淺談國內(nèi)大工業(yè)硅爐的冶煉操作

《淺談國內(nèi)大工業(yè)硅爐的冶煉操作》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。

1、33000kv.A工業(yè)硅冶煉的基本原理和一、二氧化碳在冶煉反應(yīng)中的作用是什么?、為什么用硅石、碳質(zhì)材料在礦熱爐中經(jīng)過高溫加熱后,能冶煉出工業(yè)硅？要想知道這個道理首先就要了解冶煉硅工業(yè)所用的各種原料，在各種高溫條件下的變化規(guī)律。冶煉工業(yè)硅主要原料是硅石，硅石中含二氧化硅約98%?二氧化硅很穩(wěn)定，硅和氧之間的親和力很強(qiáng)，不易分離。生產(chǎn)上為了把氧從二氧化硅分離除去，采用在礦熱爐內(nèi)高溫條件下，以碳質(zhì)材料屮的碳奪取二氧化碳屮的氧，而且溫度越高，碳奪取氧的能力隨之增強(qiáng)。這是因為在高溫條件下，碳對氧的結(jié)合能力比硅對氧的結(jié)合力大。可見高溫時有了碳，二氧化硅就不穩(wěn)定了，這時二氧化硅中

2、的氧和碳進(jìn)行反應(yīng)，牛成氣態(tài)的一氧化碳，通過料層從爐口逸出。二氧化硅中的氧被碳奪走后，剩下的形成硅。其中有一定數(shù)量的硅與鐵、鋁、鈣生成化合物。二氧化硅與碳作用其反應(yīng)如下：SiO2+2C=Si+2COf上式是吸熱反應(yīng)，從反應(yīng)式中可知，為了加速反應(yīng)的進(jìn)行，應(yīng)把電極往爐料中插的深些，以提高爐溫，擴(kuò)大坨埸區(qū)，同吋應(yīng)增加料面的透氣性，使一氧化碳?xì)怏w盡快逸出。如果取扎透氣眼，搗爐等措施，均有利于二氧化碳與硅的反應(yīng)加速進(jìn)行，使硅較快地生成。由于冶煉工業(yè)硅中的礦熱爐原材料中有微量的鐵，使二氧化硅的還原反應(yīng)較容易進(jìn)行，這是因為被還原生來的硅與鐵形成硅鐵，于是改善了還原過程的條件,所以鐵

3、越多二氧化硅的還原反應(yīng)越容易進(jìn)行，生產(chǎn)也證明這點，冶煉含硅越低的硅鐵，則其單位電耗越低。如冶煉每噸45硅鐵的電耗，約為4500?4800度,每公斤硅耗電約為11度。冶煉每噸75硅鐵的電耗約為8200-9000度，每公斤硅耗電約為12度。冶煉每噸硅的電耗約為12000?13000度，每公斤硅耗電約13度。從化學(xué)反應(yīng)上說一般認(rèn)為，氧化物中的氧被其他物質(zhì)奪去的反應(yīng)，叫還原反應(yīng)。奪取氧的物質(zhì)，叫還原劑，如碳質(zhì)材料等。依上述工業(yè)硅冶煉原理是還原過程。反應(yīng)過程中，硅石內(nèi)的二氧化硅絕大部分被碳還原之外，其他雜質(zhì)和碳質(zhì)材料帶入的灰分，如氧化鈣（CaO）,五氧化二磷（P205）和三氧

4、化二鋁（AI203）等也被碳還原，其中五氧化二磷絕大部分被還原。各反應(yīng)如下：CaO+C=Ca+COfP2O5+5C=2P+5COfAI2O3+3C=2AI+3COf反應(yīng)中生成的一氧化碳?xì)怏w，從爐口逸出，其他生成物如鈣、鋁和磷等進(jìn)入硅鐵中，因此，要求原料中的雜質(zhì)盡量少，以保證硅鐵的質(zhì)量。在冶煉過程屮有少部分的二氧化硅，三氧化二鋁和氧化鈣等未被還原，而形成爐渣。爐渣成分約含SiO2：30?40%;A1203：45?60%;Ca0：10?20%。此種爐渣熔點約為1600?1700°C.渣量大時，消耗電量增加，同時過粘的爐渣，不易從爐內(nèi)排除，引起爐況惡化。故要采用較好的原料

5、，以減少渣量，降低單位電耗。正常情況下，渣量控制在不大于硅量的百分Z五為宜。以上是硅鐵冶煉基本原理，工業(yè)硅冶煉的基本反應(yīng)如下：SiO2+2C=S汁2COf實際爐內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)比這復(fù)雜?實驗證明氧化物的還原，是由高價氧化物逐步還原成低價氧化物?二氧化硅的述原,在高溫情況下，首先被述原成一氧化硅(SiO)，而后再被還原成硅(Si),其順序是Si02->SiOSi冶煉工業(yè)硅，在1700?1800°C時，將發(fā)牛如下反應(yīng)：SiO2+C=SiO+COf也就是說二氧化碳硅首先被碳還原成一氧化碳，然后再被還原成硅，其反應(yīng)式如下：SiO+C=Si+COT被還原出來的硅，部分的將和二氧化

6、硅作用，又產(chǎn)生一氧化硅，其反應(yīng)式如下:SiO2+Si=2SiO$從上述的三個反應(yīng)式中，可以看到一氧化硅對促進(jìn)冶煉反應(yīng)的進(jìn)行是個重要環(huán)節(jié)。一氧化硅在高溫情況下是以氣體狀態(tài)存在，低溫吋不穩(wěn)定。因此，一氧化硅在爐內(nèi)圮竭屮是氣體，少量的一氧化硅從爐口逸出后，被空氣氧化(SiO+1/202=Si02)而成為二氧化硅，冷卻后呈灰白色，部分凝結(jié)在電極，筒瓦等處。在約為1700°C以上高溫時，大部分的一氧化硅揮發(fā)到碳質(zhì)材料的氣孔中，廣泛地和碳接觸并作用，按第二個反應(yīng)式，還原成硅，少部分的硅在高溫區(qū)與二氧化硅作用，按最后反應(yīng)式又生成一氧化硅，然后又和碳進(jìn)行反應(yīng)，結(jié)果反應(yīng)連續(xù)不斷地進(jìn)行

7、。由此可知，一氧化硅不但是反應(yīng)的中間產(chǎn)物，同時，它可促進(jìn)反應(yīng)加速進(jìn)行。由于一氧化硅在高溫下是氣體，易揮發(fā)而損失掉，尤其當(dāng)塌料或大刺火時，逸出或噴出白色氣體多是一氧化硅。因此，要求及時處理“塌料或大刺火”的現(xiàn)象，否則，將造成一氧化硅的大量損失，減少產(chǎn)量，增高單位耗電。二、反應(yīng)中碳化硅的產(chǎn)生和破壞的原因是什么？冶煉工業(yè)硅時在反應(yīng)中的二氧化硅首先破壞被還原成一氧化硅。部分的一氧化硅氣體在上升過程中與料層中碳質(zhì)材料接觸并作用后，較易牛成碳化硅。其反應(yīng)如下：SiO+2C=SiC+COf冶煉過程中，碳質(zhì)材料加入量過多時，更易產(chǎn)生碳化硅。其反應(yīng)式如下：SiO2+3C=SiC+