工業(yè)硅電爐生產(chǎn)和管理說課材料

1、工業(yè)硅電爐生產(chǎn)和管引用】工業(yè)硅電爐設計、生產(chǎn)管理專家 一朱爾明2011-12-19 18:23:34|分類：默認分類一 |標簽：|字號大中小訂閱本文引用自程士寶 工業(yè)硅電爐設計、生產(chǎn)管理專家_朱爾明9000 15000KVA工業(yè)硅電爐主體設備設計和生產(chǎn)技術管理朱爾明人類社會的進化和發(fā)展一般是以材料為標志，即石器時代、青銅器時代、 鐵器時代。但隨著社會發(fā)展和科學的進步，半導體特別是硅的發(fā)現(xiàn)和應用使我 們的生存條件、社會及生活發(fā)生了革命性變化，甚至超過了以前所有材料時代 所發(fā)生變化的總和，這就是 硅時代'我們生活在 硅時代僅僅只有半個世紀”。 生活中我們的手機、電視機、電腦、數(shù)碼產(chǎn)品，乘坐

2、的飛機、汽車、輪船，航 空領域的衛(wèi)星、飛船、火箭等等，都與硅有關，還有當前炙手可熱的材料名詞 如光伏材料、單晶硅、多晶硅、硅橡膠、硅油、硅樹脂、硅鋁合金等等隨處可 見、不絕于耳。這些與硅有關的材料實際都離不開基礎材料 ？一一工業(yè)硅（金屬 硅）。工業(yè)硅從實驗室研究到規(guī)?；a(chǎn)，是從1938年蘇聯(lián)建成世界第一臺 2000KVA單相單電極電爐工業(yè)硅工廠開始的。隨后法國、日本、加拿大、美 國、挪威和巴西等都相繼建設了工業(yè)硅廠。中國工業(yè)硅生產(chǎn)始于1957年的撫順鋁廠。70年代中期又在貴州遵義和青 海民和建設工業(yè)硅廠。到1989年底，工業(yè)硅電爐總裝機容量已達數(shù)十萬 kVA，最大工業(yè)硅廠年產(chǎn)能力為1萬t。9

3、0年代后期國內(nèi)開始大量建設 6300KVA工業(yè)硅爐，進入 2000年后建設8000 10000KVA的，最近3年開 始大量建設12500 16500KVA的，有幾個規(guī)模大的硅企業(yè)比如云南永昌、河 南昇陽分別引進德馬克和南非技術，建設了容量為25000KVA和39000KVA的工業(yè)硅電爐?？v觀國內(nèi)，雖然工業(yè)硅設備技術和生產(chǎn)水平得到了很大促進和發(fā) 展，但是工業(yè)硅行業(yè)的總體設計技術和工藝管理水平依然參差不齊，認識上也 有很大區(qū)別。這也是為什么在同一個地方，有的廠的設備運行非常正常、各項 指標好，而另一個廠的設備運行狀況和各項指標很不理想的關鍵原因所在。工業(yè)硅行業(yè)有句俗語：原料是基礎，設備是條件，操作

4、是關鍵，管理是保障。下面我就比較普遍的9000 15000KVA工業(yè)硅爐設備、原料、操作、管 理4個方面的一些認識和體會，從設計和生產(chǎn)管理的角度與大家探討學習，相 互交流提高，為中國硅業(yè)蓬勃發(fā)展而努力。、9000 15000KVA工業(yè)硅爐的合理設計任何一種材料的制取都離不開設備，工業(yè)硅也不例外。工欲善其事，必先利其器。” 200葉初，我們通過對9000KVA以上的硅爐的故障問題和操作特 點作了大量數(shù)據(jù)的收集梳理、總結(jié)分析，結(jié)合多年設計和生產(chǎn)管理經(jīng)驗，對以 往的設計和理念做了重大調(diào)整改進和提煉。對新設計和改造的硅爐，在細節(jié)上 下功夫，使設備故障率小于1%，保證長期穩(wěn)定運行，為穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)、節(jié)能降耗

5、創(chuàng)造條件。1、廠房的合理設計重點是保證搗爐機工作時伸縮、旋轉(zhuǎn)自如、空間大；全方位加料無死角； 出爐口寬敞不設立柱；液壓系統(tǒng)所有元件遠離高溫區(qū)；電極庫房（我們一般設 在冶煉跨三樓平臺）、澆鑄車間、精整破碎包裝車間、成品庫獨立分開。廠房 布置有兩種形式：如果電極采用倒三角布置，則選用單臺三相變壓器，盡量靠近爐體但又 與高溫煙氣隔離，可以做到短網(wǎng)最短，而且基本對稱，減少強弱相。主廠房較 低，總體投資較省。（見圖1）圖1工業(yè)硅三相變壓器廠房立面圖如果采用三臺單相變壓器布置，則多一樓層，主廠房增高。整體投資較 高。（見圖2）2、爐襯咼溫區(qū)米用自焙碳磚與半石墨化碳磚結(jié)合的方式，外圍用咼鋁磚、粘土 磚、輕質(zhì)

