硅電爐冶煉工藝

硅電爐冶煉工藝3.3.1工藝流程冶煉工藝原則上分為原料制備、電爐還原熔煉、產(chǎn)品精整包裝、煙氣除塵凈化四部分。原料制備包括進(jìn)廠塊狀原料的破碎篩分，入爐合格料計(jì)量配料和混料。電爐還原熔煉含電爐加料、爐料還原熔煉、出鐵、硅鐵鑄錠等過(guò)程。鑄錠后硅鐵經(jīng)人工破碎、清理殘?jiān)⒂?jì)量包裝入庫(kù)。含塵煙氣凈化后排空，收集的硅粉人工包裝入庫(kù)。3.3.2工藝簡(jiǎn)述設(shè)計(jì)采用固定式三相礦熱電爐還原熔煉的傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)硅75。礦熱電爐為半敞口式，石墨電極，碳質(zhì)爐襯。生產(chǎn)工業(yè)硅的進(jìn)廠原料有硅石、焦丁、精洗煙煤、木片等。硅石采用一次破碎、一次擦洗篩分，焦頂采用一次破碎、一次篩分，精洗煙煤也采用一次破碎、一次篩分工藝。破碎后的原料經(jīng)篩分后除去少量的細(xì)粒級(jí)部分，用人工手推車送入精礦車間。按照配料計(jì)算結(jié)果，將硅石、焦丁、精洗煙煤、木片等進(jìn)行人工稱量配料，混合均勻后用手推車送至電爐熔煉車間，再用電動(dòng)單梁起重機(jī)提升至電爐操作平臺(tái)，加入電爐中。電爐采用集中加料、小批調(diào)整火焰加料，每班沉料4～5次，每爐冶煉時(shí)間為2小時(shí)。出爐后徹底搗爐，先加木片，蓋熱料，再集中加蓋新料，進(jìn)行燜燒提溫。出爐時(shí)，用石墨棒的燒穿器進(jìn)行開眼，熔體直接流到澆注包中再進(jìn)行鑄模，自然冷卻后人工破碎去渣精整，裝桶包裝，入庫(kù)貯運(yùn)。熔煉過(guò)程產(chǎn)出的含塵煙氣，經(jīng)收塵系統(tǒng)凈化除塵，凈化后的煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)送如煙囪排入大氣。硅石焦丁精制煙煤鋼屑鄂式破碎機(jī)鄂式破碎機(jī)鄂式破碎機(jī)人工挑選沖洗水圓筒擦洗機(jī)振動(dòng)篩振動(dòng)篩污水精礦合格焦合格煙煤合格料循環(huán)水泵沉淀池高位水池硬水軟化器軟水稱量配料取水泵循環(huán)水泵冷卻塔電爐含塵煙氣水源75硅合金火花捕集器鑄模布袋除塵器空氣冷卻煙塵凈化尾氣人工破碎包裝引風(fēng)機(jī)篩分銷售煙囪包裝排空產(chǎn)品銷售圖3-1工藝流程圖3.4冶金計(jì)算3.4.1硅石耗量按硅石含SiO298.6%計(jì)算，每消耗一噸硅石所產(chǎn)生的鐵合金進(jìn)行計(jì)算，冶煉的物料平衡見表3-5，冶煉熱平衡見表3-6。（還原劑按焦炭計(jì)算，在生產(chǎn)中可以采用部分精制煙煤和木片）表3-5物料平衡收入支出名稱重量(kg)%名稱重量(kg)%硅石1000.00051.10合金566.0128.89焦丁512.326.15爐渣37.541.92鋼屑122.86.26粉塵64.403.29電極25.1.27煙氣1290.065.86空氣299.015.26其它1.150.05合計(jì)1959.1100.00合計(jì)1959.10100.00表3-6冶煉熱平衡收入支出名稱熱量（kJ）%名稱熱量（kJ）%電能17218024.279.903氧化物分解15054694.169.864碳氧化成CO4082826.218.947加熱合金15.438硅化鐵與硅酸鹽生成熱217388.61.009加熱爐渣到180080912.20.375爐料帶入熱30440.90.141煙氣帶走熱883398.84.10爐襯損失熱380496.41.766爐口損失熱1632314.57.575冷卻水帶走熱170650.60.792電損失2093240.59.714粉塵顯熱81088.70.376合計(jì)21548679.9100.00合計(jì)21548679.9100.003.5原燃料消耗單位產(chǎn)品原燃料消耗見表3-7，年消耗量見表3-8。