一种利用节能高效回收硅渣中硅金属的方法
阅读说明：本技术 一种利用节能高效回收硅渣中硅金属的方法 (Method for efficiently recovering silicon metal in silicon slag by utilizing energy conservation ) 是由 毕红兴 卢国洪 文建华 杨贵明 徐福昌 王正勇 张塾康 张庆洪 朱金刚 李国阳 于 2020-12-11 设计创作，主要内容包括：本发明涉及能源回收技术领域,尤其为一种利用节能高效回收硅渣中硅金属的方法,选取含硅的废料,包括硅熔体精炼时产生的硅渣、清理抬包时产生的清包硅、硅渣人工分拣后产生的手捡硅、硅渣分选后得到的重选硅、边皮硅和产品精整时产生的粉尘,将选取的废料分别投入粉碎装置中进行粉碎处理,依据各含硅废料杂质和硅含量,进行预组配,将混合料分批加入高温熔体中,通入压缩空气,提高反应速率进行氧化精炼,最后对精炼后得到的工业硅进行收集,本发明中,将工业硅生产产生的废料加入高温熔体内进行二次的熔化,是一种热能再利用无需消耗电能的节能技术,对热能进行再次的利用,体现了节能减排的理念,同时降低了生产成本,提高工业硅的产出。(The invention relates to the technical field of energy recovery, in particular to a method for recovering silicon metal in silicon slag with energy saving and high efficiency, which selects silicon-containing waste materials comprising silicon slag generated during refining silicon melt, ladle cleaning silicon generated during ladle cleaning, manual silicon picking generated after manual sorting of the silicon slag, gravity silicon obtained after sorting of the silicon slag, silicon marginate and dust generated during product finishing, respectively puts the selected waste materials into a crushing device for crushing treatment, carries out pre-assembly according to impurities and silicon content of each silicon-containing waste material, adds a mixture into a high-temperature melt in batches, introduces compressed air, improves reaction rate for oxidation refining, and finally collects the industrial silicon obtained after refining. Embodies the concept of energy conservation and emission reduction, reduces the production cost and improves the output of industrial silicon.)
技术领域
本发明涉及能源回收技术领域，具体为一种利用节能高效回收硅渣中硅金属的方法。
背景技术
在工业硅生产的过程中产生较多的含硅废料副产物，含硅废料中含有部分铁、铝、钙等杂质氧化物，因硅金属被氧化物熔融包裹，采用常规的分选回收方法，分选回收困难，硅废料直接外售，副加值较低，对企业经济效益造成较大影响；一些企业采用中频炉对硅废料进行高温熔化回收，但过程耗电量较高，回收成本上升，同时在熔炼时未配置精炼脱杂技术，产品质量不高，产品附加值未得到充分体现 ，为进一步提高含硅废料中硅金属的副加值，采用一种节能高效的回收技术对含硅废料进行回收处理，因此，提出一种利用节能高效回收硅渣中硅金属的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用节能高效回收硅渣中硅金属的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种利用节能高效回收硅渣中硅金属的方法，包括以下步骤：
