專利名稱：一種消除工業(yè)硅冶煉過程中爐底上漲的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種消除工業(yè)硅冶煉過程中爐底上漲的方法，屬鐵合金冶煉技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，工業(yè)硅產(chǎn)品均采用傳統(tǒng)的冶煉生產(chǎn)方法制備。即用礦熱爐配石墨電極，以電能轉(zhuǎn)化為熱能為基礎(chǔ)，結(jié)合使用優(yōu)質(zhì)硅石(Sio2)為原料，選用石油焦、木炭少量煙煤做為還原劑，經(jīng)過配料計算，攪拌均勻投入礦熱爐內(nèi)進行冶煉，定期出爐，進行爐外精煉后獲得產(chǎn)品---工業(yè)硅。
但是，該生產(chǎn)工藝普遍存在以下問題1、由于工業(yè)硅生產(chǎn)工藝是利用電弧光將Sio2中O被配入還原劑中的C而奪取，獲得Si元素，而在高溫冶煉區(qū)內(nèi)，雖然有一系列復雜物理化學反應在激烈的連續(xù)不斷的進行，但Si元素最輕，而sic是冶煉過程中不可避免的中間過渡產(chǎn)物(氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)均有)，所以在爐內(nèi)坩堝區(qū)域呈熔化沸騰狀態(tài)si元素，sio、sio2、sic及少量Ac2O3、CaO等氧化物并存，在這些物質(zhì)中Si元素輕，最重的是SiC，所以存在自然選分沉積的問題，也就是SiC易沉入坩堝底部而積累。
2、當出爐后爐溫比較低時，爐內(nèi)處于溶化狀態(tài)的SiO2與炭接觸(1170-1710℃)極易形成高熔點的SiC。在冶煉過程中一旦遇到停電或在操作中電極穩(wěn)定不到額定的深度時，比重大的SiC和高溶點粘渣極易被坩堝內(nèi)壁周圍及爐底所吸附而積聚，即是爐底上漲。
由于上述問題的存在，導致爐內(nèi)炭化物積聚過多，致使坩堝容積縮小、爐底上抬、電極難于下插、料面增高、操作困難、電耗高、質(zhì)量下降，無法正常生產(chǎn)，只能進行被迫停爐。
而停爐消除爐底上漲會造成較大的損失。以6300KVA礦熱爐為例，為把爐內(nèi)積存50-60T爐料全部挖出到開爐正常，需30天的時間，加之停產(chǎn)造成的利潤損失，兩項相加可達50萬元以上。由此可見，解決工業(yè)硅生產(chǎn)過程中周期性停爐問題已迫在眉睫。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，而提供一種工業(yè)硅冶煉中當爐底上漲到需消除時，在不停爐的狀態(tài)下直接向爐內(nèi)投放鐵元素物質(zhì)和造渣劑，即可消除工業(yè)硅冶煉過程中爐底上漲的方法。
本發(fā)明的理論根據(jù)為
1、爐底上漲的原因分析礦熱爐冶煉均是依靠電極連續(xù)放出的3000-6000℃高溫弧光與爐內(nèi)底部作用而產(chǎn)生高溫、高壓的熱反應氣團不斷向上運動，而不斷加熱熔化向下運動的爐料，兩者相向運動，而產(chǎn)生一系列物理化學變化，反應最激烈的區(qū)域被稱之為坩堝反應區(qū)域，在這里是強弧光工作區(qū)域，流態(tài)物質(zhì)也呈齋亂狀態(tài)相互作用而且主要是氧化還原反應。而這些液態(tài)物質(zhì)中，主要是Si、SiO、SiO2和SiC(氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)顆粒并存)，還有極少量的Ac2O3、CaO等流動性較差的粘渣。但從其比重來看，Si為2.4克/cm3、SiO2為2.8克/m3、SiC為3.2克/cm3。鑒于上述炭化物選分沉積和低溫吸附物理現(xiàn)象的客觀存在，爐底自然積聚粘稠的爐渣和SiC而導致爐底上漲。
2、消除爐底上漲的依據(jù)通過對鐵合金行業(yè)硅系列合金生產(chǎn)現(xiàn)狀的分析，可知工業(yè)硅冶煉的反應機與硅鐵冶煉的反應機理極為相近，所不同的是工業(yè)硅冶煉沒有Fe元素的存在，而FeSi合金冶煉是依靠Fe元素來調(diào)整Si元素的含量，而Fe元素的正確應用恰恰是SiC物質(zhì)的催化劑。因為，SiC的形成在1170-1710°，而破壞SiC則需要2545℃以上的高瘟；其液態(tài)Fe元素與炭化物反應見下式(AeC3、CaC分解也極為相近)ΔF°＝9900-9.14T 開＝810℃通過上式足以說明，在工業(yè)硅冶煉過程加入適量鐵元素不僅可以獲得優(yōu)質(zhì)FeSi合金，而且是可消除導致爐底上漲的主要物質(zhì)SiC，同時，因Fe元素的加入也加快雜質(zhì)SiO2、Ae2O3的快速還原分解，有利于快速破壞爐內(nèi)SiC和積渣(SiO2)，擴大坩堝反應區(qū)域。所以，生產(chǎn)工業(yè)硅品種的礦熱爐一旦爐底上漲要挖爐之際，在不停產(chǎn)的條件下向爐內(nèi)投放鐵元素和造渣劑(轉(zhuǎn)入FeSi合金生產(chǎn))，在滿足上式要求下既解決了爐底上漲，又可得到硅鐵產(chǎn)品。