CN111646474A - 一种熔融液体制备金属硅粉工艺 - Google Patents
一种熔融液体制备金属硅粉工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111646474A CN111646474A CN202010533030.4A CN202010533030A CN111646474A CN 111646474 A CN111646474 A CN 111646474A CN 202010533030 A CN202010533030 A CN 202010533030A CN 111646474 A CN111646474 A CN 111646474A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- charge level
- silicon
- semi
- arc furnace
- submerged arc
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 46
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 239000011863 silicon-based powder Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 36
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 31
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000003331 infrared imaging Methods 0.000 claims description 7
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 3
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 claims description 3
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 claims description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 3
- 230000035699 permeability Effects 0.000 abstract description 5
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910021652 non-ferrous alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/02—Silicon
- C01B33/021—Preparation
- C01B33/023—Preparation by reduction of silica or free silica-containing material
- C01B33/025—Preparation by reduction of silica or free silica-containing material with carbon or a solid carbonaceous material, i.e. carbo-thermal process
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
- G08C23/00—Non-electrical signal transmission systems, e.g. optical systems
- G08C23/04—Non-electrical signal transmission systems, e.g. optical systems using light waves, e.g. infrared
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J2005/0077—Imaging
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
本发明公开一种熔融液体制备金属硅粉工艺，涉及一种熔融液体制备金属硅粉工艺，涉及硅生产工艺领域，包括：首先，配料完后经混料后加入半封闭式矿热炉的炉内通电加热；然后，采集料面热红外图像，获取料面各个像素点位置的热红外温度，生成搅拌时长，控制料面搅拌装置对矿热炉的料面进行搅拌；最后，待半封闭式矿热炉的炉内反应时长达到预设反应时长，则开启出硅口放出硅液并铸成硅锭，经过破碎后形成金属硅粉。本发明通过热红外采集料面温度，当料面存在低温区域，则该区域开始存在板结可能，需要进行搅拌，以便避免料面板结，保持良好透气性，排除反应气体并有利于反应往生产硅的方向进行。
Description
技术领域
本发明涉及工业硅制造领域，特别涉及一种熔融液体制备金属硅粉工艺。
背景技术
金属硅又称结晶硅或工业硅，其主要用途是作为非铁基合金的添加剂。金属硅是由石英和焦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％的也包含在金属硅内)，其余杂质为铁、铝、钙等。
在现有技术，在金属硅冶炼过程中，硅业料面是采用人工进行搅拌，一方面增加人工成本，另一方面需要增加防护设备以提高工人安全性。
