專利名稱：工業(yè)硅塔式吹氣精煉爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于脫除工業(yè)硅中雜質(zhì)的精煉設(shè)備，特別是一種工業(yè)硅塔式吹氣精煉爐。
背景技術(shù)：
工業(yè)硅的生產(chǎn)方式是在礦熱爐中以硅石和炭質(zhì)還原劑為原料冶煉制得。工業(yè)硅中存在著多種金屬雜質(zhì)，這些雜質(zhì)的存在嚴(yán)重影響其性能和使用，需采取爐外精煉的方法除去；目前冶金工業(yè)中應(yīng)用的爐外精煉吹氣設(shè)備大體上有三類鋼包、轉(zhuǎn)爐型容器和專用設(shè)備等。
工業(yè)硅的精煉方法有氧化精煉和氯化精煉，通常是使用石墨管插入硅水包內(nèi)吹入氧氣或氯氣進(jìn)行。氯氣精煉法比氧氣精煉法的雜質(zhì)脫除率要高，氯氣精煉法可使雜質(zhì)降低較多，但由于目前大多使用熔池深度H與直徑D之比為1左右的硅包爐進(jìn)行精煉，氯氣利用率低，吹氯后排出的尾氣毒性大，難于處理，對環(huán)境污染嚴(yán)重，凈化處理流程復(fù)雜，給操作帶來許多困難，造價(jià)高，因此，氯氣精煉法至今未在工業(yè)上得到廣泛的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種可提高氯氣的利用率，使尾氣中有害氣體濃度下降，并便于收集、處理和利用，對環(huán)境污染小的工業(yè)硅塔式吹氣精煉爐，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
本實(shí)用新型是這樣構(gòu)成的它包括爐體(1)和爐蓋(2)，爐體(1)的爐膛(5)深度H與爐膛(5)的直徑D之比為H∶D＝2～10。
所述的精煉爐為硅包爐、直流電弧精煉爐或中頻無芯感應(yīng)精煉爐。
具體說，本實(shí)用新型的工業(yè)硅塔式吹氣直流電弧精煉爐為它包括爐體(1)和爐蓋(2)，在爐蓋(2)的上方裝有爐蓋罩(3)，在爐蓋罩(3)中設(shè)有爐蓋罩氣管(4)，爐膛(5)的深度H與爐膛(5)的直徑D之比為H∶D＝2～10，石墨電極(6)插入爐膛(5)內(nèi)，在爐體(1)的側(cè)壁上部設(shè)有排氣口(7)，在爐體(1)的下部設(shè)有進(jìn)氣口(8)和出硅流槽(9)，在爐體底部裝有多極觸針氣冷式底電極(10)和觸針(11)，多極觸針氣冷式底電極(10)連接電纜(13)，導(dǎo)電板(12)固定在多極觸針氣冷式底電極(10)上，觸針(11)固定在導(dǎo)電板(12)上。
準(zhǔn)確說，上述工業(yè)硅塔式吹氣直流電弧精煉爐為它包括爐體(1)和爐蓋(2)，在爐蓋(2)的上方裝有爐蓋罩(3)，在爐蓋罩(3)中設(shè)有爐蓋罩氣管(4)，爐膛(5)的深度H與爐膛(5)的直徑D之比為H∶D＝6，石墨電極(6)插入爐膛(5)內(nèi)，在爐體(1)的側(cè)壁上部設(shè)有排氣口(7)，在爐體(1)的下部設(shè)有進(jìn)氣口(8)和出硅流槽(9)，在爐體底部裝有多極觸針氣冷式底電極(10)和觸針(11)，多極觸針氣冷式底電極(10)連接電纜(13)，導(dǎo)電板(12)固定在多極觸針氣冷式底電極(10)上，觸針(11)固定在導(dǎo)電板(12)上。
本實(shí)用新型的工業(yè)硅塔式吹氣中頻無芯感應(yīng)精煉爐為它包括爐體(1)和爐蓋(2)，在爐蓋(2)的上方有排氣罩(19)，在爐體(1)的爐襯(14)中埋有進(jìn)氣管(15)，進(jìn)氣管(15)的一端連接進(jìn)氣口(16)，另一端與爐膛(5)相通；在爐體(1)的側(cè)壁中裝有感應(yīng)圈(17)，感應(yīng)圈(17)連接電源線(18)，爐膛(5)的深度H與爐膛(5)的直徑D之比為H∶D＝2.5～10。
