工業(yè)硅冶煉及煉硅爐基本知識

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1、工業(yè)硅冶煉及煉硅爐基本知識工業(yè)硅消費增產(chǎn)降耗的措施主要有:1.把握爐況及時調(diào)整料比，堅持適合的C/SiO2分子比，適合的物料粒度和混勻，避免過多SiC生成。2.選擇合理的爐子構(gòu)造參數(shù)和電氣參數(shù)，保證反響區(qū)有足夠高的溫度，合成消費的碳化硅使反響向有力消費硅的方向。3.及時搗煉硅爐，協(xié)助沉料，防止爐內(nèi)過熱，形成硅的揮發(fā)，或再氧化成SiO，減少爐料損失，進步Si回收率。4.堅持料層具有良好的透氣性，可及時排出反響消費的氣體，減少熱損失和SiO大量逸出。一、消費工業(yè)硅的原料冶煉工業(yè)硅的原料主要有硅石、碳素復(fù)原劑。(一)硅石硅石要有一定的抗爆性和熱穩(wěn)定性，其中抗爆性

2、對大爐子很重要，對容量小的爐子請求可略為降低。有些硅石很致密，難復(fù)原，形成冶煉情況不順，經(jīng)濟指標差，很少采用。硅石的粒度視爐子容量的大小不同而異，普通5000KVA以上的爐子，硅石粒度為50-100毫米，且40-60毫米的粒度要占50%以上。硅石要清潔無雜質(zhì)，破碎篩分后，要用水沖洗，除掉碎石和泥土。目前對新采用的硅石在化學(xué)成分、破碎合格以后，還要在消費中試用。經(jīng)濟指標較好，才干長期運用。(二)碳質(zhì)復(fù)原劑優(yōu)選各種不同碳質(zhì)復(fù)原劑，請求固定碳高，灰分低，化學(xué)生動性要好，采用多種復(fù)原劑搭配運用，以到達最佳冶煉效果。冶煉工業(yè)硅所用的碳質(zhì)復(fù)原劑有:石油焦、瀝青焦、木炭

3、、木塊(木屑)低灰分褐煤，半焦和低灰、低硫煙煤等。第8頁石油焦:其特性是固定碳高，灰分低，價錢低廉，并且能使料面燒結(jié)好，但高溫比電阻低，影響電極下插，反響才能差。要選擇固定碳大于82%，灰分小于0.5%、水份穩(wěn)定，動搖不許超越1%，以免影響復(fù)原劑配入量。粒度請求4-10毫米，粒度配合比例要適宜。粉料多燒損大，下部易缺碳，透氣性不好；粒度大數(shù)量多比電阻小，電極易上抬。木塊(或木屑):其性質(zhì)接近木炭，在爐內(nèi)干餾后，在料下層構(gòu)成比木炭孔隙度、化學(xué)生動性更好的木炭。所運用的木塊(或木屑)要清潔無雜物，不許代入泥土等雜質(zhì)。木塊長度不得超越100毫米。褐煤、煙煤：有比

4、電阻、揮發(fā)份高，孔隙度大，化學(xué)生動性好，料面燒結(jié)性強，價錢低廉的特性。揮發(fā)份在料層中揮發(fā)利于料面燒結(jié)和悶燒，而且能夠構(gòu)成疏松的比外表積大，比電阻極大的焦化碳，對冶煉很有利。請求灰分小于4%，粒度小于25毫米，否則不能運用。褐煤性質(zhì)接近木炭，可作木炭的代用品。碳素復(fù)原劑品種不同，即便同種但產(chǎn)地不同性質(zhì)也不相同?？纱钆溥\用，求得更好的經(jīng)濟效益。如運用石油焦60-80%，木炭(或加局部木塊)20%；石油焦60-70%，木炭(或木塊)20-40%，煙煤5-10%搭配運用，效果比擬好。國外采用石英與復(fù)原劑職稱團塊爐料，先焙燒停止復(fù)原，再冶煉工業(yè)硅，使電耗降低到900

5、0Kwh/t以下。二、冶煉原理在工業(yè)硅的消費中，普通以為硅被復(fù)原、煉硅爐中的反響式為SiO2液+2C=Si液+2COT始1933K(1)實踐消費中硅的復(fù)原是比擬復(fù)雜的，從冷態(tài)下爐內(nèi)狀況動身，對實踐消費中爐內(nèi)物化反響停止討論。消費過程中的運轉(zhuǎn)表示大致如下：第8頁爐料入煉硅爐后不斷下降，受上升爐氣的作用，溫度在不斷的升高，上升的SiO有下列反應(yīng)。2SiO=Si+SiO2(2)此產(chǎn)物大部分沉積在還原劑的空隙中，有些逸出爐外。爐料繼續(xù)下降，當降到溫度1773K以上時，有下列反應(yīng):SiOg+2Cs=SiCs+CO(3)SiO+C=Si+CO(4)第8頁SiO2+C=

6、SiO+CO(5)當溫度再升高時有以下反應(yīng):2SiO2+SiC=3SiO+CO(6)在電極下有反應(yīng):SiO2+2SiC=3Si+2CO(7)3SiO2+2SiC=Si+4SiO+2CO(8)爐料在下降的過程中有反應(yīng):SiO+CO=SiO2+C(9)3SiO+CO=2SiO2+SiC(10)在1區(qū)，主要是上升的一氧化硅分解，生成硅和二氧化硅，2、3、4、5區(qū)主要是碳化硅的生成和分解，在5區(qū)由于各種原因碳化硅來不及分解而沉積在爐底。在冶煉中，主要反應(yīng)大部分是在爐底部料層中完成的。碳化硅的生產(chǎn)、分解和一氧化硅的凝結(jié)，又是以爐內(nèi)各維持溫度分布不變?yōu)橄葲Q條件。碳化硅

7、的生成是容易的，而碳化硅的還原要求高溫、快速反應(yīng)，否則碳化硅就沉積到爐底。由此，必須保持溫度區(qū)的穩(wěn)定性。在冶煉操作中，沉料要合適，如過勤、溫度區(qū)穩(wěn)定性差，對冶煉不利。一氧化硅生成，主要是反應(yīng)式(5)、(6)、(8)，冶煉中盡量把一氧化硅留在料層中，因為凝結(jié)過程對硅的生產(chǎn)有重要意義。對硅還原的催化作用問題，多數(shù)認為CaO、CaCl2、BaSO4和NaCl的催化作用略小一些，在1953K時加入1%的CaCl2和在1953時加入3%的CaCl2，催化效果最好，再升溫，效果就不明顯了。加入催化劑，可提高反應(yīng)能力，加速硅的還原。根據(jù)爐內(nèi)反應(yīng)情況可簡要的分為以下幾個反

8、應(yīng)區(qū)域：第8頁(一)爐內(nèi)反應(yīng)區(qū)域1.低溫反應(yīng)區(qū)（T﹤1100℃）S