RU97100194A

RU97100194A - Способ производства металлического кремния, силумина и алюминия

Info

Publication number: RU97100194A
Application number: RU97100194/25A
Authority: RU
Inventors: Жан Р. Стуберг
Original assignee: Жан Р. Стуберг
Priority date: 1994-06-07
Filing date: 1995-06-02
Publication date: 1999-02-10

Claims

1. Способ непрерывного или периодического производства за одну или несколько стадий в одной или нескольких печах металлического кремния (Si), возможно силумина (сплавов AlSi) и/или металлического алюминия (Al) при заданном режиме в ванне расплавленного во фториде полевого шпата или пород, содержащих полевой шпат, отличающийся тем, что на первой стадии (стадия I) получают высокочистый металлический кремний путем электролиза в ванне с угольным катодом (1), расположенным в верхней части ванны и угольным анодом (3), расположенным на дне ванны, при этом в ходе электролиза на аноде (3) образуется CO₂, который, поднимаясь вверх через ванну, и, контактируя с кремнием, образующимся на катоде (1), способствует удалению загрязнений с получаемых частиц Si, приставших к катоду, и в то же время уносит отделившиеся частицы Si на поверхность ванны, позволяя извлекать металлический Si; на второй стадии (стадия II) получают силумин путем добавления металлического Al в остаточный электролит ванны для восстановления оставшихся Si и Si (IV) и осаждения их в виде силумина; и на второй или третьей стадии (стадия III) получают металлический алюминий путем электролиза после удаления Si на стадии I или после удаления остаточных Si и Si (IV) на стадии II.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что металлический кремний, получаемый на стадии I, извлекают путем удаления обогащенного Si с поверхности ванны, снятия Si, приставшего к катоду, после извлечения катода из ванны, и осаждения Si, находящегося в ванне и на катоде, на дно путем прекращения электролиза, после чего Si удаляют со дна.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что не содержащий Si электролит, оставшийся после стадии I, непосредственно подвергают электролизу для получения металлического алюминия (стадия III).

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на стадии II добавляют алюминий или алюминиевый скрап в количестве, необходимом для получения силумина, с соотношением Si и Al, определенным исходя из стадии I, и электролита, с высоким содержанием Al и низким содержанием Si.

5. Способ по пп. 1 и 4, отличающийся тем, что Al, связанный в силумине избирательно, растворяют с помощью NaOH и отделяют твердый Si, а также тем, что в полученный с высоким содержанием Al раствор добавляют газ CO₂, причем газ CO₂ по меньшей мере частично образуется на аноде на стадии I, в результате чего Al(OH)₃ выпадает в осадок и осажденный Al(OH)₃ преобразуют в Al₂O₃ или AlF₃ известным способом.

6. Способ по пп. 1 и 4, отличающийся тем, что полученный на стадии II электролит с высоким содержанием Al и низким содержанием Si подвергают электролизу на стадии III.

7. Способ по пп. 1 и 4, отличающийся тем, что полученный на стадии II электролит с высоким содержанием Al и низким содержанием Si подвергают электролизу на стадии III после добавления в него Al₂O₃ или AlF₃, полученных в соответствии с п. 5.

8. Технологическая установка для непрерывного или периодического производства за одну или несколько стадий в одной или нескольких печах металлического кремния (Si), возможно силумина (сплавов AlSi) и/или металлического алюминия (Al) при заданном режиме в ванне расплавленного во фториде полевого шпата или пород, содержащих полевой шпат, отличающаяся тем, что содержит по меньшей мере две печи, первую печь для получения металлического кремния (стадия I), содержащую резервуар (8), со стенками (4), изолированными кремнием, анод (3), состоящий из по меньшей мере одного угольного элемента, расположенного на основании резервуара (8), причем вертикальный угольный элемент закреплен на угольном элементе или элементах, образующих анод (3), и покрыт изолирующим материалом, типа кремния, и по меньшей мере один угольный катод (1), расположенный в верхней части резервуара (8) (фиг. 1); на второй стадии (стадия II) во второй печи получают силумин путем добавки металлического Al в остаточный электролит ванны, в результате чего остаточные Si и Si (IV) восстанавливаются и выпадают в осадок в виде силумина; и на второй и на третьей стадии (стадия III) в третьей печи получают металлический алюминий путем электролиза после удаления Si из ванны на стадии I или после удаления остаточных Si и Si (IV) на стадии II.

9. Технологическая установка по п. 8, отличающаяся тем, что вторая и третья печь объединены в единый агрегат с промежуточной разделительной перегородкой, при этом электролит из второй печи передают в третью печь для получения в ней металлического алюминия (рис. 5 а-б).

10. Технологическая установка по п. 8, отличающаяся тем, что вторая и третья печи объединены в единый агрегат с промежуточной разделительной перегородкой, при этом не содержащий Si электролит из первой печи передают в третью печь для получения в ней металлического алюминия.

11. Технологическая установка по п. 8, отличающаяся тем, что первая, вторая и третья печи объединены в единый агрегат с промежуточными разделительными перегородками, и кремний, силумин и алюминий можно получать непрерывно соответственно на стадиях I, II и III путем передачи электролита из первой печи во вторую и из второй в третью.

12. Технологическая установка по п. 8, отличающаяся тем, что анод или аноды (3) выполнены с возможностью замены в виде вертикального угольного элемента (элементов), который (которые) крепится на угольном элементе (аноде) на дне резервуара, так, что его (их) можно удалить из резервуара для установки нового угольного элемента.