準(zhǔn)確說，上述工業(yè)硅塔式吹氣中頻無芯感應(yīng)精煉爐為它包括爐體(1)和爐蓋(2)，在爐蓋(2)的上方有排氣罩(19)，在爐體(1)的爐襯(14)中埋有進(jìn)氣管(15)，進(jìn)氣管(15)的一端連接進(jìn)氣口(16)，另一端與爐膛(5)相通；在爐體(1)的側(cè)壁中裝有感應(yīng)圈(17)，感應(yīng)圈(17)連接電源線(18)，爐膛(5)的深度H與爐膛(5)的直徑D之比為H∶D＝8。
本實(shí)用新型的工業(yè)硅“塔式”吹氣精煉爐，系針對目前工業(yè)硅生產(chǎn)中存在的問題，根據(jù)火法冶金高溫的特點(diǎn)，引入化工中拌有化學(xué)反應(yīng)的塔吸收等原理、設(shè)備，進(jìn)行學(xué)科間的“移植”、“稼接”、“交叉”、“互融”等理念，將現(xiàn)有技術(shù)的熔池深度H與熔池內(nèi)徑D之比值為1左右的“硅水包”式爐外精煉設(shè)備改為“塔式”精煉爐，中頻無芯感應(yīng)精煉爐的H與D的比值一般在2.5～10，直流電孤精煉爐的H與D的比值一般在2～10之間，具體比值以便于爐子加工為準(zhǔn)，越大為好。通過增大熔池深度H與熔池內(nèi)徑D之比值，從而增大氣、液之間面的接觸，加長氣、液接觸時(shí)間和氣、液接觸歷程，有利于化學(xué)反應(yīng)的充分進(jìn)行，提高雜質(zhì)的脫除率和硅的質(zhì)量，并可降低電耗，從而降低生產(chǎn)成本。同時(shí)還具有可減少廢氣排放和環(huán)境污染、改善勞動(dòng)條件和工作環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益和可持續(xù)發(fā)展性。
生產(chǎn)時(shí)，可將出爐的工業(yè)硅熔體直接注入“塔式”精煉爐內(nèi)，或是將固態(tài)工業(yè)硅塊加入精煉爐內(nèi)通過直流電孤或可控硅靜止變頻電源加熱熔化吹氣精煉，在液態(tài)硅注入之前或是塊狀硅熔化前通入一定壓力的氧氣，邊注入或邊熔邊通氧，待液態(tài)硅注完或塊狀硅全熔后換吹氯氣精煉，氯氣呈微小氣泡與硅中鈣、鋁等雜質(zhì)充分接觸，進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，從而達(dá)到脫除雜質(zhì)，提高硅純度的目的，殘余尾氣升到爐頂，后經(jīng)抽風(fēng)機(jī)收集，并經(jīng)過回收余熱、除塵等處理后，達(dá)標(biāo)排放。
本實(shí)用新型也可用于鋼、鐵以及有色金屬、合金的吹氣精煉工藝中。
本實(shí)用新型可采用直流電孤加熱，也可采用可控硅靜止變頻為中頻電源進(jìn)行感應(yīng)加熱，精煉后與現(xiàn)有技術(shù)的同容量的包式交流電孤爐(鋼包爐)相比，氯氣利用率高，反應(yīng)速率加快，反應(yīng)周期縮短，產(chǎn)品質(zhì)量大幅提高，而且石墨電極、耐火材料消耗大幅度降低，爐內(nèi)金屬熔化快、均勻，熔化時(shí)間短，降低了熔煉單位電耗、成本降低，并且產(chǎn)生的有害氣體濃度下降，便于收集、處理和利用，在生產(chǎn)現(xiàn)場噪音小，電壓波動(dòng)和閃變小，對電極電網(wǎng)沖擊小，只需一套電極系統(tǒng)，電極升降控制裝置結(jié)構(gòu)大大簡化。


附圖1為本實(shí)用新型的工業(yè)硅塔式吹氣直流電弧精煉爐的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為本實(shí)用新型的工業(yè)硅塔式吹氣中頻無芯感應(yīng)精煉爐的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的實(shí)施例1它包括爐體(1)和爐蓋(2)，在爐蓋(2)的上方裝有爐蓋罩(3)，在爐蓋罩(3)中設(shè)有爐蓋罩氣管(4)，爐蓋罩氣管(4)與車間煙氣處理和回收系統(tǒng)相連，爐膛(5)的深度H與爐膛(5)的直徑D之比為H∶D＝6，石墨電極(6)插入爐膛(5)內(nèi)，在爐體(1)的側(cè)壁上部設(shè)有排氣口(7)，在爐體(1)的側(cè)壁下部設(shè)有進(jìn)氣口(8)，在爐體(1)的底部一側(cè)開有出硅流槽(9)，在爐體的底部中央裝有多極觸針氣冷式底電極(10)和觸針(11)，多極觸針氣冷式底電極(10)連接水冷電纜(13)，導(dǎo)電板(12)固定在多極觸針氣冷式底電極(10)上，觸針(11)固定在導(dǎo)電板(12)上。