6、保溫磚，爐孔采用全石墨磚或半石墨質(zhì) 一半碳化硅整體轉(zhuǎn)，可以正常 使用四年不用大修爐襯。筑爐方式一般分為有縫和無縫砌法兩種。有縫法（見 圖3）是傳統(tǒng)砌法，對碳磚的外形幾何尺寸沒有要求；無縫法（和圖4）是近幾年出現(xiàn)的，要求碳磚必須精加工，幾何尺寸要求嚴格。3、電極把持設備一壓力環(huán)電爐容量越大，銅瓦數(shù)量越多，壓力環(huán)結(jié)構(gòu)越復雜。而壓力環(huán)是整個電爐 的核心設備。其設計合理與否，直接影響到連續(xù)生產(chǎn)、甚至電力單耗和產(chǎn)量指 標。因此選用碟形彈簧式不銹鋼壓力環(huán)，設計時考慮到大電流強磁場的影響， 采取了屏蔽磁場的措施來保護碟簧不被磁化發(fā)紅而影響彈性，這樣就做到了免 維護，且抱緊力始終大于10噸，可以做到每塊銅瓦一

7、對一單獨調(diào)整，與波紋管 效果相同。但碟簧這種結(jié)構(gòu)比較簡單，無需在高溫區(qū)設置液壓油路。本設計已 經(jīng)在近30臺電爐上使用，實踐證明了以上優(yōu)點。只要安裝調(diào)整到位，保證銅瓦 與電極之間3.5Kg/cm2以上的接觸壓力，銅瓦是不會打弧的，壓放電極時也不 用松銅瓦。云南德宏、四川和重慶有幾個公司生產(chǎn)運行一年多沒有打過弧，也 沒有換過一塊銅瓦。銅瓦除被刺火燒壞之外，沒有打弧損壞的。（見圖 5）4、電極升降與壓放電極升降系統(tǒng)采用液壓，用單向調(diào)速液壓缸（上升靠油壓，下降靠自 重），電極到爐底自動停止下降，可以保護電極及設備不受損壞；壓放采用液 壓與碟形彈簧結(jié)合的方式（也有采用氣囊結(jié)構(gòu)的），正常生產(chǎn)時彈簧抱緊。液

8、 壓只在需要壓放電極時工作，提高了的可靠性。一套液壓系統(tǒng)做到了電極升降 與壓放、煙囪閥門和搗爐門開關的全部功能，所有動作全部在配電柜臺上按鈕 操作實現(xiàn)。（圖6）5、電爐變壓器采用有充分裕量的殼式變壓器：這種變壓器體積輕，超負荷能力強，只是成本比傳統(tǒng)芯式變壓器略高。因為不少企業(yè)習慣超負荷1030%長期運行，加大電流電壓比，使電極深埋，表面上看爐況較好，電耗有所降低，產(chǎn)量有所增 加。但是超負荷運行使變壓器和短網(wǎng)電阻損耗加大，降低了電效率，功率因數(shù)也同時降低。因此選用變壓器時一定要考慮 30%的裕量，這對冶煉生產(chǎn)是很有 利的！6、短網(wǎng)通常對短網(wǎng)的基本要求是：足夠的有效截面積和載流能力；充分考慮 交變

9、電流肌膚效應和鄰近效應的影響，提高板材導體的寬厚比或管材導體的外 徑和壁厚比；盡可能縮短導體長度、減小導體接觸電阻；避免導體附近鐵 磁物質(zhì)的渦流損失；適當?shù)慕?jīng)濟電流密度；足夠小的感抗值；選用導電 性好的T2銅；降低導體的運行溫度。根據(jù)上述 8項原則，我們設計時一般 取電流密度為：水冷銅管1.53A/mm2,水冷電纜1 1.5 A/mm2，銅瓦與電極 間的接觸面0.01 0.025 A/mm2。我們一般選用外徑為 7080mmT2銅管制 作短網(wǎng)。(1) 如果選用單臺三相變壓器，則采用水冷電纜(圖 7)、水冷銅管短 網(wǎng)。既節(jié)約投資，比傳統(tǒng)的銅排節(jié)約 50%的銅材，超負荷能力又強。倒三角采 用我們首

