Основний відновник, який використовується при хімічній виплавці кремнію

Розрізняють нафтовий кокс, бітумінозне та деревне вугілля. Щоб збільшити питомий опір і хімічну активність шихти печі, існують також комбінації газового вугільного коксу, кремнеземного коксу, блакитного вуглецю, напівкоксу, низькотемпературного коксу та деревних блоків. У хімічному складі відновників вуглецю в основному слід враховувати фіксований вуглець, золу, леткі речовини та вологу. Як правило, потрібно, щоб фіксований вуглець був високим, а загальна кількість необхідного відновника зменшується, що призводить до зменшення кількості домішок, що вносяться золою, відповідного зменшення кількості шлаку, зменшення споживання електроенергії та зменшення вмісту домішок в хімічному кремнії. Питомий опір вуглецевих відновників має бути високим, а пористість — високою. Питомий опір шихти в основному залежить від вуглецевого відновника. Відновники вуглецю мають високий питомий електричний опір, хорошу хімічну активність і високу швидкість відновлення кремнію.
Нафтовий кокс має найнижчий вміст золи серед відновників, які використовуються у виробництві металевого кремнію, із вмістом золи 0.17-0.6 відсотків, зв’язаного вуглецю 90-95 відсотків і летких вміст не більше 3,5 відсотків -13 відсотків . Хімічна виплавка кремнію використовує нафтовий кокс як відновник через низький вміст золи, що сприяє підвищенню якості продукції. Однак через низький електричний опір, низьку реакційну здатність, легку графітизацію при високій температурі та високу витрату нафтового коксу, стан печі непросто контролювати, що призводить до відсутності спікання шихти печі, серйозного займання, високого енергоспоживання та труднощі при розрядці.
Деревне вугілля має високий питомий опір і реакційну здатність, а також має низький вміст домішок, що робить його ідеальним відновником для плавлення кремнію, який використовується в промисловій хімії. Однак властивості деревного вугілля, виробленого різними видами деревини, також дуже відрізняються. Зольність лущеного деревного вугілля зазвичай на половину-одну третину нижча, ніж у деревного вугілля з корою, а кора значно впливає на зольність деревного вугілля. Основним компонентом деревного вугілля є вуглець з низьким вмістом золи, зазвичай менше 10 відсотків. Високий питомий опір і хороша хімічна активність. Багаторічна виробнича практика довела, що деревне вугілля є важливою вуглецевою сировиною для задоволення потреб виплавки кремнію в хімії, але джерело деревного вугілля обмежене, і відновники деревного вугілля більше не можна використовувати.
Судячи з ситуації за кордоном, переважна більшість країн більше не використовують деревне вугілля. Багато вітчизняних виробників також провели велику роботу з пошуку і використання замінників деревного вугілля. Практика довела, що серед різноманітних відновників вуглецю бітумінозне вугілля є іншим ідеальним відновником, крім деревного вугілля, з точки зору реакційної здатності та питомого опору.
Характеристиками бітумінозного вугілля є висока стійкість, сильна реакційна здатність і низька зольність бітумінозного вугілля, отриманого шляхом промивання. Вміст золи може досягати приблизно 3 відсотків, вміст Fe2O3 може досягати 0.2-0.3 відсотків, а вміст Al2O3 менше 1 відсотка. Зольність відновника бітумінозного вугілля в Китаї здебільшого перевищує 3 відсотки, тоді як зольність відновника бітумінозного вугілля в інших країнах становить приблизно 1 відсоток. Хімічний метод, який використовувався Радянським Союзом для відбору бітумінозного вугілля, дозволяє отримати чисте вугілля з вмістом оксиду заліза нижче 0.1 відсотка. Функція дерев'яних блоків полягає в тому, щоб підвищити стійкість шару матеріалу, і кількість, що використовується, впливає на стан печі. Надмірне використання дерев’яних брусків призводить до розпушування шарів матеріалу, погіршення умов топки та збільшення споживання електроенергії. Завдяки низькій температурі займання та вмісту вуглецю в дерев’яних брусках їх фактичне використання як відновників є мінімальним.
Домішки у вуглецевій сировині - це в основному зола, яка складається з оксидів. У хімічному виробництві оксиди в золі також необхідно зменшити, що споживає як електроенергію, так і вуглець. Крім того, відновлені домішки все ще змішуються з кремнієвою рідиною, знижуючи міцність кремнію. У виробничій практиці на кожний 1 відсоток збільшення завантаження печі