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1、2.1工业硅生产操作、生产过程示意图原料23图3-3丄业硅生产的物流过程示意图二、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一烟气回收工业硅精炼微硅粉浇铸破碎2.1工业硅生产操作2.1工业硅生产操作S02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%1
2、00kg硅石所需固定碳量固定碳量=100*2*碳的相对原子质量 /SIO2的相对分子质量=100*2*12/(28+32) =40 (kg)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：低灰分煤二32： 68,损失系数K二12硅石：木炭：低灰分煤二100：(40*0.32/(C木炭固(1K木):(40*0.68/ (C 煤固(1K煤)=100：(40*0.32/(0.70* (1-0.12) ) ) :(40*0.68/(0.615* (1-0.12) ) ) =100： 21： 51 c木炭固木炭中的固定碳 C
3、 低灰分煤中的固定碳K木木炭的损失系数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.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岀，没 有暗色烧结部分，气体由小孔排岀；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 和原米斗消耗相适应；E.电极的电流负荷稳定。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，加新料，在电极周围形
4、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吋进入反应圮璃，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。早期遇炉用木棒进行，现在已大多使用半 自劫或全自劫*盛户机。电炉正常运行时，只有当炉料在炉膛上部已被很好 者出现形成“刺火孔”的迹象时，才实 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。加料可适当多些，以增大气体喷 出的阻力。电极周围形成椎体是连续
5、熔炼所必需的条件之一。2.2工业硅生产工艺溜劝締加极。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彖。B.电极周围料面椎体正常，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.岀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。大型三相电炉用加料管附以加料机
6、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圮竭区是电炉温度 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2.2X业硅生产工艺1.熔炼时的炉膛结构Ill,niziniVWIV图3-2冶炼炉反应区域情况示意 (1) T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) LE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
7、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、C02、02、CH4、H2,含有大量粉尘，主要是 Si02,是造成硅损失的主要原因。(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， 之后基本固是。防止熔炼产物破坏炉衬 和保证热量集中粒反SKo(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
8、X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。口由一根电极拉弧、熔 体硅、炉底、熔体硅、电弧、另一根电极。 12从电极侧表面经炉料到另一电极的侧表面和电极。 13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，口应 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工业硅生产工艺(3)操作人员的经验典型操作：捣炉完成、加料、运行、新 捣炉。捣炉时机：白烟、刺火，烟温指示，大 曰坐I里为习料。捣炉准则：电极周围腾出空间加入新料, 捣炉要轻。作业简述工业硅的生产流程。工业硅冶炼炉冶炼过程中可分为那几个 区域？