工业硅冶炼的操作方法及出炉、炉况、浇注等详细步骤
来源:矿热炉 | 作者:荣泰感应科技-中频电炉厂家 | 发布时间: 2022-09-27 | 204 次浏览 | 分享到:
工业硅冶炼时的操作方法

工业硅冶炼时的操作方法如下:


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高温冶炼


冶炼工业硅与硅铁相比,需要更高的炉温,生产硅含量大于95%以上的工业硅,液相线温度在1410℃以上,需要在1800℃以上高温冶炼。此外,由于炉料不配加钢屑,所以SiO2还原热力学条件恶化,破坏SiC的条件也变得更加不利。由此产生三个结果:其一是炉料更易烧结;其二是上层炉料中生成的片状SiC积存后容易使炉底上涨;其三是Si和SiO高温挥发的现象更加显著。为此,在冶炼过程中必须做到:


1)控制较高的炉膛温度。


2)控制Si和SiO挥发。


3)使SiC的形成和破坏相对平衡。


为了提高炉温,减少Si和SiO的挥发损失,基本上应保持SiC在炉内平衡。在具体操作中必须千方百计地减少热损失,基本上保持或扩大坩埚。


在工业硅生产中,采用烧结性良好的石油焦,有利于炉内热量集中,但料面难以自动下沉。与小电炉生产75硅铁相似,可以采用一定时间的焖烧和定期集中加料的操作方法。


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正确的配加料


正确的配加料是保证炉况稳定的先决条件。对于小电炉生产工业硅来说,更应强调这一点。正确配比应根据炉料化学成分、粒度、含水量及炉况等因素确定,其中应该特别注意还原剂使用比例和使用数量,正确的配比应使料面松软又不塌料,透气性良好,能保证规定的焖烧时间。炉料配比确定后,炉料应进行准确称童,误差应不超过0.5%,均匀混合后入炉。


炉料配比不准或炉料混合不均都会在炉内造成还原剂过多或缺少现象.影响电极下插,缩小“坩埚”,破坏正常冶炼进行。


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沉料捣炉


在工业硅生产中采用烧结性良好的石油焦,炉料中不配加钢屑,因而炉料更易烧结。所以冶炼工业硅炉料难以自动下沉,一般需要强制沉料。当炉内炉料焖烧到规定的时间时,料面料壳下面的炉料基本化清烧空,料面也开始发白发亮,火焰短而黄,局部地区出现刺火塌料,此时应该立刻进行强制沉料操作。沉料时,先用捣炉机从锥体外缘开始将料壳向下压,使料层下塌。然后用捣炉机捣松锥体下脚,捣松熟料就地推在下塌的料壳上,捣出的大块黏料和死料推向炉心,同时铲净电极上的黏料。沉料时高温区外露,热损失很大,因而,沉料捣炉操作必须快速进行。


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炉料形状和焖烧提温


沉料捣炉完毕后,应将混合炉料迅速集中加于电极周围炉心地区,使炉料在炉内形成一平顶锥体,并保持一定的料面高度。不准偏加料,一次加入新料数量相当于lh左右的用料量。


新料加完后,进行焖烧,焖烧时间控制1小时左右,焖烧和定期沉料的操作方法,有利于减少热损失,提高炉温和扩大“坩埚”。


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扎透气眼


集中加料时,大量生料加入炉内,可能使反应区温度略有下降。因而在加料前期,炉温较低,反应进行得缓慢,气体生成量不会太多。在焖烧一段时间后,炉温迅速上升,反应趋于激烈,气体生成量也将急剧增加,此时为了帮助炉气均匀外逸,有必要在锥体下脚“扎眼透气”。


石油焦具有良好的烧结性能,集中加料焖烧一段时间后,容易在料面形成一层硬壳,炉内也容易出现块料,为了改善炉料的透气性,调节炉内电流分布,扩大“坩埚”,除扎眼透气外,还应用捣炉机或钢棒松动锥体下脚严重的部分炉料。至于彻底的捣炉,则在沉料时进行。6


炉况正常的标志及不正常炉况的处理


电炉生产工业硅,炉况容易波动,较难控制,闪此必须正确判断炉况并及时处理。和生产75%硅铁一样,影响炉况的因索是很多的,但是在实际生产中,影响炉况最主要的因素还是还原剂用量。还原剂用量不当会使炉况发生急剧变化。一般来说,炉况变化通常反应在电极插入深度、电流稳定程度、炉子表面冒火情况、出铁情况及产品质量波动情况等几方面。