10、創(chuàng)設計的變壓器八字形出線(圖 8)的短網(wǎng)布置，這樣可以盡可能的 縮短變壓器到爐心的距離。阻抗小，壓降低。(2) 如果選用三臺單相變壓器，則三相對稱，變壓器可以最大限度的靠近 爐心。出線端直接用水冷電纜與銅瓦銅管相連，省去短網(wǎng)。按照已有的設計， 水冷電纜長度基本不超過3米。從理論上講，三臺單相變壓器可以實現(xiàn)分項調(diào)壓，避免強弱相，短網(wǎng)短而 且長度一致。但是從目前多家企業(yè)的運行狀況和生產(chǎn)指標看，三臺單相變壓器 的電爐和單臺三相變壓器相比，并無明顯優(yōu)勢。在云南德宏和保山等地，我們 設計了上述兩種形式的電爐和短網(wǎng)。7、銅瓦（1 ）采用鈦鉻合金鑄造銅瓦，與鍛造銅瓦比具有高溫環(huán)境下變形小、強度 高、成本低的

11、優(yōu)點。而有些鍛造銅瓦存在受熱后易翹曲變形導致打弧燒壞引起 漏水等故障，不得不停爐更換。經(jīng)過測量使用前和使用后燒壞換下的鍛造銅 瓦，其變形量超過5mm。這里面有設計原因，也有制造原因。因此我們在對比 后選擇了鑄造銅瓦。通常只要保證了足夠的接觸壓力，鑄造銅瓦在生產(chǎn)期間很 少甚至沒有打弧，其變形量幾乎為零。（2）如果采用鍛造銅瓦，那么結(jié)構(gòu)上需要重新調(diào)整，銅瓦后面的受力點需 要增加厚度和強度，盡可能減少受熱受力后的變形。目前的鍛造銅瓦背后頂頭 受力處都是加工成凹形，與內(nèi)圓弧接觸面之間的厚度只有50mm左右，然后做一道絕緣，實際上就降低了銅瓦的受力后抗變形能力。如圖5所示的銅瓦結(jié)構(gòu)就不易產(chǎn)生變形。8、半

12、封閉中煙罩從煙罩結(jié)構(gòu)我們可以看出工業(yè)硅設備的發(fā)展狀況。最初設計的煙罩結(jié)構(gòu)多 為高煙罩。很長一段時間內(nèi)，人們普遍認為高煙罩冶煉能耗低。這種意識阻礙 了中低煙罩的發(fā)展。由于國家環(huán)保政策的強制實施，矮煙罩才得到進一步推 廣。但是傳統(tǒng)設計的中、低煙罩結(jié)構(gòu)（如圖 9所示），盡管許多設備隔離在高 溫區(qū)外，而除塵效果卻很不理想，反而加劇了操作環(huán)境的惡化。針對這種情況，我們對煙罩結(jié)構(gòu)作了根本性的調(diào)整（如圖10）。采用我們獨創(chuàng)設計的中煙罩+n型副煙罩形式（也可叫盆式煙罩，即煙罩頂部中間低， 周圍高）。中煙罩頂部中心的骨架和中心蓋板選用不導磁的不銹鋼材料制作， 周圍采取隔磁的措施，有利于降低電磁損耗。畐妝因罩頂部

13、最高可達到4.5米，既吸取了高煙罩排煙能力強，料面溫度低，也吸取了矮煙罩使主要設備遠離高 溫區(qū)的優(yōu)點。通過云南、重慶、四川等多家硅廠的使用，排煙效果相當顯著， 操作環(huán)境大大改善。同時水冷搗爐門開關采用液壓升降，按鈕操作。煙罩周圍 采用水冷墻板里面砌筑耐火磚或打耐火澆注料，降低周圍操作環(huán)境的溫度，減 少熱輻射。目前這種結(jié)構(gòu)的煙罩已被國內(nèi)很多企業(yè)認同并開始廣泛推廣。如果能夠在 25000KVA的電爐上推廣，結(jié)合改進25000KVA電爐煙罩的簾幕結(jié)構(gòu)，那么可 以很大程度上改善車間的高溫操作環(huán)境。9、水路設計水路好比人體的血管，冷卻水好比人體的血液。從生產(chǎn)過程中設備的角度 上講，水比電還重要。因此作為

14、設計和制安人員必須要重視水路的設計和安 裝。水的流速要大于0.8米/秒、壓力大于0.25MPa，且水路在爐內(nèi)高溫區(qū)的流 動長度最多不超過30米，水路截面必須按照這幾個參數(shù)計算設計，保證水流在 水路的任意位置均為紊流，散熱快，且不易沉沙積垢。進出水的開孔位置盡量 堅持低進高出的原則，避免水冷件里的空氣積存影響冷卻效果。在設計或安裝時如果沒有上述要求，很多電爐就會出現(xiàn)高壓蒸汽斷水的故 障，同時結(jié)垢現(xiàn)象異常嚴重。另外循環(huán)進水溫度最好低于 30 C,出水溫度最好低于45 C。如果達不到 要求，需另外增加降溫效果良好的玻璃鋼冷卻塔。10、電極選用在硅冶煉爐中，電極就是心臟，是導電系統(tǒng)的重要組成部分，也是

15、工業(yè)硅 生產(chǎn)中主要的消耗材料之一。一般采用石墨電極或碳素電極。設計時選用電流 密度：石墨電極814 A/cm2，碳素電極56A/cm2 。電極質(zhì)量的好壞，直接影響電爐的正常生產(chǎn)。最好采用規(guī)模較大、質(zhì)量可 靠而且穩(wěn)定、售后服務好的廠家的品牌電極。對電極的基本要求：（1 ）導電性好、電阻率?。ㄊ姌O 8 13Q .m 碳素電極2540.m，電能損失少。（2）熱膨脹系數(shù)小，不易炸裂。（3）灰分、雜質(zhì)含量低，高溫時有足夠的機械抗壓、抗折強度。11、電爐參數(shù)的選擇電爐參數(shù)的確定非常重要，特別是極心圓、電極（如果選用石墨電極則電 極直徑為 960 1050mm為宜；如果選用碳素電極則電極直徑為 1060

16、1100mm為宜）和爐膛直徑，爐膛深度，煙罩高度的確定（具體的計算方法有 很多前輩的資料已經(jīng)表達得很清楚，這里不再贅述）。這些數(shù)據(jù)直接影響到生 產(chǎn)效果和指標。比如12500KVA硅爐，如果選用 960的石墨電極，通常設計 時極心圓直徑按照經(jīng)驗公式得出的極心圓直徑是2400左右。但是在實際運行過程中，因為原材料結(jié)構(gòu)的不同通常極心圓要調(diào)整到在2500以上。比如用大油焦生產(chǎn)，因為油焦的比電阻小，為了使電極深埋， 12600KVA的電爐的極心 圓直徑應該在2500 2800之間。如果是大木炭生產(chǎn)，則極心圓通常在2400 2600之間就能達到比較理想的指標。因此選擇參數(shù)，按公式計算還必須結(jié)合原 材料、生

17、產(chǎn)工藝和實際生產(chǎn)效果，有所變化和調(diào)整。通常12500KVA工業(yè)硅電爐主要設計參數(shù)如下表:序號參數(shù)分類實選數(shù)據(jù)備注1額定容量12500超負荷30%2電極直徑 石墨電極 9601020mm碳電極 1060 1100mm3電極電密 石墨電極8 14 A/cm2碳素極56A/cm24 電極電流 48000 54000A5極心圓直徑25002800mm高焦工藝取上限;木炭工藝取中下限。6爐膛直徑61006300mm7爐膛深度2500 2600mm8銅瓦數(shù)量8塊/相9煙囪直徑2XO 220012、搗爐機的設計搗爐機（包括25000KVA以上電爐配套使用的加料、撥料搗爐機）是工業(yè) 硅生產(chǎn)中重要的必不可少的冶

18、煉輔助設備。搗爐機的設計原則： 可靠的絕緣，特別是用于帶電搗爐，絕緣的合理設計顯得非常重要； 較快的伸縮速度 3540m/min ; 整體強度。搗爐機在工作時處于 500800 C高溫環(huán)境，相比常溫，搗爐 桿的強度會大大降低；如果我們能夠設計出水冷結(jié)構(gòu)的搗爐桿，那么搗爐機的使用壽命將大大延長； 足夠的行程（2.8m以上），可以保證搗爐機的工作范圍，縮小搗爐盲 區(qū)； 足夠的插入和搗爐力量。力量不足，影響搗爐效果。二、工業(yè)硅生產(chǎn)工藝管理好的設計必須有好的管理，二者相輔相成，相得益彰。工業(yè)硅生產(chǎn)從工藝上來講，目前大致分為大木炭工藝、高焦低碳、高焦低 煤工藝、半焦半煤工藝、全焦工藝。隨著木炭的限制，很