步骤一：选取含硅的废料，包括硅熔体精炼时产生的硅渣、清理抬包时产生的清包硅、硅渣人工分拣后产生的手捡硅、硅渣分选后得到的重选硅、边皮硅和产品精整时产生的粉尘；
步骤二：将选取的废料分别投入粉碎装置中进行粉碎处理，随后进行过筛，保持废料的粒度为5-20mm，对于未能过筛的废料，进行分别再次粉碎；
步骤三：依据各含硅废料杂质和硅含量，进行预组配，确保混合料含硅大于80%；
步骤四：对预组配的废料进行搅拌混合，搅拌15min，随后等分成3份；
步骤五：将等分后的混合料分批加入高温熔体中，间隔时间为20min，同时单次加入混合料后通入压缩空气，提高反应速率进行氧化精炼；
步骤六：对精炼后得到的工业硅进行收集。
优选的，在进行含硅废料选取时，废料中含硅情况如下：
所述硅渣中铁含量为0.137%、铝含量为10.553%、钙含量为17.554%、硅含量为34.09%、钛含量为0.113%、磷含量为0.004%；
所述重选硅中铁含量为0.28%、铝含量为4.09%、钙含量为7.31%、硅含量为65.54%、钛含量为0.062%、磷含量为0.0065%；
所述手检硅中铁含量为0.604%、铝含量为1.956%、钙含量为3.261%、硅含量为87.17%、钛含量为0.062%、磷含量为0.0111%；
所述清包硅中铁含量为0.563%、铝含量为1.473%、钙含量为2.318%、硅含量为90.35%、钛含量为0.078%、磷含量为0.0073%；
所述边皮硅中铁含量为0.392%、铝含量为0.163%、钙含量为0.046%、硅含量为96.24%、钛含量为0.0043%、磷含量为0.039%；
所述精整粉尘中铁含量为0.935%、铝含量为0.116%、钙含量为0.024%、硅含量为98.8%、钛含量为0.079%、磷含量为0.006%。
优选的，所述预组配方案为重选硅、清包硅和边皮硅的比重配比为1:1:1，混合后硅的含量为84.04。
优选的，所述预组配方案为重选硅、手检硅和边皮硅的比重配比为1:1:1，混合后硅的含量为82.98。
优选的，所述预组配方案为重选硅、手捡硅、清包硅和边皮硅的比重配比为1:1:1:1，混合后硅的含量为84.83。
优选的，所述预组配方案为手捡硅、清包硅和边皮硅的比重配比为1:1:1，混合后硅的含量为91.25。
所述预组配方案为清包硅和精整粉尘的比重配比为1:1，混合后硅的含量为90.57。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中，将工业硅生产产生的废料加入高温熔体内进行二次的熔化，是一种热能再利用无需消耗电能的节能技术，对热能进行再次的利用，体现了节能减排的理念，同时降低了生产成本，提高工业硅的产出；
2、本发明中，在熔体中加入废料后通入压缩空气，利用精炼过程氧化精炼原理，对熔融进入硅熔体的部分铝、钙杂质进行氧化脱除，使熔炼后得到的工业硅产品质量均达到工业硅国家标准控制要求。
具体实施方式
实施例1：
本发明提供一种技术方案：
一种利用节能高效回收硅渣中硅金属的方法，包括以下步骤：
步骤一：选取含硅的废料，包括硅熔体精炼时产生的硅渣、清理抬包时产生的清包硅、硅渣人工分拣后产生的手捡硅、硅渣分选后得到的重选硅、边皮硅和产品精整时产生的粉尘；
步骤二：将选取的废料分别投入粉碎装置中进行粉碎处理，随后进行过筛，保持废料的粒度为5-20mm，对于未能过筛的废料，进行分别再次粉碎；
步骤三：依据各含硅废料杂质和硅含量，进行预组配，确保混合料含硅大于80%；
步骤四：对预组配的废料进行搅拌混合，搅拌15min，随后等分成3份；
步骤五：将等分后的混合料分批加入高温熔体中，间隔时间为20min，同时单次加入混合料后通入压缩空气，提高反应速率进行氧化精炼；
步骤六：对精炼后得到的工业硅进行收集。
在进行含硅废料选取时，废料中含硅情况如下：
