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1、工业硅的冶炼工艺-昌宁立得硅业有限责任公司艾发斌一、工业硅冶炼的原料冶炼工业硅的原料主要有硅石、 碳质还原剂。由于对工业硅 中铝、钙、铁含量限制严格，对原料的要求也特别严格。硅石中 SiO299.0% AI2O3V0.3% Fe2O30.15% CaO0.2% MgOvO.15% 粒度为 1580mm选择碳质还原剂的原则是：固定碳高，灰分低，化学活性 好。通常是采用低灰分的石油焦或沥青焦作还原剂。但是，由于这 两种焦炭电阻率小，反应能力差，因而必须配用灰分低，电阻率大 和反应能力强的木炭（或木块）代替部分石油焦。为使炉料烧结， 还应配入部分低灰分烟煤。必须指出，过多或全部用木炭，不但会 提高产
2、品成本，而且还会使炉况紊乱，如因料面烧结差而引起刺火 塌料、难以形成高温反应区、炉底易开成 SiC层、出铁困难等。对几种碳质还原剂的要求如表1-1所示。表1-1碳质还原剂成分粒度要求名称挥发分/%灰分/%固定碳/%粒度/mm木炭25 30265 753 100木块3150石油焦12 160.582 86013烟煤30碳的原于量 硅的分子量2S-0.857()生产1kg硅需要的硅石量为:硏。2分子量 硅的原子量lx警 2.14(在一般情况下，取木炭的水分为7%挥发分为20%灰分为3% 石油焦水分为3%挥发分为12%灰分为0.5%。因此，木炭的固定 碳量为：C木固=100%-（水分+ 挥发分+灰分
3、）=100%-（7%+20%+3%）=70%石油焦的固定碳量为：C焦固=100%-（水分+ 挥发分+灰分）=100%-(3%+12%+0.5%) =84.5%当确定还原剂组分的使用比例（固定碳化）为木炭：石油焦=70:30时，还应考虑还原剂在炉面有损和飞扬损失，木炭和油焦的损失系数K都设为10%则计算出原料的用量比例为:硅石土木炭:石油焦= 100=40x70%40 x 30%C相(1皿處固(1-KJ40x70%40x30%So% jo%) 845% jo%)-100=4416计算的原料比例可在一定程度上表示出电炉溶炼要求的较准确的配料比例，可作为生产中实际配料的基本依据。但在实际生产 中，由
4、于各种碳质原料，特别是木炭含水率波动很大（有时木炭含水 量可达45%）以及炉子的电气参数、操作情况，出炉和交接班前后各 种因素的变化，致使电记溶炬在某段时间内实际需要的用料与计算 所得的原料比例有一定差异。在实际生产中，是通过增减还原剂中 某种碳质原料（通常是石油焦）来调整这种差异的。也就是对计算的 配料比进行生产调整，产生了实际用的配料比。国内工业硅企业生产中运用这种实际用的配料比分为两个 体系。一个体系是，随时调整实际配料比。即当班工作依据炉况， 可适时调整配料比例，有时每班就可变化三、四次。这样做的好处 是，由于随时调整配料比，因而熔炼过程处于最佳工作状态，某些 故障可消除在萌芽状态，从
5、而获得较好的技术经济指标。但这样做 的首要条件是，工人必须有较高的技术水平和操作经验，能正确判 断炉况，否则如炉况判断不准，会造成愈调愈乱，生产不能稳定进 行。只有生产历史较长，工人技术水平较高的企业才能采用这种可 随时调整的实际配料比。另一体系是，经生产中实际摸索确定计算 的配料比例后，各班工人不能自行变动，在一定时期保持不变。有 时可保持10天或更长时间。只有经过例会和专门研究，才能再次改 变。这样做，虽不便于通过及时调整使熔炼处于最佳状态，但却易 于使炉况保持基本稳定，不容易出现因调整不当造成的运行紊乱。 刚投产不信、工人操作不熟练的企业大都采用这种相对稳定的实际 配料比。1、配制硅铝合
6、金：硅加入铝合金后，可提高合金的强度，增 大抗氧化和耐腐蚀能力，密度 变小，热膨胀系数小，铸造性能好， 合金铸件具有高抗冲击性和高压下的致密性。制做冷轧硅钢片，钢中加入硅后，能大大改善钢的磁性，增大导磁 率，降低磁滞和涡流损失。2、制造高纯半导体：由于硅的熔点高，热稳定性好，禁带宽度 大，资源丰富，制取高纯硅的技术不断提高，硅半导体制成的集成 电路和大型集成电路已应用于各个领域，使用量越来越大。3、制做有机硅：制成硅橡胶、硅树脂、硅油。用工业硅制做硅橡胶：在-700C至2000C范围内保持弹性, 可做高温垫圈及防寒，隔热材料。制做硅树脂：用于生产绝缘漆，耐热温度达 1802000C, 还可用于生产高温涂料。制做硅油：用于高级润滑剂、上光剂、流体弹簧、介电液体等方面，还可加工成无色透明的液体，喷在建筑物上防水。目前工业硅在有机硅行业的应用量越来越广，其用量大有超过硅铝 合金方面之趋势。4、做耐咼温材料和其他材料：制做氮化硅（Si3N4）,可耐热、耐磨、耐腐。制做涂面材料可防氧化。钢件表面渗硅可提高钢件的抗腐蚀性。