CN110078078A - 一种冶炼97金属硅的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冶炼97金属硅的方法，包括冶炼装置，且冶炼装置包括熔炼电炉、原料硅石水洗装置、原料硅石处理装置、水冷凝固槽和水冷箱，熔炼电炉的顶部安装有原料硅石处理装置，原料硅石处理装置一侧安装有原料硅石水洗装置，熔炼电炉的顶部开设有电炉进口，电炉进口与原料硅石处理装置的底部连通设置，熔炼电炉的底部呈锥形结构设置，熔炼电炉的底部固定安装有支撑架，支撑架设置有两个，两个支撑架之间的熔炼电炉上开设有硅液出口，硅液出口通过导液管与排放泵的输入端连通；本发明结构合理简单，有效降低了97金属硅冶炼的能耗及成本，且生产工艺流程简单易行，通过对原料硅石粒度的处理，提高97金属硅的产品质量，适合97金属硅批量持续生产。

Description

一种冶炼97金属硅的方法

技术领域：

本发明涉及97金属硅冶炼技术领域，特别涉及一种冶炼97金属硅的方法。

背景技术：

97金属硅又称等外硅或工业硅，其主要用途是作为非铁基合金的添加剂。97金属硅是由硅石和兰炭在电热炉内冶炼成的产品，主成分硅元素的含量在98％左右(近年来，含Si量99.99％的也包含在97金属硅内)，其余杂质为铁、铝、钙等，但现有的97金属硅冶炼过程中粒度过大时，易使未反应的硅石进入液体硅中，造成渣量增多，出炉困难、硅的回收率降低、能耗增大，甚至造成炉底上涨，影响正常生产，造成97金属硅的产品质量较差，以及97金属硅冶炼时产生的烟气热损耗较大，而低温的原料硅石进行冶炼吸热量较大，97金属硅冶炼的能耗及成本较高，不适合97金属硅的批量持续生产。

发明内容：

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种冶炼97金属硅的方法。

为了解决上述问题，本发明提供了一种技术方案：

一种冶炼97金属硅的方法，包括冶炼装置，且冶炼装置包括熔炼电炉、原料硅石水洗装置、原料硅石处理装置、冷凝固槽和水冷箱，所述熔炼电炉的顶部安装有原料硅石处理装置，所述原料硅石处理装置一侧安装有原料硅石水洗装置，所述熔炼电炉的顶部开设有电炉进口，所述电炉进口与原料硅石处理装置的底部连通设置，所述熔炼电炉的底部呈锥形结构设置，所述熔炼电炉的底部固定安装有支撑架，所述支撑架设置有两个，两个所述支撑架之间的熔炼电炉上开设有硅液出口，所述硅液出口通过导液管与排放泵的输入端连通，排放泵的输出端通过导液管与水冷凝固槽的一侧连通，所述冷凝固槽安装在水冷箱的内部，所述水冷箱的一侧开设有冷水进口，所述水冷箱的另一侧通过导水管与水泵的输入端连通，所述水泵的输出端通过导水管与原料硅石水洗装置连通，所述熔炼电炉一侧的顶部开设有排烟口，排烟口通过排烟管与原料硅石处理装置连通。

作为本发明的一种优选技术方案，所述原料硅石水洗装置包括水洗箱、第一进口、传送带、承载板、导料板、弹簧、水箱、高压泵、喷头、集水槽和排水口，所述水洗箱的顶部开设有第一进口，所述水洗箱相对的两侧开设有通口，通口内穿过设置有传送带，所述传送带顶部的水洗箱上安装有承载板，所述承载板顶部的水洗箱上安装有导料板，所述导料板呈倾斜设置，所述导料板的长度大于承载板的长度，所述导料板和承载板之间远离水洗箱箱壁的一端安装有弹簧，所述水洗箱的一侧固定安装有水箱，所述水箱的输出端通过水管与高压泵的输入端连接，所述高压泵的输出端通过水管与喷头连接，所述喷头安装在承载板的底部，所述水箱的输入端与导水管的一端连接，所述传送带底部的水洗箱内设置有集水槽，所述集水槽的一侧开设有排水口。