所述硅渣中铁含量为0.137%、铝含量为10.553%、钙含量为17.554%、硅含量为34.09%、钛含量为0.113%、磷含量为0.004%；所述重选硅中铁含量为0.28%、铝含量为4.09%、钙含量为7.31%、硅含量为65.54%、钛含量为0.062%、磷含量为0.0065%；所述手检硅中铁含量为0.604%、铝含量为1.956%、钙含量为3.261%、硅含量为87.17%、钛含量为0.062%、磷含量为0.0111%；所述清包硅中铁含量为0.563%、铝含量为1.473%、钙含量为2.318%、硅含量为90.35%、钛含量为0.078%、磷含量为0.0073%；所述边皮硅中铁含量为0.392%、铝含量为0.163%、钙含量为0.046%、硅含量为96.24%、钛含量为0.0043%、磷含量为0.039%；所述精整粉尘中铁含量为0.935%、铝含量为0.116%、钙含量为0.024%、硅含量为98.8%、钛含量为0.079%、磷含量为0.006%。
所述预组配方案为重选硅、清包硅和边皮硅的比重配比为1:1:1，混合后硅的含量为84.04。
实施例2：
本发明提供一种技术方案：
一种利用节能高效回收硅渣中硅金属的方法，包括以下步骤：
步骤一：选取含硅的废料，包括硅熔体精炼时产生的硅渣、清理抬包时产生的清包硅、硅渣人工分拣后产生的手捡硅、硅渣分选后得到的重选硅、边皮硅和产品精整时产生的粉尘；
步骤二：将选取的废料分别投入粉碎装置中进行粉碎处理，随后进行过筛，保持废料的粒度为5-20mm，对于未能过筛的废料，进行分别再次粉碎；
步骤三：依据各含硅废料杂质和硅含量，进行预组配，确保混合料含硅大于80%；
步骤四：对预组配的废料进行搅拌混合，搅拌15min，随后等分成3份；
步骤五：将等分后的混合料分批加入高温熔体中，间隔时间为20min，同时单次加入混合料后通入压缩空气，提高反应速率进行氧化精炼；
步骤六：对精炼后得到的工业硅进行收集。
在进行含硅废料选取时，废料中含硅情况如下：
所述硅渣中铁含量为0.137%、铝含量为10.553%、钙含量为17.554%、硅含量为34.09%、钛含量为0.113%、磷含量为0.004%；所述重选硅中铁含量为0.28%、铝含量为4.09%、钙含量为7.31%、硅含量为65.54%、钛含量为0.062%、磷含量为0.0065%；所述手检硅中铁含量为0.604%、铝含量为1.956%、钙含量为3.261%、硅含量为87.17%、钛含量为0.062%、磷含量为0.0111%；所述清包硅中铁含量为0.563%、铝含量为1.473%、钙含量为2.318%、硅含量为90.35%、钛含量为0.078%、磷含量为0.0073%；所述边皮硅中铁含量为0.392%、铝含量为0.163%、钙含量为0.046%、硅含量为96.24%、钛含量为0.0043%、磷含量为0.039%；所述精整粉尘中铁含量为0.935%、铝含量为0.116%、钙含量为0.024%、硅含量为98.8%、钛含量为0.079%、磷含量为0.006%。
所述预组配方案为重选硅、手检硅和边皮硅的比重配比为1:1:1，混合后硅的含量为82.98。
实施例3：
本发明提供一种技术方案：
一种利用节能高效回收硅渣中硅金属的方法，包括以下步骤：
步骤一：选取含硅的废料，包括硅熔体精炼时产生的硅渣、清理抬包时产生的清包硅、硅渣人工分拣后产生的手捡硅、硅渣分选后得到的重选硅、边皮硅和产品精整时产生的粉尘；
步骤二：将选取的废料分别投入粉碎装置中进行粉碎处理，随后进行过筛，保持废料的粒度为5-20mm，对于未能过筛的废料，进行分别再次粉碎；
步骤三：依据各含硅废料杂质和硅含量，进行预组配，确保混合料含硅大于80%；
步骤四：对预组配的废料进行搅拌混合，搅拌15min，随后等分成3份；
步骤五：将等分后的混合料分批加入高温熔体中，间隔时间为20min，同时单次加入混合料后通入压缩空气，提高反应速率进行氧化精炼；
步骤六：对精炼后得到的工业硅进行收集。
在进行含硅废料选取时，废料中含硅情况如下：
所述硅渣中铁含量为0.137%、铝含量为10.553%、钙含量为17.554%、硅含量为34.09%、钛含量为0.113%、磷含量为0.004%；所述重选硅中铁含量为0.28%、铝含量为4.09%、钙含量为7.31%、硅含量为65.54%、钛含量为0.062%、磷含量为0.0065%；所述手检硅中铁含量为0.604%、铝含量为1.956%、钙含量为3.261%、硅含量为87.17%、钛含量为0.062%、磷含量为0.0111%；所述清包硅中铁含量为0.563%、铝含量为1.473%、钙含量为2.318%、硅含量为90.35%、钛含量为0.078%、磷含量为0.0073%；所述边皮硅中铁含量为0.392%、铝含量为0.163%、钙含量为0.046%、硅含量为96.24%、钛含量为0.0043%、磷含量为0.039%；所述精整粉尘中铁含量为0.935%、铝含量为0.116%、钙含量为0.024%、硅含量为98.8%、钛含量为0.079%、磷含量为0.006%。
