硅电炉冶炼工艺

硅电炉冶炼工艺 3.3.1工艺流程

冶炼工艺原则上分为原料制备、电炉还原熔炼、产品精整包装、烟气除尘净化四部分。

原料制备包括进厂块状原料的破碎筛分，入炉合格料计量配料和混料。电炉还原熔炼含电炉加料、炉料还原熔炼、出铁、硅铁铸锭等过程。铸锭后硅铁经人工破碎、清理残渣、计量包装入库。含尘烟气净化后排空，收集的硅粉人工包装入库。

3.3.2工艺简述

设计采用固定式三相矿热电炉还原熔炼的传统工艺生产硅75。矿热电炉为半敞口式，石墨电极，碳质炉衬。

生产工业硅的进厂原料有硅石、焦丁、精洗烟煤、木片等。硅石采用一次破碎、一次擦洗筛分，焦顶采用一次破碎、一次筛分，精洗烟煤也采用一次破碎、一次筛分工艺。破碎后的原料经筛分后除去少量的细粒级部分，用人工手推车送入精矿车间。

按照配料计算结果，将硅石、焦丁、精洗烟煤、木片等进行人工称量配料，混合均匀后用手推车送至电炉熔炼车间，再用电动单梁起重机提升至电炉操作平台，加入电炉中。

电炉采用集中加料、小批调整火焰加料，每班沉料4～5次，每炉冶炼时间为2小时。出炉后彻底捣炉，先加木片，盖热料，再集中加盖新料，进行焖烧提温。

出炉时，用石墨棒的烧穿器进行开眼，熔体直接流到浇注包中再进行铸模，自然冷却后人工破碎去渣精整，装桶包装，入库贮运。

熔炼过程产出的含尘烟气，经收尘系统净化除尘，净化后的烟气经引风机送如烟囱排入大气。

屑

气

水 源

化尾气

图3-1 工艺流程图

3.4 冶金计算 3.4.1硅石耗量

按硅石含SiO 298.6%计算，每消耗一吨硅石所产生的铁合金进行计算，冶炼的物料平衡见表3-5，冶炼热平衡见表3-6。（还原剂按焦炭计算，在生产中可以采用部分精制烟煤和木片）

表3-5 物料平衡

3.5 原燃料消耗

单位产品原燃料消耗见表3-7，年消耗量见表3-8。 表3-7 单位产品原燃料消耗

3.6 主要设备选型

全厂年工作日为330天，原料破碎、筛分系统为一班作业，电炉、精整系统为三班作业。

3.6.1破碎机

表3-8 年消耗量

采用一台PE150×250型复摆颚式破碎机，最大给矿粒度为125 mm ，排矿口调节范围为10～40 mm，处理量2～5 t/h。

3.6.2振动筛

还原剂破碎后采用一台SZZ400×800型单层自定中心振动筛进行筛分，处理量为12 t/h。

3.6.3圆筒擦洗机

破碎后的硅石进入圆筒擦洗机除掉碎石和泥土选用φ600×1800mm 圆筒擦洗机一台，处理能力为：18 t/h。

3.6.4电炉变压器

根据设计规模年产75硅铁5000 t ，年作业时间为330天，变压器容量：

P =

Q ⨯A

24⨯330⨯Cos ϕ⋅k 1⋅k 2⋅k 3

式中：P ——变压器额定容量，kvA ； Q ——产品设计的年产量，取5000 t/a； A ——产品单位电耗，取8540 kwh/t；

Cos φ——电炉功率因数，取0.92； k1——电源波动系数，取0.98； k2——变压器功率利用系数，取1.0； k3——变压器时间利用系数，取0.95。 按上式计算得：

5000⨯8540

P ==6294. 6(kvA )

24⨯330⨯0. 92⨯0. 98⨯1. 0⨯0. 95

计算选用HSSPZ —6300/10矿热电炉用变压器1台。其主要电器

参数为：

型号：HSSPZ —6300/10; 额定容量：6300 kvA； 3.6.5电炉

结晶硅熔炼电炉与其它铁合金生产电炉的结构不尽相同，合理选

择电炉熔池参数决定着结晶硅生产的技术经济指标的优劣。拟采用固定式半封闭水冷三相矿热电炉，电极升降采用双筒卷扬机升降机构，电极把持器采用液压式接触铜瓦。

电炉有关参数为：

工作电压：130伏； 工作电流：27980A ； 石电极直径：电极直径为500 mm； 电极极心圆直径：1700 mm ；

炉膛直径：3700 mm； 炉膛高度：1700 mm； 电流电压比：I 2/V2=27980/130=215； 有功功率： 5796kW ； 极心圆单位面积功率：2555kW.h/m2； 炉壳直径：5600mm ； 炉膛单位面积上的功率：539kW.h/m2。 3.6.6袋式除尘器

袋式除尘器处理烟气温度120℃，烟气静压3000 Pa ，其过滤面积F 为2100m 2，烟气管直径为1300mm 。

选用240ZC600-II-600A 型回转反吹风扁袋除尘器2台，两台并联使用，单台过滤面积1138 m2，两台总过滤面积2276 m2，过滤风速0.9 m/s。 3.6.7引风机

由于烟气温度较高，选用Y4-73-11№14D-6锅炉引风机2台，其中1台备用。转速1450r/min，流量147000 m 3/h，全压3420 Pa ，电机功率为220kw 。

3.6.8起重设备及浇注包

提升物料系统选用一台3 t电葫芦。精整破碎系统选用一台3 t 电动单梁起重机。采用0.5 m3浇注包两个，其中一个备用。

3.6.9铸模与铸模平车

拟采用铸铁铸模或碳素铸模。铸模置于有轨平车上，平车由3 t 卷扬机牵引至精整车间。电炉设计两个出铁口，两套铸模装置，其中一套备用。

3.6.10捣炉机

在炉前设置3台捣炉机。捣炉机进出速度为270 mm/s，进出长度为2800 mm，小车行走速度0.25 m/s，轨距1000 mm，电机功率5.5 kw 。

3.7 冶炼收尘

结晶硅生产过程具有周期循环性，在每个生产周期，包含加料、焖烧、出炉、捣炉等操作，在不同的操作期间，产出的烟气温度、烟气量和烟气含尘浓度都不同。采用袋式除尘器净化高温烟气。烟气经炉顶水冷烟罩汇入烟管，进入火花捕集装置，将未燃尽的带有火花的炭粒收集下来，再进入袋式除尘器，由引风机送烟囱排入大气。