发明内容
有鉴于现有技术的一部分缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种熔融液体制备金属硅粉工艺，旨在通过热红外成像对料面进行识别，并进行自动化搅拌，减少人工查看料面而造成的不安全性。
为实现上述目的，本发明提供一种熔融液体制备金属硅粉工艺，所述工艺包括：
步骤S1、获取冶炼合金配料比，将硅石、木炭、石油焦原料按所述配料比的要求进行称量配料；
步骤S2、配料完后经混料后加入半封闭式矿热炉的炉内，对所述半封闭式矿热炉进行通电加热；
步骤S3、待所述半封闭式矿热炉的炉内温度大于第一预设温度，则开启设置于所述半封闭式矿热炉上方的热红外成像模块，控制所述热红外成像模块采集所述半封闭式矿热炉的料面的热红外图像；
步骤S4、根据所述热红外图像，获取所述半封闭式矿热炉的所述料面的各个像素点位置(x,y)的热红外温度T(x,y)；
步骤S5、根据所述热红外温度T(x,y)以及第二预设热红外温度TTH，获取所述热红外图像上连通区域像素点数大于或等于N的第一区域集合{Qi}；其中，所述第一区域集合包括各个子区域，所述i为所述子区域的编号，所述N为预设值；
步骤S6、响应于所述第一区域集合{Qi}的所述子区域数量大于第一预设面积STH，统计所述第一区域集合{Qi}的总区域面积S，统计所述第一区域集合{Qi}的红外温度均值
根据所述总区域面积S以及所述红外温度均值
生成搅拌时长t，控制料面搅拌装置对所述半封闭式矿热炉的所述料面进行搅拌；其中，所述搅拌时长t与所述总区域面积S正相关，所述搅拌时长与所述红外温度均值
负相关；
步骤S7、待所述半封闭式矿热炉的炉内反应时长达到预设反应时长，则开启出硅口放出硅液并铸成硅锭，经过破碎后形成金属硅粉。
在该技术方案中，通过热红外采集料面温度，当料面存在低温区域，则该区域开始存在板结可能，需要进行搅拌，以便避免料面板结，保持良好透气性，排除反应气体并有利于反应往生产硅的方向进行；并且，在该技术方案中，是根据包含低温区的第一区域集合{Qi}的总区域面积来判断料面的整体板结程度，以便控制搅拌时长；并且板结区域温度越低，则需要的搅拌时长也越长。
在一具体实施方式中，所述搅拌时长
所述α为总区域面积S的加权系数，所述α＞0；所述β为所述红外温度均值
的加权系数，所述β＜0；所述t0为搅拌时长的基准时长。
在该技术方案中，充分考虑到搅拌时长与低温区域(板结)面积的大小相关，同时也考虑到低温区域的温度越低则需要搅拌时间越长，有效生成搅拌时长，避免料面板结，保持良好透气性，排除反应气体并有利于反应往生产硅的方向进行。
在一具体实施方式中，所述第一预设面积STH在所述料面的总料面面积Sface上的占比为7.5％-12.5％。
在该技术方案中，通过设置第一预设面积，当料面上的低温区域超过总料面面积的7.5％-12.5％，之后再进行料面搅拌，在这种占比情况下，一方面，避免料面板结，保持良好透气性，排除反应气体并有利于反应往生产硅的方向进行；另一方面，一定程度上的料面的板结低温区域使得料面上覆盖一层保护层，减少半封闭式矿热炉的溶液热量损耗，节约能源。
本发明的有益效果是：1)、本发明通过热红外采集料面温度，当料面存在低温区域，则该区域开始存在板结可能，需要进行搅拌，以便避免料面板结，保持良好透气性，排除反应气体并有利于反应往生产硅的方向进行；2)、本发明是根据包含低温区的第一区域集合{Qi}的总区域面积来判断料面的整体板结程度，以便控制搅拌时长；并且板结区域温度越低，则需要的搅拌时长也越长。
附图说明
图1是本发明一具体实施方式中提供的一种熔融液体制备金属硅粉工艺的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1所示，在本发明第一实施例中，提供一种熔融液体制备金属硅粉工艺，所述工艺包括：
步骤S1、获取冶炼合金配料比，将硅石、木炭、石油焦原料按所述配料比的要求进行称量配料；
步骤S2、配料完后经混料后加入半封闭式矿热炉的炉内，对所述半封闭式矿热炉进行通电加热；
步骤S3、待所述半封闭式矿热炉的炉内温度大于第一预设温度，则开启设置于所述半封闭式矿热炉上方的热红外成像模块，控制所述热红外成像模块采集所述半封闭式矿热炉的料面的热红外图像；
步骤S4、根据所述热红外图像，获取所述半封闭式矿热炉的所述料面的各个像素点位置(x,y)的热红外温度T(x,y)；
步骤S5、根据所述热红外温度T(x,y)以及第二预设热红外温度TTH，获取所述热红外图像上连通区域像素点数大于或等于N的第一区域集合{Qi}；其中，所述第一区域集合包括各个子区域，所述i为所述子区域的编号，所述N为预设值；
步骤S6、响应于所述第一区域集合{Qi}的所述子区域数量大于第一预设面积STH，统计所述第一区域集合{Qi}的总区域面积S，统计所述第一区域集合{Qi}的红外温度均值
根据所述总区域面积S以及所述红外温度均值
生成搅拌时长t，控制料面搅拌装置对所述半封闭式矿热炉的所述料面进行搅拌；其中，所述搅拌时长t与所述总区域面积S正相关，所述搅拌时长与所述红外温度均值
负相关；
步骤S7、待所述半封闭式矿热炉的炉内反应时长达到预设反应时长，则开启出硅口放出硅液并铸成硅锭，经过破碎后形成金属硅粉。
在本实施例中，所述搅拌时长
所述α为总区域面积S的加权系数，所述α＞0；所述β为所述红外温度均值
的加权系数，所述β＜0；所述t0为搅拌时长的基准时长。
在本实施例中，所述第一预设面积STH在所述料面的总料面面积Sface上的占比为7.5％-12.5％。可选的，所述第一预设面积STH在所述料面的总料面面积Sface上的占比为10％。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (3)