19、多內(nèi)地企業(yè)開始采用 高焦低煤或半焦半煤工藝。1、設備管理設備管理是生產(chǎn)管理的支柱，是節(jié)能降耗、穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的基礎。因此如何減 少設備熱停爐時間，提高設備的作業(yè)率；如何制定科學合理的設備管理制度， 就顯得尤為重要，也是我們要重點思考的問題。（1）主體冶煉設備實行作業(yè)率，每個月只給一定的檢修時間。每節(jié)約一個 小時給一定的獎勵；工資的高低與停電時間掛靠，檢修時間越長，工資越低， 反之越高。（2）外圍設備如搗爐機、臺包車、行車實行維修成本管理，控制浪費；檢 修按照工時制度，檢查工作能力和工作狀況。從目前的運行狀況來看，這種制度最大限度的提高了檢修的效率，促使機 修把重點放在了如何預防故障上，也就是由原來的

20、被動維修轉(zhuǎn)變成主動維護。（3）為避免刺火燒壞銅瓦和壓力環(huán)造成漏水停爐檢修，工藝上控制料面， 要求料面與銅瓦下端保持100mm左右的距離。如果發(fā)生漏水停電維修，那么 事故責任分攤。這樣做的目的就是要提高員工的責任意識。從云南某公司的12600KVA硅爐8 10月份的生產(chǎn)產(chǎn)量和設備的熱停爐時 間的對比可以看出：在電力狀況、冶煉操作和原材料不變的情況下，設備作業(yè) 率越高，產(chǎn)量越高。數(shù)據(jù)如下表：2、原料管理(1)硅石的控制尋找優(yōu)質(zhì)硅石、控制硅石雜質(zhì)含量是產(chǎn)品品質(zhì)的基本保證。因此對硅石化學成分要求如下：SiO2>98.5%，F(xiàn)e2O3<0.12%，AI2O3<0.2%，CaOvO.2%

21、。通常硅石中Fe2O3含量x1與產(chǎn)品中Fe含量y1有如下關系: y1=1.866x1+0.212。產(chǎn)品中鋁的含量可通過提高原料標準并進行爐外精煉來控制，而精煉去鋁 只能達到75%左右。通常硅石中AI2O3含量y2與最終產(chǎn)品中雜質(zhì)鋁含量x2有 下面關系：y2=0.847x2+0.095。鈣的含量如果和鋁的含量接近，則對冶煉和爐外精煉是有利的。鈣在冶煉 或吹氧精煉過程中是放熱反應，因此對提高產(chǎn)品質(zhì)量，幫助降鋁有非常好的作 用。精煉除鈣效率可達98%。但是硅石的高抗爆性和良好的還原性能對冶煉也會產(chǎn)生很大影響?？贡?差的硅石，加入爐內(nèi)后，因高溫產(chǎn)生晶形轉(zhuǎn)變，引起體積膨脹而爆裂成細小的 顆粒，這些細小

22、顆粒直接影響爐內(nèi)透氣性，容易導致爐況惡化。有條件的企業(yè) 可以用1500 C的箱式電爐測試硅石的抗爆性。也可以組織少量的硅石入爐試 燒，根據(jù)爐況來判斷其物理性能。據(jù)資料介紹，還原性能和抗爆性好的硅石， 電耗降低212%，原料消耗降低10%左右。云南的昌寧礦就具有良好的物理 和化學雙重性能，所以冶煉指標非常優(yōu)秀。有些企業(yè)用幾種不用性能的硅石按一定的比例混合搭配使用，同樣也取得 了較好的生產(chǎn)和質(zhì)量指標。硅石粒度要求：60 100mm占75%，小于60的占1015%，大于 100 120的占10 15%。硅石的粒度是冶煉的一個重要工藝要求。硅石適宜 粒度受硅石種類、操作狀況以及還原劑的種類等多種因素影

23、響。要根據(jù)具體的 冶煉條件來決定。粒度過大，不能與反應速度相適應，易使未還原的硅石進入 液體硅中，造成渣量增多(如果不能及時排除容易積存造成爐底上漲)，出爐 困難，硅的回收率降低，能耗增大，嚴重時影響正常生產(chǎn)。粒度過小，雖能增 大還原劑的接觸表面，有利于還原反應的進行，但反應過程中生成的氣體不能 順利排出，又會減慢反應速度。同時粒度過小，帶入的雜質(zhì)也會增多，影響產(chǎn) 品質(zhì)量。生產(chǎn)中一般小于5mm的硅石不宜采用。另外還要挑除雜石、沖水洗 凈，做到精料入爐。(2)石油焦石油焦中含有0.1 0.6%灰分，固定碳大于8095%，揮發(fā)分大于3.5 13%。因此可以提高金屬硅的純度，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量。但石