所述预组配方案为重选硅、手捡硅、清包硅和边皮硅的比重配比为1:1:1:1，混合后硅的含量为84.83。
实施例4：
本发明提供一种技术方案：
一种利用节能高效回收硅渣中硅金属的方法，包括以下步骤：
步骤一：选取含硅的废料，包括硅熔体精炼时产生的硅渣、清理抬包时产生的清包硅、硅渣人工分拣后产生的手捡硅、硅渣分选后得到的重选硅、边皮硅和产品精整时产生的粉尘；
步骤二：将选取的废料分别投入粉碎装置中进行粉碎处理，随后进行过筛，保持废料的粒度为5-20mm，对于未能过筛的废料，进行分别再次粉碎；
步骤三：依据各含硅废料杂质和硅含量，进行预组配，确保混合料含硅大于80%；
步骤四：对预组配的废料进行搅拌混合，搅拌15min，随后等分成3份；
步骤五：将等分后的混合料分批加入高温熔体中，间隔时间为20min，同时单次加入混合料后通入压缩空气，提高反应速率进行氧化精炼；
步骤六：对精炼后得到的工业硅进行收集。
在进行含硅废料选取时，废料中含硅情况如下：
所述硅渣中铁含量为0.137%、铝含量为10.553%、钙含量为17.554%、硅含量为34.09%、钛含量为0.113%、磷含量为0.004%；所述重选硅中铁含量为0.28%、铝含量为4.09%、钙含量为7.31%、硅含量为65.54%、钛含量为0.062%、磷含量为0.0065%；所述手检硅中铁含量为0.604%、铝含量为1.956%、钙含量为3.261%、硅含量为87.17%、钛含量为0.062%、磷含量为0.0111%；所述清包硅中铁含量为0.563%、铝含量为1.473%、钙含量为2.318%、硅含量为90.35%、钛含量为0.078%、磷含量为0.0073%；所述边皮硅中铁含量为0.392%、铝含量为0.163%、钙含量为0.046%、硅含量为96.24%、钛含量为0.0043%、磷含量为0.039%；所述精整粉尘中铁含量为0.935%、铝含量为0.116%、钙含量为0.024%、硅含量为98.8%、钛含量为0.079%、磷含量为0.006%。
所述预组配方案为手捡硅、清包硅和边皮硅的比重配比为1:1:1，混合后硅的含量为91.25。
实施例5：
本发明提供一种技术方案：
一种利用节能高效回收硅渣中硅金属的方法，包括以下步骤：
步骤一：选取含硅的废料，包括硅熔体精炼时产生的硅渣、清理抬包时产生的清包硅、硅渣人工分拣后产生的手捡硅、硅渣分选后得到的重选硅、边皮硅和产品精整时产生的粉尘；
步骤二：将选取的废料分别投入粉碎装置中进行粉碎处理，随后进行过筛，保持废料的粒度为5-20mm，对于未能过筛的废料，进行分别再次粉碎；
步骤三：依据各含硅废料杂质和硅含量，进行预组配，确保混合料含硅大于80%；
步骤四：对预组配的废料进行搅拌混合，搅拌15min，随后等分成3份；
步骤五：将等分后的混合料分批加入高温熔体中，间隔时间为20min，同时单次加入混合料后通入压缩空气，提高反应速率进行氧化精炼；
步骤六：对精炼后得到的工业硅进行收集。
在进行含硅废料选取时，废料中含硅情况如下：
所述硅渣中铁含量为0.137%、铝含量为10.553%、钙含量为17.554%、硅含量为34.09%、钛含量为0.113%、磷含量为0.004%；所述重选硅中铁含量为0.28%、铝含量为4.09%、钙含量为7.31%、硅含量为65.54%、钛含量为0.062%、磷含量为0.0065%；所述手检硅中铁含量为0.604%、铝含量为1.956%、钙含量为3.261%、硅含量为87.17%、钛含量为0.062%、磷含量为0.0111%；所述清包硅中铁含量为0.563%、铝含量为1.473%、钙含量为2.318%、硅含量为90.35%、钛含量为0.078%、磷含量为0.0073%；所述边皮硅中铁含量为0.392%、铝含量为0.163%、钙含量为0.046%、硅含量为96.24%、钛含量为0.0043%、磷含量为0.039%；所述精整粉尘中铁含量为0.935%、铝含量为0.116%、钙含量为0.024%、硅含量为98.8%、钛含量为0.079%、磷含量为0.006%。
所述预组配方案为清包硅和精整粉尘的比重配比为1:1，混合后硅的含量为90.57。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。
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