專利名稱：工業(yè)硅清渣除鈣裝置及其精制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金精煉技術(shù)領(lǐng)域。
礦熱爐熔煉工業(yè)硅是無(wú)排渣生產(chǎn)的，由于沒有排渣技術(shù)，致使硅產(chǎn)品質(zhì)量下降。因硅石、木炭，石油焦，煙煤和電極中的各種氧化物，在硅的熔煉過(guò)程中，大都不能完全被還原。未還原的氧化鋁，氧化鈣等便與氧化硅一起形成熔渣。這種熔渣有的可能積聚在一起冷凝后形成大小的熔渣塊，破碎時(shí)很難清除;另一些熔渣則變成僅在顯微鏡下才能看到的顆粒，和硅混雜在一起，成為硅中的微粒雜質(zhì)，降低了硅的質(zhì)量。這種熔渣在正常情況下生產(chǎn)一噸工業(yè)硅的生成量約為25-30公斤，其組成列表。
熔渣的化學(xué)組成%
生成熔渣的數(shù)量和組成與熔煉過(guò)程所用的原料、還原劑、電極等的種類、數(shù)量及操作情況等密切相關(guān)，并隨這些條件的變化而變化。
國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局于1991年10月5日發(fā)布GB2881-91《工業(yè)硅技術(shù)條件》1992年6月1日實(shí)施。例如A級(jí)硅產(chǎn)品要求含硅量不小于99.3%，含鐵不大于0.4%，含鋁不大于0.2%，含鈣量不大于0.1%。但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，鋁與鈣和其他氧化物很難得到控制和清除。這些熔渣嚴(yán)重影響硅的純度和結(jié)晶結(jié)構(gòu)。同時(shí)，對(duì)生產(chǎn)原材料來(lái)源也產(chǎn)生了局限性和約束性。
為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高一級(jí)品率，擴(kuò)大原料來(lái)源，人們通常采用通氯氣精煉法，向熔體硅中通入氯氣可除掉硅中鈣。具體做法是把爐內(nèi)的熔體硅流入保溫包中，當(dāng)硅面高度達(dá)三分之一時(shí)，擰開氯氣罐閥門，氣壓為2.5～3公斤，氯氣經(jīng)導(dǎo)管和中間鉆有Φ200mm孔的石墨棒導(dǎo)入熔體硅中，氯氣從石墨棒下孔噴出，以氣泡的形式經(jīng)過(guò)熔體硅后逸出，通氣時(shí)間為20～40分鐘左右，當(dāng)認(rèn)為氯化的產(chǎn)品達(dá)到要求時(shí)，就可以從熔體硅中提出石墨棒，然后關(guān)閉氯氣罐閥門，將保溫包的硅倒進(jìn)錠模冷卻，即完成精制過(guò)程。
這種通氯氣除鈣法有如下缺點(diǎn)氯氣是劇毒品，使用不方便，不安全因素高;在氯化反應(yīng)中造成空氣污染;由于氯氣與硅反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，使硅液溫度迅速下降，造成硅液凝固粘包，致使硅產(chǎn)品回收率下降8%左右;經(jīng)過(guò)氯氣除鈣后的產(chǎn)品，如受潮之后產(chǎn)品則產(chǎn)生氧和變質(zhì);氯化設(shè)備投資大，每套投資需10萬(wàn)元左右;氯化成本高，噸產(chǎn)品需要費(fèi)用40元左右;硅中其他氧化物不能得到清除。
本發(fā)明的任務(wù)是發(fā)明一種，不需氯氣，不用保溫，不會(huì)粘包，沒有污染的精煉裝置及其精制方法，達(dá)到清渣，除鈣的效果，從而提高產(chǎn)品的純度和結(jié)晶結(jié)構(gòu)，提高了等級(jí)率。
本發(fā)明選用石墨坩堝或用碳素和耐火材料砌筑而成的一種硅液濾清包，這種濾清包其外殼是鋼板或鑄鐵制成的，它是園桶型的，包內(nèi)部上大下小倒園臺(tái)型，包底部具有流水孔，它外殼中心偏上方二邊各有半軸裝置供上下翻轉(zhuǎn)及抬杠之用。濾清包整體可以移動(dòng)，它是除渣、除鈣主要設(shè)備裝置，是盛過(guò)濾劑和吸附劑(木炭、穩(wěn)草灰)。其規(guī)格大小和技術(shù)要求，可根據(jù)冶煉爐的生產(chǎn)能力，產(chǎn)量而定。例如1800KVA電爐，使用400?！?00＃石墨坩堝即可。