本實(shí)用新型的實(shí)施例2它包括爐體(1)和爐蓋(2)，在爐蓋(2)的上方裝有爐蓋罩(3)，在爐蓋罩(3)中設(shè)有爐蓋罩氣管(4)，爐蓋罩氣管(4)與車間煙氣處理和回收系統(tǒng)相連，爐膛(5)的深度H與爐膛(5)的直徑D之比為H∶D＝2，石墨電極(6)插入爐膛(5)內(nèi)，在爐體(1)的側(cè)壁上部設(shè)有排氣口(7)，在爐體(1)的側(cè)壁下部設(shè)有進(jìn)氣口(8)，在爐體(1)的底部一側(cè)開有出硅流槽(9)，在爐體的底部中央裝有多極觸針氣冷式底電極(10)和觸針(11)，多極觸針氣冷式底電極(10)連接水冷電纜(13)，導(dǎo)電板(12)固定在多極觸針氣冷式底電極(10)上，觸針(11)固定在導(dǎo)電板(12)上。
本實(shí)用新型的實(shí)施例3它包括爐體(1)和爐蓋(2)，在爐蓋(2)的上方裝有爐蓋罩(3)，在爐蓋罩(3)中設(shè)有爐蓋罩氣管(4)，爐蓋罩氣管(4)與車間煙氣處理和回收系統(tǒng)相連，爐膛(5)的深度H與爐膛(5)的直徑D之比為H∶D＝10，石墨電極(6)插入爐膛(5)內(nèi)，在爐體(1)的側(cè)壁上部設(shè)有排氣口(7)，在爐體(1)的側(cè)壁下部設(shè)有進(jìn)氣口(8)，在爐體(1)的底部一側(cè)開有出硅流槽(9)，在爐體的底部中央裝有多極觸針氣冷式底電極(10)和觸針(11)，多極觸針氣冷式底電極(10)連接水冷電纜(13)，導(dǎo)電板(12)固定在多極觸針氣冷式底電極(10)上，觸針(11)固定在導(dǎo)電板(12)上。
本實(shí)用新型的實(shí)施例4它包括爐體(1)和可旋轉(zhuǎn)的爐蓋(2)，在爐蓋(2)的上方有排氣罩(19)，在爐體(1)的爐襯(14)中埋有進(jìn)氣管(15)，進(jìn)氣管(15)的一端連接進(jìn)氣口(16)，另一端與爐膛(5)相通；在爐體(1)的側(cè)壁中裝有感應(yīng)圈(17)，感應(yīng)圈(17)連接電源線(18)，其爐膛(5)的深度H與爐膛(5)的直徑D之比為H∶D＝8。
本實(shí)用新型的實(shí)施例5它包括爐體(1)和可旋轉(zhuǎn)的爐蓋(2)，在爐蓋(2)的上方有排氣罩(19)，在爐體(1)的爐襯(14)中埋有進(jìn)氣管(15)，進(jìn)氣管(15)的一端連接進(jìn)氣口(16)，另一端與爐膛(5)相通；在爐體(1)的側(cè)壁中裝有感應(yīng)圈(17)，感應(yīng)圈(17)連接電源線(18)，其爐膛(5)的深度H與爐膛(5)的直徑D之比為H∶D＝2.5。
本實(shí)用新型的實(shí)施例6它包括爐體(1)和可旋轉(zhuǎn)的爐蓋(2)，在爐蓋(2)的上方有排氣罩(19)，在爐體(1)的爐襯(14)中埋有進(jìn)氣管(15)，進(jìn)氣管(15)的一端連接進(jìn)氣口(16)，另一端與爐膛(5)相通；在爐體(1)的側(cè)壁中裝有感應(yīng)圈(17)，感應(yīng)圈(17)連接電源線(18)，其爐膛(5)的深度H與爐膛(5)的直徑D之比為H∶D＝10。
本實(shí)用新型的實(shí)施例7它包括爐體(1)和爐蓋(2)，其余結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)的硅包爐相同，其爐膛(5)的深度H與爐膛(5)的直徑D之比為H∶D＝3。
本實(shí)用新型的實(shí)施例8它包括爐體(1)和爐蓋(2)，其余結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)的硅包爐相同，其爐膛(5)的深度H與爐膛(5)的直徑D之比為H∶D＝10。