1.一种熔融液体制备金属硅粉工艺，其特征在于，所述工艺包括：
步骤S1、获取冶炼合金配料比，将硅石、木炭、石油焦原料按所述配料比的要求进行称量配料；
步骤S2、配料完后经混料后加入半封闭式矿热炉的炉内，对所述半封闭式矿热炉进行通电加热；
步骤S3、待所述半封闭式矿热炉的炉内温度大于第一预设温度，则开启设置于所述半封闭式矿热炉上方的热红外成像模块，控制所述热红外成像模块采集所述半封闭式矿热炉的料面的热红外图像；
步骤S4、根据所述热红外图像，获取所述半封闭式矿热炉的所述料面的各个像素点位置(x,y)的热红外温度T(x,y)；
步骤S5、根据所述热红外温度T(x,y)以及第二预设热红外温度TTH，获取所述热红外图像上连通区域像素点数大于或等于N的第一区域集合{Qi}；其中，所述第一区域集合包括各个子区域，所述i为所述子区域的编号，所述N为预设值；
步骤S6、响应于所述第一区域集合{Qi}的所述子区域数量大于第一预设面积STH，统计所述第一区域集合{Qi}的总区域面积S，统计所述第一区域集合{Qi}的红外温度均值
根据所述总区域面积S以及所述红外温度均值
生成搅拌时长t，控制料面搅拌装置对所述半封闭式矿热炉的所述料面进行搅拌；其中，所述搅拌时长t与所述总区域面积S正相关，所述搅拌时长与所述红外温度均值
负相关；
步骤S7、待所述半封闭式矿热炉的炉内反应时长达到预设反应时长，则开启出硅口放出硅液并铸成硅锭，经过破碎后形成金属硅粉。
2.如权利要求1所述的一种熔融液体制备金属硅粉工艺，其特征在于，所述搅拌时长
所述α为总区域面积S的加权系数，所述α＞0；所述β为所述红外温度均值
的加权系数，所述β＜0；所述t0为搅拌时长的基准时长。
3.如权利要求1所述的一种熔融液体制备金属硅粉工艺，其特征在于，所述第一预设面积STH在所述料面的总料面面积Sface上的占比为7.5％-12.5％。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010533030.4A CN111646474B (zh) | 2020-06-12 | 2020-06-12 | 一种熔融液体制备金属硅粉工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010533030.4A CN111646474B (zh) | 2020-06-12 | 2020-06-12 | 一种熔融液体制备金属硅粉工艺 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111646474A true CN111646474A (zh) | 2020-09-11 |
| CN111646474B CN111646474B (zh) | 2023-06-02 |
Family
ID=72351214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010533030.4A Active CN111646474B (zh) | 2020-06-12 | 2020-06-12 | 一种熔融液体制备金属硅粉工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111646474B (zh) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5191215A (en) * | 1989-01-13 | 1993-03-02 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Apparatus and method for transient thermal infrared spectrometry of flowable enclosed materials |
| CN101074892A (zh) * | 2006-05-19 | 2007-11-21 | 贺利氏电子耐特国际股份公司 | 用于测量熔融金属浴温度的方法和装置 |
| CN101664793A (zh) * | 2009-09-14 | 2010-03-10 | 东北大学 | 基于红外热成像的连铸坯实时温度场在线预测方法 |
| CN203881448U (zh) * | 2014-06-04 | 2014-10-15 | 上海赛科利汽车模具技术应用有限公司 | 一种用于红外热像仪现场标定的恒温标定炉 |
| US20170171418A1 (en) * | 2015-12-09 | 2017-06-15 | Air Products And Chemicals, Inc. | Thermal Imaging in a High Temperature Furnace |
| WO2018104695A1 (en) * | 2016-12-08 | 2018-06-14 | Land Instruments International Limited | Control system for furnace |
| CN108862280A (zh) * | 2018-07-14 | 2018-11-23 | 天津炜润达新材料科技有限公司 | 一种冶炼金属硅的方法 |
| CN110487415A (zh) * | 2019-08-19 | 2019-11-22 | 中南大学 | 熔融金属流体体数据检测装置、方法及系统 |
