CN102502645B - 一种金属硅冶炼过程中的炉底补炭方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种金属硅冶炼过程中的炉底补炭方法，将电炉冶炼的废炭素电极和/或电炉冶炼的废炭砖作为补炭原料，破碎后，在电炉冶炼的生产时，根据电极电流的大小及炉况变化来确定加入时间及加入量。当电极电流其中一相或两相低于正常控制范围70-80KA时，首先通过电极压放来提高电极电流，当超过8小时仍未能提高电极电流时，则需附加碎炭素电极和/或废炭砖进行补碳。解决反应区长期缺碳产生过量的二氧化硅，导致炉渣黏稠不易排出，炉底温度低，出硅口不易打开，炉眼不畅通，炉底上涨的问题。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种金属硅冶炼过程中的炉底补炭方法，属金属硅电炉冶炼技术领域。
二、背景技术
在金属硅的电炉冶炼过程中，配料是第一道工序，每批料中的用炭量直接影响着各相经济技术指标，炭单耗是金属硅电炉冶炼过程中的一个关键控制指标。当炉内炭不足时，硅石得不到充分还原，硅石过剩，炉内生成大量的一氧化硅，一部分过剩的二二氧化硅成为液体与原料中的杂质一起渣化，使炉况变化。当炉内炭过剩时，炉内会产生碳化硅，碳化硅浮在金属硅相的氧化物中提高了熔体的黏度，导致炉渣难以排除炉外，炭过多还会提高炉料的低温导电性和降低炉料电阻，造成电极上抬。在生产实际过程中，金属硅电炉冶炼炉内反应过程可分为如下几个区域：
(1)低温反应区(1100℃以下)高温反应区的气体从料面逸出，残留的SiO与空气中的氧接触，发生如下反应：
SiO+1/2O2＝SiO2 ①
在1100℃以下SiO不稳定，还可能发生如下反应：
2SiO＝SiO2+Si ②
但在还原剂活性表面上，优先发生下列反应：
SiO+C＝SiC+CO ③
(2)生成SiC的区域(1100～1800℃)性，反应③从1100℃开始已能较强烈地进行，到1537℃以后，能自发进行以下反应：
SiO2+3C＝SiC+2O ④
(3)生成熔体硅的区域(1400℃以上)，在1400℃左右硅熔化(如能生成熔点更低的Si-Fe合金)，超过纯熔点后，SiO与碳的反应强烈，生成硅：
SiO+C＝Si+CO ⑤
从1650℃起，下列反应向右进行：
SiO2+2SiC＝3Si+2CO ⑥
(4)SiC分解区域(1800℃以上)，在1827℃以上下列反应向右进行：
SiO2+2SiC＝3Si+2CO ⑦
在更高的温度下，由于SiC与SiO起反应而分解，生成硅和一氧化碳。
(5)SiO蒸发区(2000℃以上)，从1750℃起，下列反应向右进行：
SiO2+C＝SiO+CO ⑧
在配料时虽然通过理论结合实际经验加入足够的还原剂炭，但由于还原剂在低温反应区损失较多，大部份还原剂在未进入硅熔体的生成区之前就反应结束，进入硅熔体的生成区的还原剂量较少，造成炉底缺炭，长期炉底缺炭，大量过剩的二氧化硅熔化后形成黏稠的炉渣，不易排除，会引起炉底上涨，电极不易深插，料面透气性变差，直接影响生产。
公知的附加石油焦的炉底补碳方法，是在正常加料前，在电极电流较低的电极根部人工加入100-200kg的石油焦，然后用料管正常加料，再用捣炉机将料推平，这种方法由于石油焦属高温焦，具有高温电阻率小的特性，能随着高温炉料进入SiC生成区和硅熔体生成区域，发生④和⑤的反应。起到炉底补碳的作用，但易引起电极上抬，不利于炉况的稳定操作。
公知的附加木炭的补碳方法，是在正常加料前，在大面人工加入100-200kg的木炭，然后用料管正常加料，再用捣炉机将料推平，这种方法由于木炭反应性较好，在低温区即发生③的反应，易造成表面碳过剩，电极大幅度上抬，不利于炉况的稳定操作。
公知的附加烟煤的补碳方法，是在正常加料前，在电极电流较低的电极根部人工加入100-200kg的烟煤，然后用料管正常加料，再用捣炉机将料推平，这种方法由于烟煤电阻率大、烧结性好的特点，不会造成电极电流的波动，但反应温度较低，在低温区即发生③的反应，不能进入到硅熔体的生成区域起到补碳作用。且易造成低温反应区碳过剩，电极波动，不利于炉况的稳定操作。
基于以上技术状况，目前所采用的附加料的补碳方法，都易引起局部料层松散，火焰变长，火头大多集中于电极周围，电极周围下料快，炉料不烧结，“刺火”塌料严重，电极消耗慢，炉内显著生成SiC，锥体边缘发硬，电流上升，电极上抬，当还原剂过剩严重时，在电极周围窄小区域内频繁“刺火”塌料，其他地区的料层发硬，不吃料，热量高度集中于电极周围，电极高抬，热损失严重，炉底温度严重严重下降，假炉底很快上涨，硅水温度低，炉眼缩小，有时甚至烧不开炉眼，被迫停炉。因此，只有采用一种有效的炉底补炭方法，才能解决在炉底缺炭时采用附加料的方法而造成的炉况变化，指标波动的问题。