24、油焦的缺點是 比電阻低（一般電阻率 35Q.m，經(jīng)1200 C煅燒后電阻率僅400 500 .m，咼溫下容易石墨化，而且反應活性差。用量偏大時，導致爐況不 好控制，造成爐料不燒結(jié)、刺火嚴重、電耗高、出爐困難。入爐要求：磁選去鐵，粒度 315mm占75%，3mm以下的占10 15%，15 20mm以上的占10%左右。（3）洗精煤上世紀90年代后期，國內(nèi)用精洗煤取代木炭作還原劑生產(chǎn)工業(yè)硅獲得成 功，到本世紀逐漸推廣開來，目前我國完全用煤和石油焦作還原劑的工業(yè)硅生 產(chǎn)廠家占工業(yè)硅總廠家的一半以上?，F(xiàn)在我國還原劑煙煤的灰分含量多在 3%以上，而國外還原劑煙煤的灰分 的含量多在1%左右，采用的化學法精選

25、煙煤，能得到氧化鐵含量低于0.1%的精煤。精煤是很好的還原劑，比電阻較石油焦大，化學活性好，反應能力比較 強。很多企業(yè)基本在大量使用洗精煤，在還原劑中所占比例約1045%。質(zhì)量要求：揮發(fā)份>25 40%，固定碳>55%，灰分<5%（灰分中的 Fe2O3<0.3%，AI2O3<0.7%，CaO<0.4%），粘結(jié)指數(shù)大于 85。磁選去鐵，粒 度215mm。精煤的燒結(jié)性對爐況同樣產(chǎn)生很大影響。燒結(jié)性好的洗煤對燜燒 是極為有利的。（4）木炭和木片木炭的比電阻高，化學活性好，是工業(yè)硅生產(chǎn)最理想的還原劑。但是木炭 資源是非常有限的（目前使用木炭生產(chǎn)的企業(yè)主要分布在云南和

26、黑龍江）。因 此，木片（甘蔗渣、玉米芯、中藥渣、秸稈、竹片、松果等）已成為目前內(nèi)地 企業(yè)進行工業(yè)硅生產(chǎn)的主要原料。但是由于木塊著火點、含碳量都低，實際作 還原劑微乎其微，主要是增加爐料的透氣性和料層的電阻。木塊用量的大小都 對爐況產(chǎn)生影響。木塊用量過大，料層疏松沒有燒結(jié)性，容易導致爐況變壞， 電耗上升。用木炭生產(chǎn)高品位的低鋁、低磷、低硼的化學硅，一般木炭都需要精選過 篩、水洗泥沙。粒度20 100mm。一般用木材切片機直接加工成100mm以下的片狀后混合入爐。如果要生 產(chǎn)低硼低磷的產(chǎn)品，最好是木材去皮。木材同樣需要精選，不能參入泥土等雜 質(zhì)。料比中一般加入1030% o3、冶煉操作管理圖中：1

27、 預熱區(qū)400 1000 °c,n 反應坩堝區(qū)3000 4000 °c,rn 死料區(qū)1500 2200 c,w 熔融硅液區(qū)2000 3000 Co根據(jù)硅的還原冶煉原理：SiO2+2C=Si+2CO實際上工業(yè)硅高溫冶煉反應過程是非常復雜的。但我們一般簡化分析，冶 煉過程會產(chǎn)生三種情況：一是爐料燒結(jié)成塊狀死料；二是上層爐料中生成的片 狀SiC積存后容易促使爐底上漲；其三 Si和SiO高溫揮發(fā)，容易降低硅的回收 率。為此，在冶煉中必須控制 Si和SiO揮發(fā)，提高硅的回收率，保持 SiC的形 成與破壞相對平衡。要達到此目的，必須加強操作細節(jié)管理，也就是下面的6個控制：一控計量誤差；

28、二控外偏加料；三控頻繁塌料生料入坩堝；四控頻繁 搗爐；五控反應區(qū)域；六控敞弧過燒。還有一句順口溜：要想爐況好，別讓弧光跑”。 配料（有些公司配料系統(tǒng)已采用電子監(jiān)控計量統(tǒng)計）。正確的配料是保 證爐況穩(wěn)定的先決條件。正確配比應根據(jù)爐料化學成分、粒度、含水量及爐況 等因素確定，其中應該特別注意還原劑的使用比例和數(shù)量。配比正確，料面松 軟又有一定的燒結(jié)性，透氣性好，火焰均勻，能夠保證相對穩(wěn)定的燜燒時間。 爐料配比確定后，應進行準確稱量，誤差不超過0.5 %，均勻混合后依次整批入爐。爐料配比不準確會造成爐內(nèi)還原劑過多或缺少現(xiàn)象，影響電極下插，坩 堝縮小，破壞正常的冶煉爐況。配碳量與硅回收率一一碳平衡的關

