋯英石，900公斤，碳還原劑100公斤，粉碎為粒度1mm左右顆粒，在V型機中混均30分鐘，生產方法除不用引入熔液介質外，其它同實施例一，不重述。根據上述生產方法，可獲得的鋯複合矽微粉含有下列的成份，見表。
權利要求
1.一種矽微粉的電熔生產方法，其特徵是在電弧爐底層含有熔液介質，以重量份為例，含有石英砂約80份，碳還原劑約20份，將原料粉碎混勻，分次投入電弧爐內，通電加溫熔化，熔煉使物料還原分解，生成SiO和CO氣體，又被空氣中的氧氧化為不定形SiO2矽微粉和CO2，同時開動冷卻收塵設備，收集矽微粉。
2.根據權利要求1所述的生方法，其特徵是熔液介質中的物料可為熔化的鋯英石原礦料液，或為熔化的氧化鋯料液，或為熔化的鋯英砂料液，石英砂粉料和碳還劑料的顆粒度約為1mm左右，石英砂粉和碳還原劑幹混約35～50分鐘，每百份重量幹混料，在幹混後期噴入1～2份的水，進行溼混約5～10分鐘，在生產過程中每投入100重量份混合料，再加入約10重量份的塊狀碳還原劑，碳還原劑可為石墨電極、石油焦、瀝清焦、木炭、焦炭等，在熔煉過程中固態SiO2快速和碳還原劑結合反應，生成SiO和CO，與空氣混合後與空氣中的氧反應，立即生成不定形SiO2和CO2等的混合煙氣，進入冷卻煙道降溫，溫度從200℃降至150℃，進入旋風除塵器的沉降室，分離出大顆粒的煙塵，小於3μm的矽微粉和CO2等又進入冷卻煙道進一步降溫，溫度降為約100℃進入1～10個並聯袋式矽微粉收集器，濾下3μm以下的矽微粉，剩餘氣體排入大氣中。
3.一種鋯複合矽微粉的電熔生產方法，其特徵是以重量份為例，鋯英砂80-90份，碳還原劑20～10份，先將上述乾料粉碎，混勻，分次投入電弧爐內，通電加溫熔化，熔煉使其物料快速還原分解生成SiO和CO等煙氣，到達爐口後與空氣混合生成不定形SiO2矽微粉和CO2，同時開動冷卻吸塵設備，收集矽微粉。
4.根據權利要求3所述的生產方法，其特徵是鋯英石和碳還原劑粉碎粒度約1mm左右，鋯英石粉和碳還原劑幹混35～50分鐘的後階段，每百重量份的混合料噴入1～2份重量的水，進行溼混5～10分鐘，在生產過程中每百重量份的混合料再投入約10重量份的塊碳還原劑，碳還原劑可為石墨電極、石油焦、瀝青焦、木炭、焦炭等，在熔煉過程中固態SiO2快速和碳還原劑結合，生成SiO和CO氣體，並和空氣中的氧反應生成不定形SiO2矽微粉和CO2，進入冷卻煙道降溫冷卻，從約200℃降至150℃，進入旋風除塵器的沉降室，分離出大顆粒塵灰，剩下小於3μm的SiO2矽微粉和CO2又進入冷卻煙道降溫冷卻至約100℃，進入1～10道袋式收塵器，濾下3μm以下矽微粉，剩下煙氣排入大氣中，在矽微粉中含有ZrO2佔5～6％，不定形SiO2矽微粉≥90％。
5.根據權利要求3或4所述的生產方法，其特徵是對於含ZrO2大於60％的鋯英砂和碳還原劑重量份比約為90和10份，對於低品位鋯英砂，ZrO2含量在20％～30％的鋯英砂和碳還原劑重量份配比約為80和20份。
全文摘要
本發明涉及一種耐火材料的生產方法，特別是涉及一種矽微粉和鋯複合矽微粉的電熔生產方法。以重量份為例，含有石英砂(或鋯英砂)80～90份，碳還原劑20～10份，將原料粉碎，混均，分次投入電弧爐內通電加溫熔化，熔煉使物料還原分解成SiO和CO氣體，又被空氣氧化為不定形矽微粉SiO
文檔編號C04B35/657GK1413944SQ0211554
公開日2003年4月30日 申請日期2002年2月7日 優先權日2002年2月7日
發明者宋作人, 餘鑫萌, 李起勝, 明延銀, 付君山, 溫建國, 馬濤 申請人:鄭州振中電熔鋯業有限公司