| CN110736343A (zh) * | 2019-11-13 | 2020-01-31 | 宁夏汇力达工业智能控制技术有限公司 | 一种带自焙电极焙烧程度测量装置的矿热炉 |
-
2020
- 2020-06-12 CN CN202010533030.4A patent/CN111646474B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5191215A (en) * | 1989-01-13 | 1993-03-02 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Apparatus and method for transient thermal infrared spectrometry of flowable enclosed materials |
| CN101074892A (zh) * | 2006-05-19 | 2007-11-21 | 贺利氏电子耐特国际股份公司 | 用于测量熔融金属浴温度的方法和装置 |
| CN101664793A (zh) * | 2009-09-14 | 2010-03-10 | 东北大学 | 基于红外热成像的连铸坯实时温度场在线预测方法 |
| CN203881448U (zh) * | 2014-06-04 | 2014-10-15 | 上海赛科利汽车模具技术应用有限公司 | 一种用于红外热像仪现场标定的恒温标定炉 |
| US20170171418A1 (en) * | 2015-12-09 | 2017-06-15 | Air Products And Chemicals, Inc. | Thermal Imaging in a High Temperature Furnace |
| WO2018104695A1 (en) * | 2016-12-08 | 2018-06-14 | Land Instruments International Limited | Control system for furnace |
| CN108862280A (zh) * | 2018-07-14 | 2018-11-23 | 天津炜润达新材料科技有限公司 | 一种冶炼金属硅的方法 |
| CN110487415A (zh) * | 2019-08-19 | 2019-11-22 | 中南大学 | 熔融金属流体体数据检测装置、方法及系统 |
| CN110736343A (zh) * | 2019-11-13 | 2020-01-31 | 宁夏汇力达工业智能控制技术有限公司 | 一种带自焙电极焙烧程度测量装置的矿热炉 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111646474B (zh) | 2023-06-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102206781B (zh) | 高温用镁合金及其制造方法 | |
| CN105803233B (zh) | 含有铝钛硼锆的镍基合金的冶炼工艺 | |
| CN102206780B (zh) | 具备优秀的金属溶液流动性和耐热裂性的镁类合金及其制造方法 | |
| CN103540777B (zh) | 一种连续自动生产镁-稀土中间合金的方法 | |
| CN102206765A (zh) | 常温用镁合金及其制造方法 | |
| CN108950325B (zh) | 一种高强度铝合金材料及其生产工艺 | |
| CN105603224A (zh) | 一种含铅废弃物配置铅锑合金的冶炼方法 | |
| CN105603226B (zh) | 镍基高温合金的真空冶炼方法 | |
| CN103555976A (zh) | 铝棒熔铸工艺 | |
| CN105177333B (zh) | 一种抗氧化锡焊料合金的熔炼装置及其制备方法 | |
| CN106544561A (zh) | 一种铝合金板材的铸造方法 | |
| AU2001293924B2 (en) | Preparing aluminium-silicon alloys | |
| CN111646474A (zh) | 一种熔融液体制备金属硅粉工艺 | |
| CN107245592A (zh) | 一种铝锭的熔铸工艺 | |
| CN107058769B (zh) | 一种zl105a铝合金的制备方法 | |
| CN111424191B (zh) | 一种锌合金及其制备方法 | |
| CN106435293B (zh) | 制备铝硅镁合金的方法 | |
| CN111088431B (zh) | 一种电子行业纯镍金属带材废料循环回收再利用的方法 | |
| CN108149039A (zh) | 一种航空级钒铝合金生产装置以及利用其生产航空级钒铝合金的方法 | |
| CN111531135B (zh) | 一种铝硅中间合金的生产工艺 | |
| CN108103330A (zh) | 一种压铸铝合金材料的制备方法 | |
| CN111471876B (zh) | 一种锌合金的制备方法 | |
| RU2363747C1 (ru) | Способ извлечения цинка из гартцинка и печь для его осуществления | |
| CN111378887A (zh) | 硅铝合金及其制备方法 | |
| CN114438353B (zh) | 一种锌铝镁铟合金的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |