工業(yè)硅冶煉要素

工業(yè)硅冶煉的三大要素張效和 2023/9/8一、原料是根底；二、設(shè)備是保障；三、工藝是關(guān)鍵；一、原料是根底：上可以通過熱分解、復(fù)原劑復(fù)原和電解等方法生產(chǎn)。合金的各種元素與氧的親和力很大，少數(shù)元素的高價(jià)氧化物除外，其余氧化2023℃以上才能分解，這樣高的溫度在實(shí)際生產(chǎn)中會帶來很多困難，因此沒有任何一種合金是用熱分解法制去的。而多承受復(fù)原劑復(fù)原法。復(fù)原劑復(fù)原法就是利用適當(dāng)?shù)膹?fù)原劑把硅合金元素從氧化物〔礦石〕中提取出來。冶煉不同的礦石〔礦石中含的微量元素不同〕需要不同的復(fù)原劑，按所用復(fù)原劑的種類來劃分，硅合金復(fù)原過程可分為固體碳熱復(fù)原、金屬熱復(fù)原?！驳V石中含的微量元素不同〕需要不同的復(fù)原劑，但冶煉實(shí)質(zhì)一樣，可用一通式表達(dá)：zWxOy+nyC=xzW+yCnOz0〔△G＜0〕，吉布斯自由能又叫吉布斯函數(shù)，〔Gibbs0〔△G＜0〕，吉布斯自由能又叫吉布斯函數(shù)，〔Gibbsfreeenergy,GibbsenergyorGibbsfunction;alsoknownasfreeenthalpy〕是熱力學(xué)中一個重要的參量，G表示，它的定義是：G=U TS+pV=H TS，U是系統(tǒng)的內(nèi)能，T是溫度(確定溫度，K)，S是熵，p是壓強(qiáng)，V是體積，H是焓。吉布斯自由能的微分形式是：dG= SdT+Vdp+μdN，是化學(xué)勢，也就是說每個粒子的平均吉布斯自由能等于化學(xué)勢。也C對氧的親和力必需大于被復(fù)原的合金對氧的親和力。同時也為復(fù)原劑的選取制定了規(guī)章：1.1復(fù)原劑的選擇G~T關(guān)系圖〔吉布斯自由能圖〕，各種氧化物的離解-生成反響可以用通式表示：2We+O2=2WeO都存在△G=A+CT。CO、H2C。由吉布斯自由能圖可的反響的△G隨溫度上升而降低，因而C作復(fù)原劑時，有一些復(fù)原生成的成是允許的。2.2 選擇性復(fù)原石中帶入的雜質(zhì)在冶煉過程中生成熔點(diǎn)、堿度適宜，并且流淌性良好的爐渣，出路后便于進(jìn)展?fàn)t渣與硅分別操作。這樣冶煉的主要任務(wù)是把握好爐渣成分、熔點(diǎn)和流淌性等，通過對爐渣的掌握來掌握好硅的成分及質(zhì)量，但其冶煉本質(zhì)仍舊是氧化物礦石被復(fù)原的過程。為了得到所需要的硅合金成分，正確的掌握復(fù)原劑的用量及適宜的冶煉溫度〕格外重要，這要應(yīng)用選擇復(fù)原的原理，利用肯定數(shù)量的的客觀規(guī)律存在于整個冶煉生產(chǎn)之中。G~T關(guān)系圖〔吉布斯自由能圖〕可以看出；在幾種氧化物、P2O5、MnO、SiO2、AL2O3、MgO、CaO等〕原料中，復(fù)原度大的FeOP2O5MnO、SiO2、AL2O3、等在復(fù)原劑參加量缺乏時，大局部未被復(fù)原而留在渣中。關(guān)系圖分析得出以下規(guī)律1、 的復(fù)原劑，對熔體中全部氧化物的復(fù)原是同時進(jìn)展的。只是氧化物，復(fù)原速度快，復(fù)原量多。如：冶煉硅時原料中帶入FeO、P2O5、MnO、SiO2、AL2O3、MgO、CaO等雜質(zhì)，盡管有的氧化物含量很少且很穩(wěn)定，但仍能被復(fù)原一局部，硅中必定含要AL、Ca、Mg等。2、復(fù)原劑對多種氧化物的復(fù)原是有選擇性的。安排于復(fù)原度大的氧化物加而降低。為了充分發(fā)揮選擇復(fù)原的作用，復(fù)原劑用量不能過多。