29、系（圖14）:配碳量過剩50%，硅的回收率為0，生成的SiC積存爐底；同理缺碳 50%，SiO不能被吸收，影響SiC的生成與破壞，造成SiO2過剩。正常情況 下，碳和硅石的分子比為2 o高焦低煤的料比（以硅石200kg為基準）一般是：油焦5575kg、精洗 煤 3055kg ;木片 2030kg。 加料。加料的基本原則是均勻入爐。沉料搗爐、推熟料操作完畢后，應 將混勻爐料迅速集中加在電極周圍及爐心三角區(qū)，使爐料在爐內(nèi)形成饅頭形， 并保持一定的料面高度和料層厚度。一次加入混合均勻的新料數(shù)量相當于90分鐘左右的用料量。當爐心沉料不好時，一般是爐心料重或極心圓偏大，可對爐 心加輕料；但當爐心刺火或沉

30、料太快時，一般是極心圓偏小，則對爐心加偏重 料。新料加完后，開始燜燒，燜燒時間控制在 80 100分鐘左右。燜燒和定期 沉料的操作方法，有利于減少熱損失，有利于提高爐溫和擴大坩堝。加料混合不均同樣會造成爐內(nèi)還原劑過多或缺少現(xiàn)象，影響電極下插，縮 小坩堝，使爐況變壞。因原料中采用燒結(jié)性好的精洗煤和石油焦，料面容易結(jié) 殼，難以自動下沉。為減少反應區(qū)熱量損失，擴大 坩堝”，適時搗爐，有利于 爐內(nèi)熱量集中，為此必須采用一定時間的燜燒和定期集中加料的操作方法。集 中加料后，經(jīng)一段時間燜燒，容易在料面形成一層硬殼，爐內(nèi)也容易出現(xiàn)塊 料；同時爐溫迅速上升，反應趨于激烈，氣體生成量急劇增加。此時為了改善 爐料

31、的透氣性，調(diào)節(jié)爐內(nèi)電流分布，擴大坩堝，要用搗爐機或鋼棒松動錐體下 腳和爐內(nèi)燒結(jié)嚴重部位的爐料，幫助爐氣均勻外逸。操作時間一般在加料后30分鐘左右進行。至于徹底的搗爐，則要在沉料時進行。 搗爐。采用石油焦和洗煤爐料時，因其燒結(jié)性好難以下沉，一般需要強 制沉料。當爐內(nèi)爐料燜燒到規(guī)定時間時，料面料殼下的爐料基本熔化燒空，料 面也開始發(fā)白發(fā)亮，火焰短而黃，局部地區(qū)出現(xiàn)刺火塌料。此時應該立刻進行 強制沉料操作。沉料90分鐘以上時，先用搗爐機從錐體外緣開始將料殼向下輕 壓，使料層下塌，而后用搗爐機搗松錐體下腳，搗松的熱料就地推在下塌的料 殼上，搗出的大塊粘料推向坩堝區(qū)，死料排出，同時鏟凈電極上的粘料，沉料

32、 時預熱區(qū)外露，熱損失很大，因而沉料搗爐操作必須有效徹底快速進行。 料面。料面除了圍繞電極堆成 3個饅頭形之外，根據(jù)一次電壓的變化, 料比輕重和料面高低的控制也非常重要。電壓高，料面適當高，料比適當偏 重；電壓低，料面也相應低，料面也相應偏輕。在不調(diào)整極心圓的情況下，這 樣做可以改善爐內(nèi)電流的合理分布和電極的深埋做功。我們以重慶某公司9000KVA工業(yè)硅爐2010年4月和10月的生產(chǎn)數(shù)據(jù)為 例：4月份的一次電壓基本穩(wěn)定在 3538 KV，但是10月份的一次電壓卻極不 穩(wěn)定，在2934KV范圍內(nèi)頻繁波動。但是通過加強料面管理和控制，仍然取 得了比較理想的電耗、產(chǎn)量指標，實際數(shù)據(jù)如下表： 配電在硅

33、冶煉過程中，物理化學變化與電氣制度有著緊密的聯(lián)系。配電操作的 好壞，對冶煉效率有十分重要的影響。一個好的配電工相當于一個副班長。熔 煉過程中，電爐電氣參數(shù)的控制是由配電工作完成的。一般情況下就是控制電 極的埋入深度。電極埋得淺，坩堝上移，表明還原劑過剩，電極附近形成刺 火，電弧聲響亮，硅水發(fā)紅溫度低，流量小，產(chǎn)量低、電耗高。電極埋得深， 如果爐料中還原劑過少，電極將處于較低位置。因為爐料電阻隨著爐料中碳的 減少而增大，電阻增大使電流負荷下降，電極消耗增加，生產(chǎn)率降低。調(diào)節(jié)電 極埋入深度就是改變爐料的電阻值，這是調(diào)節(jié)爐況的最佳手段。當電爐二次電 壓超過一定值后，電弧拉得過長，硅的揮發(fā)損失增多，爐