作为本发明的一种优选技术方案，所述原料硅石处理装置包括外壳体、内壳体、烟气通道夹层、进气口、排气口、第二进口、出料口、过滤网、集料槽、破碎轴、破碎电机和破碎刀片，所述外壳体固定安装在熔炼电炉的顶部，所述外壳体的内部设置有内壳体，所述内壳体和外壳体之间形成烟气通道夹层，所述烟气通道夹层一侧底部的外壳体上开设有进气口，所述进气口与排烟管连通，所述烟气通道夹层顶部的外壳体上开设有排气口，所述外壳体和内壳体的顶部开设有第二进口，所述外壳体和内壳体的底部开设有出料口，所述内壳体的内部安装有过滤网，所述过滤网底部的内壳体内设置有集料槽，所述过滤网顶部的内壳体内转动安装有破碎轴，所述破碎轴的一端通过联轴器与破碎电机的输出端转动安装，所述破碎轴上固定安装有多个破碎刀片。

作为本发明的一种优选技术方案，所述原料硅石处理装置筛分的原料硅石粒度在80-150mm之间。

作为本发明的一种优选技术方案，所述传送带靠近原料硅石处理装置的一端位于第二进口的顶部。

作为本发明的一种优选技术方案，所述传送带上开设有多个渗水微孔。

作为本发明的一种优选技术方案，所述熔炼电炉上开设有观察窗。

作为本发明的一种优选技术方案，包括以下步骤：

第一步：通过原料硅石水洗装置对初步破碎处理的原料硅石进行清洗，并在传送带上进行控水干燥；

第二步：将熔炼电炉内产生的高温烟气通过排烟管导入在原料硅石处理装置的内壳体和外壳体之间的烟气通道夹层中，通过热传递对内壳体加热处理；

第三步：通过传送带将清洗、干燥后的原料硅石输送至原料硅石处理装置内，通过破碎电机和破碎刀片对原料硅石进行破碎处理，并通过过滤网对原料硅石筛分处理，得到原料硅石粒度在80-150mm之间，即对原料硅石破碎、筛分、加热干燥；

第四步：将加热干燥的原料硅石、兰炭、水洗煤及含铁料配比添加至熔炼电炉，升温至1700℃-1800℃进行还原反应。

第五步：将造渣剂添加至熔炼电炉进行造渣精炼，造渣剂采用粒度为10mm-15mm的石英砂或萤石。

第六步：将熔炼电炉内的硅液输送至冷凝固槽进行水冷凝固处理，得到97金属硅。

本发明的有益效果：

本发明结构合理简单、使用方便，与传统的97金属硅冶炼相比较，本冶炼97金属硅的方法有效降低了97金属硅冶炼的能耗及成本，且生产工艺流程简单易行，通过对原料硅石粒度的处理，避免粒度过大时，易使未反应的硅石进入液体硅中，造成渣量增多，出炉困难、硅的回收率降低、能耗增大，甚至造成炉底上涨，影响正常生产，提高97金属硅的产品质量，适合97金属硅批量持续生产，通过原料硅石水洗装置对初步破碎处理的原料硅石进行清洗，并在传送带上进行控水干燥，然后将熔炼电炉内产生的高温烟气通过排烟管导入在原料硅石处理装置的内壳体和外壳体之间的烟气通道夹层中，通过热传递对内壳体加热处理，通过传送带将清洗、干燥后的原料硅石输送至原料硅石处理装置内，通过破碎电机和破碎刀片对原料硅石进行破碎处理，并通过过滤网对原料硅石筛分处理，得到原料硅石粒度在80-150mm之间，即对原料硅石破碎、筛分、加热干燥，将加热干燥的原料硅石、木炭及石油焦配比添加至熔炼电炉，升温至1700℃-1800℃进行还原反应，还原反应结束后将造渣剂添加至熔炼电炉进行造渣精炼，造渣剂采用粒度为10mm-15mm的石英砂或萤石，静置使硅液与渣分离，将熔炼电炉内的硅液输送至水冷凝固槽进行水冷凝固处理，得到97金属硅，冷凝固槽外部用于水冷的水冷箱中的水吸热后由水泵和导水管输送至水箱内进行下一程序原料硅石的清洗，这里将上一程序中熔炼电炉产生的高温烟气用于下一程序的原料硅石干燥加热处理，通过对原料硅石加热降低其在熔炼电炉内的吸热量，降低能耗，提高97金属硅的持续生产。

