Põhiprotsess metallilise räni valmistamiseks mikroränipulbri abil1. Tooraine ettevalmistamine
- Valige peamiseks tooraineks kõrge puhtusastmega mikroränipulber (ränidioksiidtuhk). Mikroränipulber sisaldab tavaliselt umbes 85-98% ränidioksiidi (SiO₂) ja vähesel määral lisandeid.
- Valige õige kogus redutseerivat ainet, nagu koks, naftakoks või pulbristatud kivisüsi, need materjalid võivad kõrgel temperatuuril reageerida ränidioksiidiga, et tekitada redutseerimine.
Põhiprotsess metallilise räni valmistamiseks mikroränipulbri abil2. Reaktsiooni põhimõte
Reaktsiooni valem: SiO2+2C→Si+2CO
- Reaktsiooniks kasutage elektriahju või kõrge temperatuuriga redutseerimisahju (näiteks elektrikaarahju või induktsioonahi). Elektrikaarahjud tekitavad tavaliselt kõrgeid temperatuure elektrivoolude kaudu ja tagavad süsinikelektroodide kaudu redutseerimisreaktsioonideks vajaliku kõrge temperatuurikeskkonna.
- Reaktor peaks taluma kõrgeid temperatuure ja tagama sobiva atmosfääri kontrolli, tavaliselt lämmastiku- või argoonikaitsega, et vältida oksüdatsiooni.
- Mikroränipulber ja redutseerija (nagu naftakoks) segatakse teatud vahekorras ühtlaseks ja laaditakse reaktorisse.
- Redutseerimisreaktsioonis kõrgel temperatuuril reageerib ränidioksiid (SiO₂) mikroränipulbris redutseerija süsinikuga, moodustades ränimetalli (Si) ja süsinikdioksiidi (CO) gaase.
- Reaktsiooni käigus sadestub saadud metalliline räni põhja, samal ajal kui gaas süsinikdioksiid väljutatakse läbi ahju katuse.
- Pärast reaktsiooni lõppemist tuleb metallist räni ahjus jahutada, mis tavaliselt võtab aega mõnest tunnist kuni ööpäevani, olenevalt reaktsiooni suurusest ja ahju korpusest.
- Jahutatud metallist räni tahked ained eemaldatakse ning mehaaniliselt purustatakse ja sõelutakse, et eraldada puhtam metallist räni.
- Edasine rafineerimine (nt peitsimine või füüsiline sorteerimine) eemaldab väikese koguse lisandeid (nt alumiinium, raud, kaltsium jne), et parandada metallilise räni puhtust.
Põhiprotsess metallilise räni valmistamiseks mikroränipulbri abil6. Kõrvalsaaduste kõrvaldamine
- Reaktsiooni käigus tekkiv süsinikdioksiid juhitakse välja gaasikogumissüsteemi kaudu. Selles protsessis tekkivat CO₂ saab keskkonnareostuse vähendamiseks töödelda gaasi puhastamise või ringlussevõtuga.
- Kõrvalsaadused, nagu kivisöe tuhk ja räbu, tuleb samuti nõuetekohaselt kõrvaldada või ringlusse võtta.