利用晶體硅切割廢粉料作還原劑冶煉鉻鐵合金的生產方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及高效回收晶體硅切割廢粉料進行無害化綜合利用的技術，具體地說是一種利用晶體硅切割廢粉料作還原劑冶煉鉻鐵合金的生產方法。
【背景技術】
[0002]在太陽能光伏產業中廣泛使用的硅片都是通過對晶體硅錠進行切片加工作業所獲取的，為適應太陽能光伏產業高速發展的需要，我國切片行業對晶體硅(包括多晶硅和單晶硅)進行切割加工的能力正呈日益擴大之勢，切割工藝技術也在不斷完善和進步。目前，我國晶體硅切片行業應用最為廣泛的是“線切割”新型切割技術，它的切片原理是:由機器導輪帶動鋼絲線高速運轉將以聚乙二醇為主要成份的切割液和碳化硅微粉混合的砂漿送到切割區對晶體硅錠進行切片作業。雖然這種新型的“線切割”技術對提高晶體硅切片質量和產能有一定作用，但是，我們也無需諱言，它在切割過程中仍會有大量硅粉末(約占晶體硅錠重量的20%—40%)進入切割液中，當切割液中沉積的硅粉末逐漸增多后就會嚴重影響切片質量和效能而成為含硅砂漿廢料被排棄。我國晶體硅切片行業每年排放廢棄的含硅砂漿廢料的數量巨大，它會對周邊生態環境造嚴重污染。在排棄的砂漿廢料中主要含有約30%的高純單質硅、約35%的碳化硅、約20%的聚乙二醇和水以及少量的鐵氧化物。現行晶體硅切片行業僅對容易提取的聚乙二醇和部分碳化硅采取了回收利用措施，對提取的聚乙二醇后剩余的大量尾粉料卻是任意堆放廢棄于周邊場地，日積月累不斷增多形成巨大的“粉堆山”二次污染源，這已成為嚴重危害生態環境安全而切片企業又無力自行消化解決的一個嚴峻問題，也是整個切片行業長期以來一直希望解決的一個重大技術課題。據檢測:在切片企業周邊排棄堆放積壓的大量尾粉料實質上是切割晶體硅錠時產生的硅粉末廢料和部分碳化硅的混合物，它的主要成分為高純單質硅和碳化硅，具有高載能、強還原的物質特性。這種具有高載能強還原的尾粉料卻正是冶金企業可用于生產冶煉鉻鐵合金的一種優質硅原料。能否回收利用晶體硅切片行業堆積廢棄的“粉堆山”晶硅資源來并用于冶煉鉻鐵合金的生產原料呢?經檢索:迄今為止，在國內外冶金文獻資料中均未查閱到有關“回收晶體硅切割廢粉料用作冶煉鉻鐵合金產品”的相關報道，這正是本發明想要解決的一個技術課題。
【發明內容】
[0003]本發明的目的旨在提出一種利用晶體硅切割廢粉料作還原劑冶煉鉻鐵合金的生產方法，它能有效解決晶體硅切片行業因大量尾粉料造成的環境污染問題，又為冶煉鉻鐵合金開發了一個巨大的具有高儲能強還原性的硅資源原料寶庫并探索出了一個冶煉鉻鐵合金的全新的生產方法。
[0004]本發明的目的是通過如下技術方案來實現的:
一種利用晶體硅切割廢粉料作還原劑冶煉鉻鐵合金的生產方法，其特征在于:它依次按以下步驟進行，
①備取原料:按下述重量份配比計量稱取物料， 鉻礦原料1份，
晶體硅切割廢粉料 0.03—0.30份，
上述“絡礦原料”是指符合冶煉鉻鐵合金工藝入爐技術指標的一種或多種鉻礦混合物；上述“晶體硅切割廢粉料”是指對多晶硅、單晶硅切片作業所產生的切割砂漿廢料進行回收得到的硅粉末廢料；
②入爐冶煉:將按重量份配比計量稱取的物料輸入鐵合金冶煉礦熱爐內，按冶煉鉻鐵合金要求的操作規程進行冶煉作業；
③出鐵澆鑄:對冶煉合格的液態鐵合金進行扒除爐渣作業后，將鐵水澆注于錠模內，待冷卻后進行精整作業去除夾帶爐渣，即可制得鉻鐵合金產品。
[0005]為更好地實現本發明的目的，在“備取原料”的步驟中，它是按下述優化的重量份配比計量稱取物料，
鉻礦原料1份，
晶體硅切割廢粉料 0.20—0.30份。
[0006]更進一步地說，在“備取原料”的步驟中，它是按下述進一步優化的重量份配比計量稱取物料，
鉻礦原料1份，
晶體硅切割廢粉料0.25份。
[0007]—種利用晶體硅切割廢粉料作還原劑冶煉鉻鐵合金的生產方法，其特征在于:它依次按以下步驟進行，
①備取原料:按下述重量份配比計量稱取物料，
鉻礦原料1份，
晶體硅切割廢粉料 0.03—0.30份，
焦炭0.03—0.22份，
上述“絡礦原料”是指符合冶煉鉻鐵合金工藝入爐技術指標的一種或多種鉻礦混合物；上述“晶體硅切割廢粉料”是指對多晶硅、單晶硅切片作業所產生的切割砂漿廢料進行回收得到的硅粉末廢料；