附图说明：

为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1为本发明的工艺流程示意图；

图2为本发明的熔炼电炉结构示意图；

图3为本发明的原料硅石水洗装置结构示意图；

图4为本发明的原料硅石处理装置结构示意图。

图中：1、熔炼电炉；2、原料硅石水洗装置；21、水洗箱；22、第一进口；23、传送带；24、承载板；25、导料板；26、弹簧；27、水箱；28、高压泵；29、喷头；210、集水槽；211、排水口；3、原料硅石处理装置；31、外壳体；32、内壳体；33、烟气通道夹层；34、进气口；35、排气口；36、第二进口；37、出料口；38、过滤网；39、集料槽；310、破碎轴；311、破碎电机；312、破碎刀片；4、电炉进口；5、支撑架；6、硅液出口；7、导液管；8、冷凝固槽；9、水冷箱；10、导水管；11、水泵；12、排烟管；13、观察窗。

具体实施方式：

如图1-4所示，本具体实施方式采用以下技术方案：一种冶炼97金属硅的方法，包括冶炼装置，且冶炼装置包括熔炼电炉1、原料硅石水洗装置2、原料硅石处理装置3、冷凝固槽8和水冷箱9，所述熔炼电炉1的顶部安装有原料硅石处理装置3，所述原料硅石处理装置3一侧安装有原料硅石水洗装置2，所述熔炼电炉1的顶部开设有电炉进口4，所述电炉进口4与原料硅石处理装置3的底部连通设置，所述熔炼电炉1的底部呈锥形结构设置，所述熔炼电炉1的底部固定安装有支撑架5，所述支撑架5设置有两个，两个所述支撑架5之间的熔炼电炉1上开设有硅液出口6，所述硅液出口6通过导液管7与排放泵的输入端连通，排放泵的输出端通过导液管7与水冷凝固槽8的一侧连通，所述水冷凝固槽8安装在水冷箱9的内部，所述水冷箱9的一侧开设有冷水进口，所述水冷箱9的另一侧通过导水管10与水泵11的输入端连通，所述水泵11的输出端通过导水管10与原料硅石水洗装置2连通，所述熔炼电炉1一侧的顶部开设有排烟口，排烟口通过排烟管12与原料硅石处理装置3连通。

其中，所述原料硅石水洗装置2包括水洗箱21、第一进口22、传送带23、承载板24、导料板25、弹簧26、水箱27、高压泵28、喷头29、集水槽210和排水口211，所述水洗箱21的顶部开设有第一进口22，所述水洗箱21相对的两侧开设有通口，通口内穿过设置有传送带23，所述传送带23顶部的水洗箱21上安装有承载板24，所述承载板24顶部的水洗箱21上安装有导料板25，所述导料板25呈倾斜设置，所述导料板25的长度大于承载板24的长度，所述导料板25和承载板24之间远离水洗箱21箱壁的一端安装有弹簧26，所述水洗箱21的一侧固定安装有水箱27，所述水箱27的输出端通过水管与高压泵28的输入端连接，所述高压泵28的输出端通过水管与喷头29连接，所述喷头29安装在承载板24的底部，所述水箱27的输入端与导水管10的一端连接，所述传送带23底部的水洗箱21内设置有集水槽210，所述集水槽210的一侧开设有排水口211，所述原料硅石处理装置3包括外壳体31、内壳体32、烟气通道夹层33、进气口34、排气口35、第二进口36、出料口37、过滤网38、集料槽39、破碎轴310、破碎电机311和破碎刀片312，所述外壳体31固定安装在熔炼电炉1的顶部，所述外壳体31的内部设置有内壳体32，所述内壳体32和外壳体31之间形成烟气通道夹层33，所述烟气通道夹层33一侧底部的外壳体31上开设有进气口34，所述进气口34与排烟管12连通，所述烟气通道夹层33顶部的外壳体31上开设有排气口35，所述外壳体31和内壳体32的顶部开设有第二进口36，所述外壳体31和内壳体32的底部开设有出料口37，所述内壳体32的内部安装有过滤网38，所述过滤网38底部的内壳体32内设置有集料槽39，所述过滤网38顶部的内壳体32内转动安装有破碎轴310，所述破碎轴310的一端通过联轴器与破碎电机311的输出端转动安装，所述破碎轴310上固定安装有多个破碎刀片312，所述原料硅石处理装置3筛分的原料硅石粒度在80-150mm之间，所述传送带23靠近原料硅石处理装置3的一端位于第二进口36的顶部，所述传送带23上开设有多个渗水微孔，便于清洗后的原料硅石在传送带23上进行初步的控水干燥，所述熔炼电炉1上开设有观察窗13，便于观察熔炼电炉1内部状况。

