CN111646474B - 一种熔融液体制备金属硅粉工艺 - Google Patents

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

一种熔融液体制备金属硅粉工艺

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T_TH，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{Q_i}；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{Q_i}的所述子区域数量大于第一预设面积S_TH，统计所述第一区域集合{Q_i}的总区域面积S，统计所述第一区域集合{Q_i}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{Q_i}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S_TH在所述料面的总料面面积S_face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{Q_i}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T_TH，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{Q_i}；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{Q_i}的所述子区域数量大于第一预设面积S_TH，统计所述第一区域集合{Q_i}的总区域面积S，统计所述第一区域集合{Q_i}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S_TH在所述料面的总料面面积S_face上的占比为7.5％-12.5％。可选的，所述第一预设面积S_TH在所述料面的总料面面积S_face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T_TH，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{Q_i}；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{Q_i}的所述子区域数量大于第一预设面积S_TH，统计所述第一区域集合{Q_i}的总区域面积S，统计所述第一区域集合{Q_i}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S_TH在所述料面的总料面面积S_face上的占比为7.5％-12.5％。

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