權(quán)利要求1.一種工業(yè)硅塔式吹氣精煉爐，它包括爐體(1)和爐蓋(2)，其特征在于爐體(1)的爐膛(5)深度H與爐膛(5)的直徑D之比為H∶D＝2～10。
2.按照權(quán)利要求1所述的工業(yè)硅塔式吹氣精煉爐，其特征在于所述的精煉爐為硅包爐、直流電弧精煉爐或中頻無芯感應(yīng)精煉爐。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的工業(yè)硅塔式吹氣精煉爐，其特征在于它包括爐體(1)和爐蓋(2)，在爐蓋(2)的上方裝有爐蓋罩(3)，在爐蓋罩(3)中設(shè)有爐蓋罩氣管(4)，爐膛(5)的深度H與爐膛(5)的直徑D之比為H∶D＝2～10，石墨電極(6)插入爐膛(5)內(nèi)，在爐體(1)的側(cè)壁上部設(shè)有排氣口(7)，在爐體(1)的下部設(shè)有進(jìn)氣口(8)和出硅流槽(9)，在爐體底部裝有多極觸針氣冷式底電極(10)和觸針(11)，多極觸針氣冷式底電極(10)連接電纜(13)，導(dǎo)電板(12)固定在多極觸針氣冷式底電極(10)上，觸針(11)固定在導(dǎo)電板(12)上。
4.按照權(quán)利要求3所述的工業(yè)硅塔式吹氣精煉爐，其特征在于它包括爐體(1)和爐蓋(2)，在爐蓋(2)的上方裝有爐蓋罩(3)，在爐蓋罩(3)中設(shè)有爐蓋罩氣管(4)，爐膛(5)的深度H與爐膛(5)的直徑D之比為H∶D＝6，石墨電極(6)插入爐膛(5)內(nèi)，在爐體(1)的側(cè)壁上部設(shè)有排氣口(7)，在爐體(1)的下部設(shè)有進(jìn)氣口(8)和出硅流槽(9)，在爐體底部裝有多極觸針氣冷式底電極(10)和觸針(11)，多極觸針氣冷式底電極(10)連接電纜(13)，導(dǎo)電板(12)固定在多極觸針氣冷式底電極(10)上，觸針(11)固定在導(dǎo)電板(12)上。
5.按照權(quán)利要求1或2所述的工業(yè)硅塔式吹氣精煉爐，其特征在于它包括爐體(1)和爐蓋(2)，在爐蓋(2)的上方有排氣罩(19)，在爐體(1)的爐襯(14)中埋有進(jìn)氣管(15)，進(jìn)氣管(15)的一端連接進(jìn)氣口(16)，另一端與爐膛(5)相通；在爐體(1)的側(cè)壁中裝有感應(yīng)圈(17)，感應(yīng)圈(17)連接電源線(18)，爐膛(5)的深度H與爐膛(5)的直徑D之比為H∶D＝2.5～10。
6.按照權(quán)利要求5所述的工業(yè)硅塔式吹氣精煉爐，其特征在于它包括爐體(1)和爐蓋(2)，在爐蓋(2)的上方有排氣罩(19)，在爐體(1)的爐襯(14)中埋有進(jìn)氣管(15)，進(jìn)氣管(15)的一端連接進(jìn)氣口(16)，另一端與爐膛(5)相通；在爐體(1)的側(cè)壁中裝有感應(yīng)圈(17)，感應(yīng)圈(17)連接電源線(18)，爐膛(5)的深度H與爐膛(5)的直徑D之比為H∶D＝8。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種工業(yè)硅塔式吹氣精煉爐，它包括爐體和爐蓋，爐體的爐膛深度與爐膛的直徑之比為2～10。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型能提高氯氣利用率、縮短反應(yīng)周期，降低能耗和生產(chǎn)成本。減少廢氣排放，有利于廢氣的凈化處理和環(huán)境保護(hù)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益和可持續(xù)發(fā)展性。本設(shè)備亦可用于鋼、鐵、有色金屬及合金的吹氣精煉工藝中，以除去被精煉物的雜質(zhì)，提高產(chǎn)品純度和質(zhì)量。
文檔編號F27B1/00GK2890804SQ20062020017
公開日2007年4月18日 申請日期2006年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月20日
發(fā)明者羅余光 申請人:貴州明美進(jìn)出口貿(mào)易有限責(zé)任公司