表3-7單位產(chǎn)品原燃料消耗名稱單耗(t/t)名稱單產(chǎn)(t/t)硅石1.7660合金1.0焦丁0.905爐渣0.066鋼屑0.217粉塵0.1138電極0.044煙氣2.279表3-8年消耗量名稱理論消耗量(t/a)實(shí)際消耗量(t/a)名稱產(chǎn)量(t/a)硅石8830089200合金5000焦丁45254570爐渣330鋼屑10851090粉塵569電極220220煙氣113953.6主要設(shè)備選型全廠年工作日為330天，原料破碎、篩分系統(tǒng)為一班作業(yè)，電爐、精整系統(tǒng)為三班作業(yè)。3.6.1破碎機(jī)采用一臺(tái)PE150×250型復(fù)擺顎式破碎機(jī)，最大給礦粒度為125mm，排礦口調(diào)節(jié)范圍為10～40mm，處理量2～5t/h3.6.2振動(dòng)篩還原劑破碎后采用一臺(tái)SZZ400×800型單層自定中心振動(dòng)篩進(jìn)行篩分，處理量為12t/h。3.6.3圓筒擦洗機(jī)破碎后的硅石進(jìn)入圓筒擦洗機(jī)除掉碎石和泥土選用φ600×1800mm圓筒擦洗機(jī)一臺(tái)，處理能力為：18t/h3.6.4電爐變壓器根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)模年產(chǎn)75硅鐵5000t，年作業(yè)時(shí)間為330天，變壓器容量：式中：P——變壓器額定容量，kvA；Q——產(chǎn)品設(shè)計(jì)的年產(chǎn)量，取5000t/a；A——產(chǎn)品單位電耗，取8540kwh/t；Cosφ——電爐功率因數(shù)，取0.92；k1——電源波動(dòng)系數(shù)，取0.98；k2——變壓器功率利用系數(shù)，取1.0；k3——變壓器時(shí)間利用系數(shù)，取0.95。按上式計(jì)算得：計(jì)算選用HSSPZ—6300/10礦熱電爐用變壓器1臺(tái)。其主要電器參數(shù)為：型號(hào)：HSSPZ—6300/10;額定容量：6300kvA；3.6.5電爐結(jié)晶硅熔煉電爐與其它鐵合金生產(chǎn)電爐的結(jié)構(gòu)不盡相同，合理選擇電爐熔池參數(shù)決定著結(jié)晶硅生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的優(yōu)劣。擬采用固定式半封閉水冷三相礦熱電爐，電極升降采用雙筒卷?yè)P(yáng)機(jī)升降機(jī)構(gòu)，電極把持器采用液壓式接觸銅瓦。電爐有關(guān)參數(shù)為：工作電壓：130伏；工作電流：27980A；石電極直徑：電極直徑為500mm；電極極心圓直徑：1700爐膛直徑：3700mm；爐膛高度：1700電流電壓比：I2/V2=27980/130=215；有功功率：5796kW；極心圓單位面積功率：2555kW.h/m2；爐殼直徑：5600mm爐膛單位面積上的功率：539kW.h/m2。3.6.6袋式除塵器袋式除塵器處理煙氣溫度120℃，煙氣靜壓3000Pa，其過(guò)濾面積F為2100m2選用240ZC600-II-600A型回轉(zhuǎn)反吹風(fēng)扁袋除塵器2臺(tái)，兩臺(tái)并聯(lián)使用，單臺(tái)過(guò)濾面積1138m2，兩臺(tái)總過(guò)濾面積2276m3.6.7引風(fēng)機(jī)由于煙氣溫度較高，選用Y4-73-11№14D-6鍋爐引風(fēng)機(jī)2臺(tái)，其中1臺(tái)備用。轉(zhuǎn)速1450r/min，流量147000m3/h，全壓3420Pa，電機(jī)功率為2203.6.8起重設(shè)備及澆注包提升物料系統(tǒng)選用一臺(tái)3t電葫蘆。精整破碎系統(tǒng)選用一臺(tái)3t電動(dòng)單梁起重機(jī)。采用0.5m3.6.9鑄模與鑄模平車擬采用鑄鐵鑄?；蛱妓罔T模。鑄模置于有軌平車上，平車由3t卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引至精整車間。電爐設(shè)計(jì)兩個(gè)出鐵口，兩套鑄模裝置，其中一套備用。3.6.10搗爐機(jī)在爐前設(shè)置3臺(tái)搗爐機(jī)。搗爐機(jī)進(jìn)出速度為270mm/s，進(jìn)出長(zhǎng)度