1)炉况正常的标志是电极深而稳地插入炉料,电流电压稳定,炉内电弧响声稳而低,料面冒火区域广而均匀;炉料透气性好,料面松软而且有一定的烧结性,各处炉料烧结程度相差不大,焖烧时间稳定,基本上无刺火塌料现象;出铁时炉眼好开,流头开始较大,而后均勻变小,产品质量稳定。


2)不正常炉况的处理。原料含水量波动,还原剂质量变化,称量准确程度较差,操作不当等各种因素,均会影响实用碳量,炉子出现还原剂不足或过剩现象。


炉子还原剂过剩的特征是料层松散,火焰变长,火头大多集中于电极周围,电极周围下料快,炉料不烧结,“刺火”塌料严重,电极消耗慢,炉内显著生成SiC,锥体边缘发硬,电流上涨,电极上抬。当还原剂过剩严重时,在电极周围窄小区域内频繁“刺火”塌料,其他地区的料层发硬,不吃料,坩埚大大缩小,热量高度集中于电极周围,电极高抬,热损失严重,电弧声很响,炉底温度严重下降,假炉底很快上涨,铁水温度低,炉眼缩小,有时其至烧不开炉眼,被迫停炉。


为消除还原剂过剩现象和及时扭转炉况,在还原剂过剩不严重时,可在料批中减少一部分还原剂,同时配以积极的炉况维护,即可使炉子恢复正常。在还原剂过剩严重时,应估计还原剂过剩程度,而后采取集中添加硅石或在炉料中添加硅石的方法处理。作为临时措施,硅石添加量必须严格把握以防形成大量炉渣。集中添加硅石,可在较短时间内破坏SiC和增大炉料电阻,促使电极稳定下插,逐渐扩大“坩埚”,扭转炉况。


炉子还原剂不足的现象是料面烧结严重,透气性差,吃料慢,火焰短小而无力,刺火严重。缺碳前期,电极插入深度有所增加,炉内温度有所提高,铁水量反而增多,打开炉眼时,炉眼冒白火,铁水有过热现象。缺碳严重时料面发红变硬,电流波动,电极难插,刺火成亮白色火舌,呼呼有声,难以消除,电极消耗显著增加,炉眼发黏难开,铁水量显著下降。


为了消除还原剂不足现象,一般应追加还原剂。还原剂不足不严重时,为迅速改善料层透气性,可在料批中添加一部分木炭。还原剂严重不足时,除在料批中添加木炭外,在沉料和捣炉时应添加不易烧损的石油焦,以有效消除还原剂不足现象。此外,为保持炉况稳定,减少热停炉是必要的。


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出硅和浇注


1)出硅。炉内积存有一定量的硅液后,为防止影响炉况,应及时打开眼出硅。出硅时热量损失大,故出硅次数不宜过多。6000KV•A左右电炉,2〜3h开一次炉;2000KV•A左右的电炉,3〜4小时开一次炉。


炉眼用石墨棒烧开,在正常情况下,出硅过程需20分钟左右即可完成。在双电极单相电炉中,利用石墨棒将炉眼烧穿时,首先流出来的是积存在出铁门附近空洞内的硅液。“坩埚”底部的硅液,由于距离炉眼较远,在外流过程中,很容易封住炉口。为顺利完成出硅仟务,石墨棒烧穿器必须一边烧一边出硅。或者用木杆或竹杆通扩炉眼,以便硅液顺利流出。


2)堵炉眼出硅完毕后,用烧穿器或木杆把炉眼烧圆,然后迅速堵眼,堵眼材料为焦炭粉、水和少量石墨粉调和成的锥形泥球。堵眼应迅速准确,泥球应填实,堵眼要保持一定深度,一般达炉墙内壁。炉眼堵好后外口余为200〜300mm或者先用块状工业硅及夹渣硅填入炉眼空洞,而后用碎工业硅堆成斜坡将炉眼封住。


3)浇注。工业硅的渣硅密度相差不大,为了防止硅液夹渣影响质景和造成浪费,在硅液冲击处应放一个由石墨棒堆成的挡渣框,以利于硅液和炉渣分离。