本發(fā)明選用木炭作為吸附劑，而木炭顯著的物理性質(zhì)，就是能夠吸附大量氣體和微粒，它可以凈化某些氣體和液體。木炭是疏松多孔多管型的結(jié)構(gòu)，它具有吸附硅液中的微粒和渣質(zhì)物的功能。
本發(fā)明使用稻草灰作為吸渣劑，稻草灰具有彈性好、收縮力強(qiáng)、比重輕、能浮于硅液面部，而對(duì)硅沒有化學(xué)反應(yīng)，又能很好地使鋁、鈣和非金屬夾渣物積聚成一團(tuán)，它的吸渣聚結(jié)功能是自重1～2倍，是非常理想吸渣劑。
具體方法和流程為選擇疏松多孔木炭，將木炭水份烤干，要求粒度30mm～100mm左右，將合格木炭裝在濾清包底部五分之三高，再使用剛燒好的稻草灰把濾清包裝十分之九滿為好;將濾清包安裝在冷卻錠模面部支架上，將爐內(nèi)的硅液流入濾清包中，在出硅水期間應(yīng)連續(xù)不斷地往濾清包中燒稻草，用木棍經(jīng)常翻動(dòng)包中稻草灰，硅液經(jīng)稻草灰層和木炭層又從濾清包底部的流水孔流入冷卻錠模中冷卻。即完成精制過(guò)程。
采用上述裝置和方法，在正常生產(chǎn)條件下使用單個(gè)濾清包，進(jìn)行一道(次)過(guò)濾就可以達(dá)到產(chǎn)品的技術(shù)要求。但由于某種原因，產(chǎn)品含雜質(zhì)增加，單個(gè)包一道(次)精制未能達(dá)到要求時(shí)，也可以一次同時(shí)使用二個(gè)同樣的濾清包，將二個(gè)包進(jìn)行上下串連以雙層排列裝置。硅液由上包過(guò)濾后再流入下包，進(jìn)行雙包二道(次)精制法，這樣使產(chǎn)品更加純潔。
利用本發(fā)明裝置和精制方法，就可以大量地減少硅中的氧化物和雜微粒，從而同時(shí)減少硅中的鈣和少量鋁。由于采用過(guò)濾方法和使用木炭、稻草灰做吸渣劑，其設(shè)備投資僅2千多元，比用氯氣方法每套可節(jié)省9萬(wàn)多元，精制成本每噸可省30多元，由于不用氯氣操作方便，安全同時(shí)沒有廢氣污染，由于不粘包可增加硅產(chǎn)品的回收率8%左右，從而提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
權(quán)利要求
1.一種工業(yè)硅清渣除鈣精制裝置的濾清包，由鋼制外殼、耐溫內(nèi)襯和二支半軸組成，其特征在于內(nèi)襯采用石墨坩堝、用耐火材料砌筑的，包缸內(nèi)徑上大下小，包底部有流水孔。
2.一種工業(yè)硅精制方法中所用的吸渣劑，其特征在于使用木炭，稻草灰作為吸渣劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的濾清包，其特征在于外殼中心偏上方二邊各有一支半軸裝置，包整體可上下翻轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所說(shuō)濾清包、和2所說(shuō)的吸渣劑，其特征在于將木炭和稻草灰分別裝進(jìn)濾清包里，將硅液流入濾清包進(jìn)行過(guò)濾，硅液經(jīng)稻草灰層-木炭層經(jīng)吸附后從包底流水孔流出。
全文摘要
一種用于工業(yè)硅除鈣除渣的新裝置和新方法，這種新技術(shù)不需氯氣，不會(huì)粘包，不要二次澆鑄，沒有空氣污染，操作方便、安全，具有投資省、精煉成本低，能提高產(chǎn)品回收率和等級(jí)品率。
文檔編號(hào)C01B33/037GK1080264SQ93102178
公開日1994年1月5日 申請(qǐng)日期1993年3月1日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月1日
發(fā)明者吳旺河, 吳紹杰 申請(qǐng)人:吳旺河, 吳紹杰