三、发明内容
本发明的目的是提供一种金属硅冶炼过程中的炉底补炭方法，将电炉冶炼的废炭素电极和/或电炉冶炼的废炭砖作为补炭原料，破碎后，在电炉冶炼的生产时，根据电极电流的大小及炉况变化来确定加入时间及加入量。当电极电流其中一相或两相低于正常控制范围70-80KA时，首先通过电极压放来提高电极电流，当超过8小时仍未能提高电极电流时，则需附加碎炭素电极和/或废炭砖进行补碳。解决反应区长期缺碳产生过量的二氧化硅，导致炉渣黏稠不易排出，炉底温度低，出硅口不易打开，炉眼不畅通，炉底上涨的问题。
本发明按以下技术方案实施
将电炉冶炼的废炭素电极和/或电炉冶炼的废炭砖作为补炭原料，破碎到80-100mm装袋备用，在电炉冶炼生产时，根据电极电流的大小及炉况变化来确定加入时间及加入量。具体情况为：电极电流其中一相或两相低于正常控制范围70-80KA时，首先通过电极压放来提高电极电流，当超过8小时仍未能提高电极电流时，则需附加破碎好的补炭原料进行补碳。具体的补碳方法为：扒开对应电极根部周围的炉料，待补炭原料加入结束后将料推平，并下放电极或将料加在对应的两电极之间的大面积上，然后用捣炉机将其推到电极根部，再用料管正常加料后推开，将加入的废炭砖盖住。
与公知技术相比具有的优点
1、废炭素电极或废炭砖在低温区石墨化后缓慢进入硅熔体的生成区域起到还原的作用，稳定了炉况。
2、废电极或废炭砖导电性较强，当炉内存在死料区时，废电极或废炭砖与电极之间导电产生电弧而将死料区熔化，改善了炉况。
3、充分利用了生产中的废电极废炭砖，实现了变废为宝。
4、实现了炉内的炭平衡，达到了高产高效。
四、具体实施方式：
实施例1：用炭含量为85-92wt％的废炭素电极为原料，用颚式破碎机进行破碎，使粒度达到80-100mm，在生产中当其中一相或两相电极电流低于70KA，通过压放电极和三相平衡调整8小时后电流仍不能提高时，采取附加废电极的方式进行补碳，主要加入方式为：扒开对应电极根部周围的炉料，待废电极加入结束后将料推平，并下放电极，具体加入量为：当电极电流在50-60KA时，在对应每相电极根部人工加入100-200kg；当电极电流在40-50KA时，在对应每相电极根部人工加入200-300kg。让废电极通过低温反应区进入生成碳化硅反应区和生成硅熔体区域，发生SiO2+3C＝SiC+2O反应和SiO+C＝Si+CO反应，使在反应区(1)未反应的SiO2得到更充分的反应，稳定了炉况；实现了炉内的炭平衡，实现了设计产量，提高了生产效率；废电极或废炭砖导电性较强，当炉内存在死料区时，废电极或废炭砖与电极之间导电产生电弧而将死料区熔化，改善了炉况。
实施例2：用炭含量为80-82wt％废炭砖为原料，用颚式破碎机进行破碎，使粒度达到80-100mm，在生产中当其中一相或两相电极电流低于70KA，通过压放电极和三相平衡调整8小时后电流仍不能提高时，采取附加废炭砖的方式进行补碳，主要加入方式为：将废炭砖原料加在对应的两电极之间的大面积上，然后用捣炉机将其推到电极根部，再用料管正常加料后推开，将加入的废炭砖盖住，具体加入量为：当电极电流在50-60KA时，在对应大面积人工加入100-150kg；当电极电流在40-50KA时，在对应大面积上人工加入200-250kg。让废电极通过低温反应区(1)缓慢进入生成碳化硅反应区(2)和生成硅熔体区域(3)区，发生反应④和⑤，使在反应区(1)未反应的SiO2得到更充分的反应，避免产生大量的渣而使产量下降。
Claims (1)
1.一种金属硅冶炼过程中的炉底补炭方法，将电炉冶炼的废炭素电极和/或电炉冶炼的废炭砖作为补炭原料，经破碎后装袋备用，在电炉冶炼生产时，根据电极电流的大小及炉况变化来确定加入时间及加入量，具体的补碳方法为：扒开对应电极根部周围的炉料进行补炭，待补炭原料加入结束后将料推平，并下放电极或将补炭原料加在对应的两电极之间的大面积上，然后用捣炉机将其推到电极根部，再用料管正常加料后推开，将加入的补炭原料盖住，
其特征在于：当电极电流其中一相或两相低于70KA时，首先通过电极压放来提高电极电流，当超过8小时仍未能提高电极电流时，则需附加破碎好的补炭原料进行补炭；
所述的补炭原料为电炉冶炼的炭含量为85-92wt％的废炭素电极和/或电炉冶炼的炭含量为80-82wt％的废炭砖；
所述的补炭原料破碎粒度为80-100mm。
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