3、通過掌握復(fù)原劑用量來掌握各種氧化物的復(fù)原程度以得到預(yù)定的合金的氧化物之間的安排差異不大了，兩種氧化物則不簡潔分開了。4、 復(fù)原劑對各種氧化物的安排差異與復(fù)原溫度有關(guān)，且隨溫度上升而變小。各種氧化物的分解壓隨溫度降低而降低；各氧化物之間的分解壓差隨溫度降低而增大。所以溫度越低，選擇復(fù)原的效果越好；溫度越高，選擇復(fù)原的效果越差。例如：冶煉硅45、硅65、硅75、硅90、硅，爐溫不同而每千克硅所消耗的礦石、復(fù)原劑一樣，帶入的P2O5、AL2O3、MgO、CaOP2O5復(fù)原度大，所以AL2O3、MgO、CaO卻由于生產(chǎn)某種產(chǎn)品的溫度不同，復(fù)原程度也不一樣。硅45爐溫低，、MgO、CaO被復(fù)原量相對削減，產(chǎn)品中AL、Mg、Ca硅、硅90、99硅中的含量低。所以高高產(chǎn)品中的AL、Mg、Ca比低硅產(chǎn)品中要高。5、 氧化物在熔體中的活度成正比。因此在鐵合金冶煉中常用來氧化物的復(fù)原。例如：在富錳渣中承受酸性渣操作，目的是MnO的復(fù)原。這就是利用酸性渣中的二氧化硅與氧化錳結(jié)合成多的硅酸錳，降低了氧化錳〔MnO〕的活度，使MnO的分解壓，MnO被復(fù)原的量削減，降低了錳進(jìn)入高磷合金的損失量。二、設(shè)備是保障：生產(chǎn)需要設(shè)備，礦熱爐又稱電弧爐或電阻爐，其工作特點(diǎn)是以電能分為小電爐〔≤12500kv.A〕、中電爐〔≤25500kv.A〕、大電爐〔≥25500kv.A〕。爐系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)、安全防護(hù)體系、煙氣余熱回收及發(fā)電工藝系統(tǒng)。工業(yè)硅生產(chǎn)是連續(xù)生產(chǎn)方式，所以從開頭設(shè)計(jì)時就要考慮排解各種影響連續(xù)正常生產(chǎn)的不利因素。變壓器的選擇：〔1〕.變壓器功率確實(shí)定壓器功率打算的，其它參數(shù)則依據(jù)變壓器功率打算。這是選擇方法之一。變壓器功率計(jì)算公式： S=QW/24TcosφK1K2K3S 冶煉產(chǎn)品需要的變壓器額定容量，kv.AQ 該產(chǎn)品設(shè)計(jì)的年產(chǎn)量，t/a;W 產(chǎn)品單位電耗，kw.h/t；T 330~340d/a；cosφ---0.9左右；K1 電源波動系數(shù)，0.95~1.00；K2 變壓器功率利用率系數(shù)1.0；K3-----0.91~0.95；〔2〕電極直徑確實(shí)定電極直徑計(jì)算： D=(4I/πj)1/2D 徑，cmI 電極電流，kAj--------電極電流密度，A/c㎡極心園極心園的計(jì)算：D心=(4P/πq)1/2D心 極心園直徑；cm；P 電爐功率，kw;q 冶煉產(chǎn)品單位功率,kw/㎡；把持系統(tǒng)〔把持筒、把持器、銅瓦、煙罩〕、短網(wǎng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)、出爐系統(tǒng)、成品裂開系統(tǒng)、上料系統(tǒng)、環(huán)保系統(tǒng)等系統(tǒng)的安全運(yùn)行格外重要；所以在前期設(shè)計(jì)是肯定要論證原理上的合理性，在建設(shè)時期必需嚴(yán)監(jiān)管，制定科學(xué)的監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)制度削減生產(chǎn)中的修理次數(shù)及熱停爐時間；為以后順當(dāng)生產(chǎn)保駕護(hù)航。