一种冶炼97金属硅的方法，包括以下步骤：

第一步：通过原料硅石水洗装置2对初步破碎处理的原料硅石进行清洗，并在传送带23上进行控水干燥；

第二步：将熔炼电炉1内产生的高温烟气通过排烟管12导入在原料硅石处理装置3的内壳体32和外壳体31之间的烟气通道夹层33中，通过热传递对内壳体32加热处理；

第三步：通过传送带23将清洗、干燥后的原料硅石输送至原料硅石处理装置3内，通过破碎电机311和破碎刀片312对原料硅石进行破碎处理，并通过过滤网38对原料硅石筛分处理，得到原料硅石粒度在80-150mm之间，即对原料硅石破碎、筛分、加热干燥；

第四步：将加热干燥的原料硅石、兰炭、水洗煤及含铁料比添加至熔炼电炉1，升温至1700℃-1800℃进行还原反应。

第五步：将造渣剂添加至熔炼电炉1进行造渣精炼，造渣剂采用粒度为10mm-15mm的石英砂.萤石。

第六步：将熔炼电炉1内的硅液输送至冷凝固槽8进行水冷凝固处理，得到97金属硅。

本发明的使用状态为：通过原料硅石水洗装置2对初步破碎处理的原料硅石进行清洗，并在传送带23上进行控水干燥，然后将熔炼电炉1内产生的高温烟气通过排烟管12导入在原料硅石处理装置3的内壳体32和外壳体31之间的烟气通道夹层33中，通过热传递对内壳体32加热处理，通过传送带23将清洗、干燥后的原料硅石输送至原料硅石处理装置3内，通过破碎电机311和破碎刀片312对原料硅石进行破碎处理，并通过过滤网38对原料硅石筛分处理，得到原料硅石粒度在80-150mm之间，即对原料硅石破碎、筛分、加热干燥，将加热干燥的原料硅石、兰炭及水洗煤配比添加至熔炼电炉1，升温至1700℃-1800℃进行还原反应，还原反应结束后将造渣剂添加至熔炼电炉1进行造渣精炼，造渣剂采用粒度为10mm-15mm的石英砂或萤石，静置使硅液与渣分离，将熔炼电炉1内的硅液输送至水冷凝固槽8进行水冷凝固处理，得到97金属硅，冷凝固槽8外部用于水冷的水冷箱9中的水吸热后由水泵11和导水管10输送至水箱27内进行下一程序原料硅石的清洗，这里将上一程序中熔炼电炉1产生的高温烟气用于下一程序的原料硅石干燥加热处理，通过对原料硅石加热降低其在熔炼电炉1内的吸热量，降低能耗，本发明结构合理简单、使用方便，与传统的97金属硅冶炼相比较，本冶炼97金属硅的方法有效降低了97金属硅冶炼的能耗及成本，且生产工艺流程简单易行，通过对原料硅石粒度的处理，避免粒度过大时，易使未反应的硅石进入液体硅中，造成渣量增多，出炉困难、硅的回收率降低、能耗增大，甚至造成炉底上涨，影响正常生产，提高97金属硅的产品质量，适合97金属硅批量持续生产。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种冶炼97金属硅的方法，其特征在于：包括冶炼装置，且冶炼装置包括熔炼电炉(1)、原料硅石水洗装置(2)、原料硅石处理装置(3)、水冷凝固槽(8)和水冷箱(9)，所述熔炼电炉(1)的顶部安装有原料硅石处理装置(3)，所述原料硅石处理装置(3)一侧安装有原料硅石水洗装置(2)，所述熔炼电炉(1)的顶部开设有电炉进口(4)，所述电炉进口(4)与原料硅石处理装置(3)的底部连通设置，所述熔炼电炉(1)的底部呈锥形结构设置，所述熔炼电炉(1)的底部固定安装有支撑架(5)，所述支撑架(5)设置有两个，两个所述支撑架(5)之间的熔炼电炉(1)上开设有硅液出口(6)，所述硅液出口(6)通过导液管(7)与排放泵的输入端连通，排放泵的输出端通过导液管(7)与水冷凝固槽(8)的一侧连通，所述水冷凝固槽(8)安装在水冷箱(9)的内部，所述水冷箱(9)的一侧开设有冷水进口，所述水冷箱(9)的另一侧通过导水管(10)与水泵(11)的输入端连通，所述水泵(11)的输出端通过导水管(10)与原料硅石水洗装置(2)连通，所述熔炼电炉(1)一侧的顶部开设有排烟口，排烟口通过排烟管(12)与原料硅石处理装置(3)连通。

