工业硅生产操作

1、2.1工业硅生产操作一、生产过程示意图2.1工业硅生产操作二、操作要点1.配料：各种原料的称量和混匀过程称为配料。小型电炉，人工操作，称量，铁锹混匀，添加。大型电炉，生产配比，计算机输入数据，下料称量，布到水平带，皮带输送。配料影响产品质量、原料单耗、产品成本。三个比例：还原剂组分比、原料计算比例、实际配料比例。2.1工业硅生产操作硅石水洗筛分低灰分煤、石油焦木块、木炭等称量配料电炉熔炼工业硅精炼浇铸破碎烟气回收微硅粉2.1工业硅生产操作SO2石油焦烟煤木炭2.1工业硅生产操作 原料比例计算 SiO2+2C=Si+2CO SiO2 100% 100kg硅石所需固定碳量 固定碳量=100*2*碳

2、的相对原子质量/SiO2的相对分子质量=100*2*12/（28+32）=40（kg)2.1工业硅生产操作 木炭水分7%，挥发20%，灰分3%，木炭固定碳70%； 低灰分煤水分4%，挥发分32%，灰分2.5%，固定碳61.5%。 木炭：低灰分煤=32：68，损失系数K=12 硅石：木炭：低灰分煤=100：（40*0.32/（C木炭固（1-K木）：（40*0.68/（C煤固（1-K煤）=100：（40*0.32/（0.70*（1-0.12）：（40*0.68/（0.615*（1-0.12）=100：21：512.1工业硅生产操作 C木炭固-木炭中的固定碳 C-低灰分煤中的固定碳 K木-木炭的损失

3、系数 K煤-低灰分煤的损失系数 实际生产 原料水分、电气参数、操作等，差异，调整某一还原剂 实际配料比 称量工作极为重要2.1工业硅生产操作 2.加料捣炉 （1）加料 工业硅熔炼是连续过程，加料时注意保持炉膛上部规定的料面水平。加料方法。 A.电极深而稳地插入炉料内； B.气体经炉膛上部整个有效表面均匀冒出，没有暗色烧结部分，气体由小孔排出； C.炉料沿炉膛上部的整个有效截面下落； D.熔体硅液的出炉正常，出炉量与规定的电能和原料消耗相适应； E.电极的电流负荷稳定。2.1工业硅生产操作 加料间断进行，总量根据额定产能确定。避免加料过重，前一批熔尽，加新料。加料前，捣下旧料，预热料扒到电极周围

4、，加新料，在电极周围形成椎体。正常熔炼，加料量、电能消耗量、放出熔体硅量一致。 （2）捣炉 为保证需要的炉料适时进入反应坩埚，要通过捣炉强制炉料下沉。在实际生产中，加料和捣炉是结合进行的。早期捣炉用木棒进行，现在已大多使用半自动或全自动捣炉机。 电炉正常运行时，只有当炉料在炉膛上部已被很好加热以后或者出现形成“刺火孔”的迹象时，才实施捣炉沉料。2.1工业硅生产操作 A.捣炉作业一般是一个电极区一个电极区地依次进行。 B.捣炉前先定好捣杆运行方向，捣炉时捣杆切勿触碰电极。 C.捣杆抽回后，马上把被撬散的热料堆到电极周围，并在整理好的料面上加上新料。加料应均匀，对易产生刺火处要先加料。加料可适当多

5、些，以增大气体喷出的阻力。 电极周围形成椎体是连续熔炼所必需的条件之一。2.2工业硅生产工艺 工业硅是在单相或双向电炉中冶炼。容量大于5000KVA的三相电炉使用石墨电极或碳素电极。 传统电炉炉体固定，近年来开始使用旋转炉体。旋转炉体可减少电能消耗3%-4%，提高了电炉生产率和原料利用率，减轻炉口劳动强度，不需炉口料面扎眼透气，改善料面操作过程。 电气参数通常不变，电压80-190V，电流为35000-100000A，以致数十万安培。 炉口料面操作特征 A沿整个炉口料面冒出均匀的气体，不存在黑色的烧结区域，没有局部气体喷出，炉料均匀下沉，没有大量塌料和刺火现象。2.2工业硅生产工艺 B.电极周

6、围料面椎体正常，中心炉料比周围炉料下降快，整个料面冒出黄色火焰。 C.电极深而稳地插入炉料中。 D.出硅时液态炉渣常伴硅液，出硅后期出硅口喷明亮的黄色火焰。 E.电能消耗稳定 F.配料按实际电能消耗精确进行。2.2工业硅生产工艺 大型三相电炉用加料管附以加料机加料，机械加料效果较好。 操作应减少硅挥发增加最大熔化炉料的数量，电极插入深而稳，炉气冒出均匀、透气良好。 在每根电极下部形成的坩埚区是电炉温度最高的区域，在那里硅被还原的最多，炉料在电极附近融化。2.2工业硅生产工艺 1.熔炼时的炉膛结构2.2工业硅生产工艺 （1）I区为炉料预热区 炉料加入，上升炉气加热。中心部位700-800度，电极

7、附近1000度，外围400度。水分100度-200度蒸发掉，化学结合水400度排除。 （2）II区为反应区 部分电极周围空间及电极下部空腔。 炉料沉落，强烈加热。下部电弧区温度可达4000度，物料 转化为气态。氧化硅被碳还原生成大量气体，以较大压力向上排出，生成的硅和熔渣流到炉底，物料体积缩小，形成自由空间，被上面下来的另一些炉料填充。反应中产生的气体经炉膛料面逸出，主要成分：CO、CO2、O2、CH4、H2，含有大量粉尘，主要是SiO2，是造成硅损失的主要原因。2.2工业硅生产工艺 （3）III区为形成炉膛结壳的死料区 烧结状态物料及少量SiO2构成 大修或新启动电炉开炉后几天内形成，之后基

8、本固定。防止熔炼产物破坏炉衬和保证热量集中在反应区。 （4）IV区为熔炼产物和炉底死料区 反应区下部炉底，由熔炼产物和炉底死料构成，主要为没有还原的硅、钙、铝和镁的氧化物构成。 各区之间无明显界限。2.2工业硅生产工艺 （2）熔炼时的电流分布 电流流经路线大致分为三部分。I1由一根电极拉弧、熔体硅、炉底、熔体硅、电弧、另一根电极。 I2从电极侧表面经炉料到另一电极的侧表面和电极。 I3从电极侧表面、炉料、电炉侧部碳砖、炉底碳块、另一侧侧部碳砖、碳料、电极侧表面、电极。 为提高生产率和热能利用率，反应区能量应集中，I1应尽量大，电极拉弧端与炉底电阻相对要小，所以应深埋电极。 理解基于非直接定性观测和体系化学性质一般知识。2.2工业硅生