①、把持系統(tǒng)：在高電流、高溫、強(qiáng)磁場下工作，必需要保證水冷卻及絕緣、隔磁；并要便利檢修作業(yè)。②、短網(wǎng)系統(tǒng)：是電爐供電的關(guān)鍵系統(tǒng)，大電流、高溫、強(qiáng)磁場，必需要保證水冷卻及絕緣、隔磁，并盡量做到三相阻抗一樣。③、液壓系統(tǒng)：負(fù)責(zé)著銅瓦壓緊保證向路內(nèi)牢靠供電；還肩負(fù)著電極升、降及抱緊，所以必需要安裝集中掌握并要便利檢修作業(yè)。④、水循環(huán)系統(tǒng)：是對處于高溫條件下工作的電爐構(gòu)件進(jìn)展冷卻的80~100mg/L50mg/L，進(jìn)水溫300.3MP10℃左右。⑤、出爐系統(tǒng)：是電爐的關(guān)鍵部位，出爐系統(tǒng)工作是否正常對冶煉過承有很大的影響。因此必需要正確使用和維護(hù)好出爐系統(tǒng)。⑥、成品裂開系統(tǒng)：保養(yǎng)維護(hù)好裂開設(shè)備，嚴(yán)禁產(chǎn)生在裂開時對產(chǎn)品有二次污染。⑦、上料系統(tǒng)：是保證電爐正常生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，配上料必需準(zhǔn)確準(zhǔn)時。⑧、環(huán)保系統(tǒng)：必需保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，削減污染物排放，提高熱力利用率?！补に噮?shù)、電氣參數(shù)、爐膛參數(shù)、熱動力進(jìn)展科學(xué)配置，細(xì)心設(shè)計(jì)、配套計(jì)算并將成套計(jì)算值結(jié)果供給應(yīng)生產(chǎn)技術(shù)部門。三、工藝是關(guān)鍵：很抓“四平衡”的冶煉，操作不放手。加強(qiáng)搗爐，料面、料位、料型的有效掌握，嚴(yán)控有效工作端及爐面刺火。、由于碳質(zhì)原料中的揮發(fā)形態(tài)是游離態(tài)，沒有適當(dāng)準(zhǔn)確的分析方法，所以不能明確確定，單從揮發(fā)元素來看是些脂肪族飽和物。嚴(yán)格配拌料操作：先將硅下到配料皮帶——精煤均撒——方可均勻掩蓋木屑備用。、必需適時搗爐，做到快速有效。堅(jiān)持深搗——淺搗——徹底搗循環(huán)操作。嚴(yán)格壓料，和大翻料不正常操作。嚴(yán)控停電搗爐。、必需堅(jiān)持單相操作和“三同時”〔同時搗爐，同時拔料，收料和同時加料〕嚴(yán)禁空燒等待三一樣時塌料后才操作的現(xiàn)象。、必需堅(jiān)持用拔料鏟拔料收料，實(shí)現(xiàn)悶熟燒生。確保小料口外2塊以上的爐殼耐火磚。、加料操作在確保不偏料。少偏料的前提下，成團(tuán)參加，不要分散。堅(jiān)持加料“三步法”操作，第一步哪兒刺火就往哪兒點(diǎn)加，其次步，調(diào)整生料層的厚度，第三步，調(diào)整出饅頭梅花型的料面。、必需堅(jiān)持料位高度的有效掌握，第一個月低于爐口平臺200mm100mm運(yùn)行，第三個月平行爐口平臺運(yùn)行，第四~100—300mm以下運(yùn)行。、有效掌握塌料頻繁，過燒欠燒，正常掌握每班每相塌料搗爐2-4次。(9)、嚴(yán)禁靠大電壓，高負(fù)荷、用重料以及外加硅石挖產(chǎn)能，所謂下電極行為。、確保爐料的燒結(jié)性能適中，不要過強(qiáng)，亦不要過弱。、堅(jiān)持爐眼暢通排渣，確保爐眼沒燒上、燒下，左歪右斜。保證爐眼足夠的深度，有肯定壓力的爐氣排出。定時開眼出爐。、提高、加強(qiáng)配電操作責(zé)任和業(yè)務(wù)技能。實(shí)現(xiàn)穩(wěn)、平、高兩頭小、中間大的配送電原則，依據(jù)