34、膛上部過熱，刺火嚴 重，熱損失增大。受電極允許電流密度的限制，特別是碳素電極，二次電流也 不能隨意增大。電流電壓的比值，是爐前操作的重要參數(shù)。電流電壓比過小，實際就是二 次電壓過高，電極下不去，刺火嚴重。電流電壓比過大，二次電壓偏低，電極 插入爐料過深，料面發(fā)黑溫度低，生產(chǎn)指標不理想。生產(chǎn)中，只有找到適當?shù)?電流電壓比時，工作電流穩(wěn)定，物料均衡和電極埋入深度平穩(wěn)，才能取得最好 的生產(chǎn)效果。一般電極底端距離爐底距離以 600800mm為宜。調(diào)整工作電壓是調(diào)整電爐、保證生產(chǎn)的重要手段。電爐工作電壓取決于兩 個方面：一是短網(wǎng)結(jié)構(gòu)，要求高的電效率和功率因素，一般要大于0.85以上。二面是爐況，包括爐體

35、設備和生產(chǎn)操作，冶煉中工作電阻的阻值很關鍵，它易 變動，應努力使其穩(wěn)定并趨近最佳值。一般情況，為保證在600° C左右正常的料面溫度，提高電壓。 出爐開眼。因爐眼故障造成停產(chǎn)的比例估計占 30%，因此爐眼的管理維 護至關重要。出爐制度對電爐的技術經(jīng)濟指標有一定的影響。一般采用間斷相 互出爐。出爐時先清出爐口處的碎硅和其他堵眼材料，用燒穿器準確掌握角 度，燒穿爐眼。不要跑偏，更不能燒高或燒低。燒開后，多用木棒捅眼帶渣。三、爐況的判斷處理1、爐況正常的標志 電極深而穩(wěn)地插入爐料，電流電壓穩(wěn)定，爐內(nèi)電弧聲響穩(wěn)而低沉悶聲。 整個料面冒火均勻，爐料透氣性好，料面松軟但又有一定的燒結(jié)性。燜燒 時

36、間穩(wěn)定，基本上無刺火和頻繁塌料的現(xiàn)象。出硅時爐眼好開，流量均勻地 由大變小。產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量穩(wěn)定。2、爐況變壞的調(diào)整處理影響爐況的因素很多，但在實際生產(chǎn)中，最主要的影響因素還是還原劑的 用量。一般來說，爐況變化通常反映在電極插入深度、電流穩(wěn)定程度、料面冒 火情況、出硅情況及產(chǎn)量質(zhì)量波動情況等 5個方面。原料含水量波動，還原劑 質(zhì)量變化，稱量誤差大，操作不當，工作電壓等各種因素，均會影響實際用碳 量，使爐內(nèi)出現(xiàn)還原劑過?；虿蛔悻F(xiàn)象。（1）還原劑過剩（料輕）的表現(xiàn)：料層松散，火焰變長，火頭大多集中在 電極周圍，電極周圍下料塊，爐料不燒結(jié)，刺火”塌料頻繁，電極消耗慢，爐內(nèi)積存SiC，錐體邊緣發(fā)硬，電流

37、上漲，電極上抬。當還原劑過剩時，僅在電 極周圍窄小區(qū)域內(nèi)頻繁刺火塌料，其他區(qū)域的料層不吃料；坩堝縮小，熱量高 度集中于電極周圍，電極上抬，熱損失嚴重，電弧響聲很大，爐底溫度嚴重下 降，假爐底很快上漲，硅水溫度低，爐眼縮小，嚴重時甚至燒不開爐眼，被迫 停爐。在還原劑輕微過剩時，可在料批中減少一部分還原劑，同時加強操作維 護，即可使電爐恢復正常。在還原劑嚴重過剩時，應估計爐內(nèi)還原劑的過剩程 度，而后采取集中添加硅石的方法處理，作為臨時措施，硅石添加量必須嚴格 把握，以防形成大量爐渣，產(chǎn)生石英現(xiàn)象，集中添加配料合理數(shù)量硅石，可在 較短時間內(nèi)破壞SiC和增大爐料電阻，促使電極穩(wěn)定下插，逐步擴大坩堝扭轉(zhuǎn) 爐況。（2）還原劑不足（料重）的表現(xiàn)：料面燒結(jié)嚴重，透氣性差，吃料慢，火 焰短小無力，刺火嚴重。