2.根据权利要求1所述的一种冶炼97金属硅的方法，其特征在于：所述原料硅石水洗装置(2)包括水洗箱(21)、第一进口(22)、传送带(23)、承载板(24)、导料板(25)、弹簧(26)、水箱(27)、高压泵(28)、喷头(29)、集水槽(210)和排水口(211)，所述水洗箱(21)的顶部开设有第一进口(22)，所述水洗箱(21)相对的两侧开设有通口，通口内穿过设置有传送带(23)，所述传送带(23)顶部的水洗箱(21)上安装有承载板(24)，所述承载板(24)顶部的水洗箱(21)上安装有导料板(25)，所述导料板(25)呈倾斜设置，所述导料板(25)的长度大于承载板(24)的长度，所述导料板(25)和承载板(24)之间远离水洗箱(21)箱壁的一端安装有弹簧(26)，所述水洗箱(21)的一侧固定安装有水箱(27)，所述水箱(27)的输出端通过水管与高压泵(28)的输入端连接，所述高压泵(28)的输出端通过水管与喷头(29)连接，所述喷头(29)安装在承载板(24)的底部，所述水箱(27)的输入端与导水管(10)的一端连接，所述传送带(23)底部的水洗箱(21)内设置有集水槽(210)，所述集水槽(210)的一侧开设有排水口(211)。

3.根据权利要求1所述的一种冶炼97金属硅的方法，其特征在于：所述原料硅石处理装置(3)包括外壳体(31)、内壳体(32)、烟气通道夹层(33)、进气口(34)、排气口(35)、第二进口(36)、出料口(37)、过滤网(38)、集料槽(39)、破碎轴(310)、破碎电机(311)和破碎刀片(312)，所述外壳体(31)固定安装在熔炼电炉(1)的顶部，所述外壳体(31)的内部设置有内壳体(32)，所述内壳体(32)和外壳体(31)之间形成烟气通道夹层(33)，所述烟气通道夹层(33)一侧底部的外壳体(31)上开设有进气口(34)，所述进气口(34)与排烟管(12)连通，所述烟气通道夹层(33)顶部的外壳体(31)上开设有排气口(35)，所述外壳体(31)和内壳体(32)的顶部开设有第二进口(36)，所述外壳体(31)和内壳体(32)的底部开设有出料口(37)，所述内壳体(32)的内部安装有过滤网(38)，所述过滤网(38)底部的内壳体(32)内设置有集料槽(39)，所述过滤网(38)顶部的内壳体(32)内转动安装有破碎轴(310)，所述破碎轴(310)的一端通过联轴器与破碎电机(311)的输出端转动安装，所述破碎轴(310)上固定安装有多个破碎刀片(312)。

4.根据权利要求1所述的一种冶炼97金属硅的方法，其特征在于：所述原料硅石处理装置(3)筛分的原料硅石粒度在8-150cm之间。

5.根据权利要求2所述的一种冶炼97金属硅的方法，其特征在于：所述传送带(23)靠近原料硅石处理装置(3)的一端位于第二进口(36)的顶部。

6.根据权利要求2所述的一种冶炼97金属硅的方法，其特征在于：所述传送带(23)上开设有多个渗水微孔。

7.根据权利要求1所述的一种冶炼97金属硅的方法，其特征在于：所述熔炼电炉(1)上开设有观察窗(13)。

8.根据权利要求1所述的一种冶炼97金属硅的方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步：通过原料硅石水洗装置(2)对初步破碎处理的原料硅石进行清洗，并在传送带(23)上进行控水干燥；

第二步：将熔炼电炉(1)内产生的高温烟气通过排烟管(12)导入在原料硅石处理装置(3)的内壳体(32)和外壳体(31)之间的烟气通道夹层(33)中，通过热传递对内壳体(32)加热处理；

第三步：通过传送带(23)将清洗、干燥后的原料硅石输送至原料硅石处理装置(3)内，通过破碎电机(311)和破碎刀片(312)对原料硅石进行破碎处理，并通过过滤网(38)对原料硅石筛分处理，得到原料硅石粒度在80-150mm之间，即对原料硅石破碎、筛分、加热干燥；

第四步：将加热干燥的原料硅石、兰炭、水洗煤及含铁料配比添加至熔炼电炉(1)，升温至1700℃-1800℃进行还原反应。

第五步：将造渣剂添加至熔炼电炉(1)进行造渣精炼，造渣剂采用粒度为10mm-15mm的石英砂或萤石。

第六步：将熔炼电炉(1)内的硅液输送至冷凝固槽(8)进行冷凝固处理，得到97金属硅。