②入爐冶煉:將按重量份配比計量稱取的物料輸入鐵合金冶煉礦熱爐內，按冶煉鉻鐵合金要求的操作規程進行冶煉作業；
③出鐵澆鑄:對冶煉合格的液態鐵合金進行扒除爐渣作業后，將鐵水澆注于錠模內，待冷卻后進行精整作業去除夾帶爐渣，即可制得鉻鐵合金產品。
[0008]為更好地實現本發明的目的，在“備取原料”的步驟中，它是按下述優化的重量份配比計量稱取物料，
鉻礦原料1份，
晶體硅切割廢粉料 0.15—0.25份，
焦炭0.05—0.15 份。
[0009]更進一步地說，在“備取原料”的步驟中，它是按下述進一步優化的重量份配比計量稱取物料，
鉻礦原料1份，
晶體硅切割廢粉料0.20份， 焦炭0.10份。
[0010]為更好地實現本發明的目的，在“備取原料”與“入爐冶煉”之間還有“粉料壓球”的步驟，它是將計量稱取的晶體硅切割廢粉料放入攪拌機內，按晶體硅切割廢粉料重量的5%—20%稱取水泥放入攪拌機內，再按晶體硅切割廢粉料重量的5% —10%加水后進行攪拌作業制成混合料;將混合料送入強力壓球機內進行壓制造球作業，即制得球狀物料，控制球狀物料的直徑為15—50mm。
[0011 ]實現本發明目的的有關技術理論依據如下:
現行火法冶煉鉻鐵合金的基本原理是在電能作用下將鉻礦冶煉成高溫熔融狀態，以焦炭為還原劑對鉻礦中的鉻和鐵氧化物進行還原反應制得鉻鐵合金產品。本發明依據晶體硅切割廢粉料中的高純單質硅、碳化硅具有高載能強還原的特性，有目的地利用晶體硅切割廢粉料(主要成分是高純單質硅、碳化硅)作為冶煉鉻鐵合金的還原劑原料，將晶體硅切割廢粉料全部或者部分替代焦炭、硅石作為還原劑及增硅造渣劑直接參配于鉻礦原料中進行入爐冶煉作業，在高溫熔融狀態下由晶體硅切割廢粉料中的高純單質硅、碳化硅對鉻礦中的鉻和鐵的氧化物進行還原反應，即可制得鉻鐵合金產品。由于晶體硅切割廢粉料中的高純單質硅、碳化硅具有高載能的特性，它與鉻和鐵的氧化物進行還原反應會釋放出大量的反應熱，能極大地降低冶煉鉻鐵合金的單位電耗，對金冶金行業開展節能減排降耗工作有顯著的技術效果。
[0012]本申請人經過較長時期的試用表明:晶體硅切割廢粉料確是一種可用于冶煉鉻鐵合金的極佳還原劑原料。在現有冶煉設備技術條件下，利用晶體硅切割廢粉料來替代焦炭作為還原劑直接參配于鉻礦原料中進行入爐冶煉作業，完全可以制得質量優良的鉻鐵合金
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[0013]本發明具有如下突出的實質性特點和顯著進步:
本發明的關鍵核心點在于:本發明的關鍵核心點在于:它是將具有高載能、強還原特性的晶體硅切割廢粉料全部或者部分替代焦炭還原劑和硅石造渣劑直接配入鉻礦原料中，按照現行裝備工藝進行生產操作即可制得合格的鉻鐵合金產品。它既為冶金行業生產冶煉鉻鐵合金找到了一個高載能的還原劑原料，又能大規模地消化解決晶體硅切片行業因切割廢粉料長期積壓堆放存在污染環境的問題。本發明具有工藝技術簡捷易于掌握、工人生產操作方便、回收利用硅資源節能降耗效果好和降低鉻鐵合金生產成本的突出優點。經試用表明:本發明確實具有顯著的社會環保效應和重大的經濟效益，在冶金行業和太陽能新能源行業中很好的推廣應用前景。
【具體實施方式】
[0014]
實施例一:用晶體硅切割廢粉料全部替代焦炭冶煉鉻鐵合金的實施方式
一種利用晶體硅切割廢粉料作還原劑冶煉鉻鐵合金的生產方法，它依次按以下步驟進行:
①備取原料:按下述重量份配比計量稱取物料，
鉻礦原料1000kg，
晶體硅切割廢粉料300kg。
[0015]上述“鉻礦原料”是指符合冶煉鉻鐵合金工藝入爐技術指標的一種或多種鉻礦混合物；
上述“晶體硅切割廢粉料”是指對多晶硅、單晶硅切片作業所產生的切割砂漿廢料進行回收得到的硅粉末廢料。
[0016]②入爐冶煉:將按重量份配比計量稱取的物料輸入鐵合金冶煉礦熱爐內，按冶煉鉻鐵合金要求的操作規程進行冶煉作業。
[0017]③出鐵澆鑄:對冶煉合格出爐的液態鐵合金經扒除爐渣后，將鐵水澆注于錠模內，待冷卻后進行精整作業去除夾帶爐渣，即可制得合格的鉻鐵合金產品。
[0018]實施例二:用晶體硅切割廢粉料全部替代焦炭冶煉鉻鐵合金的實施方式一種利用晶體硅切割廢粉料作還原劑冶煉鉻鐵合金的生產方法，它依次按以下步驟進行