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的在傳統(tǒng)的工業(yè)硅冶煉生產(chǎn)過程中，當坩堝內(nèi)爐底上漲到需消除時，終止爐外精煉，在不停爐的狀態(tài)下直接向爐內(nèi)投放鐵元素物質(zhì)和造渣劑，鐵元素物質(zhì)和造渣劑的投放量視爐內(nèi)物體能夠還原分解流動為宜。其中鐵元素物質(zhì)的投放量視產(chǎn)品含鐵量的要求而定，造渣劑為氟化鈣或氧化鈣，鐵元素物質(zhì)為鋼屑或軋鋼皮。鐵元素物質(zhì)和造渣劑投放后，坩堝在常規(guī)操作條件(FeSi合金生產(chǎn)操作條件)下運行48小時內(nèi)即可消除爐底上漲，同時在運行過程中可得到硅鐵產(chǎn)品。當坩堝內(nèi)電極下插深度附合工業(yè)硅生產(chǎn)的條件時，即可恢復工業(yè)硅生產(chǎn)工藝，隨后FeSi合金中的Si元素逐漸增加，當合金中含Si量達到95％時，恢復工業(yè)硅產(chǎn)品爐外精煉。
本發(fā)明具有方法簡便、成本低、經(jīng)濟效益顯著等優(yōu)點。特別適用于12500KVA以下的礦熱爐。
具體實施例方式實施例1(用于黑龍江某廠1800KVA的礦熱爐)該廠在傳統(tǒng)的工業(yè)硅冶煉生產(chǎn)過程中，出現(xiàn)出爐困難、料面增高、跑火嚴重、操作困難、電極不下、干燒或在爐口電極下方爆破效果不明顯、質(zhì)量下降，噸產(chǎn)品耗電14000℃以上等情況。綜合電極工作判斷，認為爐心硬質(zhì)爐底上漲超過500毫米以上。此時采取終止爐外精煉，在不停爐的狀態(tài)下直接向爐內(nèi)投放鐵元素和造渣劑，鐵元素和造渣劑的投放量視爐內(nèi)物體能均勻流動為宜。其中鐵元素選用鐵鱗，其投放量為硅石100斤、FeO30公斤、CaF25公斤、炭35公斤；鐵元素和造渣劑投放后，坩堝在常規(guī)操作條件(FeSi合金生產(chǎn)操作條件)下運行48小時后即消除了爐底上漲，同時在運行過程中得到硅鐵產(chǎn)品。當坩堝內(nèi)電極下插深度達到500mm時，轉(zhuǎn)入工業(yè)硅生產(chǎn)工藝，隨后FeSi合金中硅元素在逐漸增加，當合金中含Si量達到95％時，恢復工業(yè)硅產(chǎn)品爐外精煉，正常進行工業(yè)硅冶煉生產(chǎn)。
實施例2(用于黑龍江某廠1800KVA的礦熱爐)基本同實施例1。不同之處理為造渣劑選用氧化鈣，鐵元素選用軋鋼皮。
權(quán)利要求
1.一種消除工業(yè)硅冶煉過程中爐底上漲的方法，其特征在于a.當爐底上漲到需消除狀態(tài)時，終止爐外精煉，在不停爐的狀態(tài)下直接向爐內(nèi)投放鐵元素物質(zhì)和造渣劑，鐵元素物質(zhì)和造渣劑的投放量視爐內(nèi)物體還原分解和流動為宜；b.鐵元素物質(zhì)的投放量視冶煉產(chǎn)品的含鐵量的要求而定，造渣劑為氟化鈣或氧化鈣，鐵元素物質(zhì)為鋼屑或軋鋼皮；c.鐵元素物質(zhì)和造渣劑投放后，冶煉在常規(guī)操作條件下運行48小時內(nèi)即可消除爐底上漲，同時在運行過程中可得到硅鐵產(chǎn)品；d.當坩堝內(nèi)電極下插深度附合工業(yè)硅生產(chǎn)的條件時，即可進行工業(yè)硅生產(chǎn)工藝，隨后FeSi合金中Si硅元素逐漸增加，7天后，當合金中含Si量達到95％時，恢復工業(yè)硅產(chǎn)品爐外精煉，即完成了一次交叉冶煉的實施。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種消除工業(yè)硅冶煉過程中爐底上漲的方法，屬鐵合金冶煉技術(shù)領(lǐng)域。本方法為冶煉過程中爐底上漲到需消除時，終止爐外精煉，在不停爐的狀態(tài)下直接向爐內(nèi)投放鐵元素物質(zhì)和造渣劑，其投放量視爐內(nèi)物體分解還原和流動為宜。其中鐵元素物質(zhì)的投放量視冶煉的產(chǎn)品含鐵量的要求而定，造渣劑為氟化鈣或氧化鈣，鐵元素物質(zhì)為鐵屑或軋鋼皮。鐵元素物質(zhì)和造渣劑投放后，在常規(guī)操作條件下運行48小時內(nèi)即可消除爐底上漲，同時在運行過程中可得到硅鐵產(chǎn)品；當坩堝內(nèi)電極下插深度附合工業(yè)硅生產(chǎn)的條件時，即可進行工業(yè)硅生產(chǎn)工藝，隨后FeSi合金中的Si元素逐漸增加，當合金中含Si量達到95％時，恢復工業(yè)硅產(chǎn)品爐外精煉。本發(fā)明具有方法簡便、成本低、經(jīng)濟效益顯著等優(yōu)點。
文檔編號C01B33/021GK1663910SQ20051001068
公開日2005年9月7日 申請日期2005年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月15日
發(fā)明者宋一豐 申請人:宋一豐