工业硅生产操作-PPT

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,项目二、工业硅的生产过程,任课教师 常增光,2.1,工业硅生产操作,一、生产过程示意图,2.1,工业硅生产操作,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,工业硅精炼,浇铸破碎,烟气回收,微硅粉,2.1,工业硅生产操作,SO2,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%,100kg,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),2.1,工业硅生产操作,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,=32,：,68,，损失系数,K=12,硅石：木炭：低灰分煤,=100,：（,40*0.32/,（,C,木炭固（,1-K,木）：（,40*0.68/,（,C,煤固（,1-K,煤）,=100,：（,40*0.32/,（,0.70*,（,1-0.12,）：（,40*0.68/,（,0.615*,（,1-0.12,）,=100,：,21,：,51,2.1,工业硅生产操作,C,木炭固,-,木炭中的固定碳,C-,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,2.1,工业硅生产操作,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出，没有暗色烧结部分，气体由小孔排出；,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料消耗相适应；,E.,电极的电流负荷稳定。,2.1,工业硅生产操作,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时进入反应坩埚，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。早期捣炉用木棒进行，现在已大多使用半自动或全自动捣炉机。,电炉正常运行时，只有当炉料在炉膛上部已被很好加热以后或者出现形成“刺火孔”的迹象时，才实施捣炉沉料。,2.1,工业硅生产操作,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熔炼所必需的条件之一。,2.2,工业硅生产工艺,工业硅是在单相或双向电炉中冶炼。容量大于,5000KVA,的三相电炉使用石墨电极或碳素电极。,传统电炉炉体固定，近年来开始使用旋转炉体。旋转炉体可减少电能消耗,3%-4%,，提高了电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象。,2.2,工业硅生产工艺,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.,出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。,2.2,工业硅生产工艺,大型三相电炉用加料管附以加料机加料，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坩埚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,1.,熔炼时的炉膛结构,2.2,工业硅生产工艺,（,1,）,I,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,）,II,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 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,、,CO2,、,O2,、,CH4,、,H2,，含有大量粉尘，主要是,SiO2,，是造成硅损失的主要原因。,2.2,工业硅生产工艺,（,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，之后基本固定。防止熔炼产物破坏炉衬和保证热量集中在反应区。,（,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,工业硅生产工艺,（,2,）熔炼时的电流分布,电流流经路线大致分为三部分。,I1,由一根电极拉弧、熔体硅、炉底、熔体硅、电弧、另一根电极。,I2,从电极侧表面经炉料到另一电极的侧表面和电极。,I3,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，,I1,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，大量塌料。,捣炉准则：电极周围腾出空间加入新料，捣炉要轻。,2.2,工业硅生产工艺,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？,