CN203095624U - 一种用于工业硅炉外精炼的抬包 - Google Patents

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马文会
黄淑萍
谢克强
王统
周阳
伍继君
杨斌
刘大春
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Abstract

本实用新型提供一种用于工业硅炉外精炼的抬包,包括包体、吹气系统和等离子体加热系统,所述等离子体加热系统包括等离子体电源、电源线、等离子体支架和等离子体发生器,等离子体电源通过电源线与等离子体发生器连接,等离子体发生器由等离子支架固定置于包体正上方,包体底部或侧壁安装吹气系统,吹气系统包括吹气元件、储气装置和通气管,吹气元件通过通气管与储气装置相连。利用本实用新型进行工业硅炉外精炼,即等离子体加热,此生产过程中不会对环境造成污染,对环境负荷小,能实现清洁生产,符合绿色冶金的要求,实现工业硅炉外精炼的节能减排。

Description

—种用于工业硅炉外精炼的抬包
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种能够实现炉外精炼的抬包,特别涉及一种在矿热炉生产工业硅过程中,能实现工业硅炉外加热精炼的抬包,属于冶金设备技术领域。
背景技术
[0002] 近年来,由于对能源、环境问题,使得可作为太阳能电池材料的硅需要迅速增加。纯度为98〜99%的工业硅,工业上一般采用碳还原二氧化硅大量地制造,对于太阳能电池使用来说,用这种方法制造的硅纯度太低,因工业硅中存在多种杂质,这些杂质严重影响其性能和使用,为了扩大硅品种和应用范围,一般将从矿炉来的硅熔体进行炉外精炼,采用底部通入氧化性气体,将杂质氧化后通过进入气相或渣相而除去。而目前冶金工业中应用的炉外精炼吹气设备大体上有三类:抬包、转炉型容器和专用设备等。申请号为200910094737.3《一种底吹精炼抬包》专利申请,公开了一种底吹精炼抬包设备:由抬包包体、精炼吹气系统、气体均压器构成,抬包包体为倒锥形,通气管与气体均压器连接,精炼吹气系统有至少三根钢管,每根钢管连接至少一个喷嘴,以气体均压器为圆心呈放射状等距排列的多喷嘴的底吹精炼抬包。申请号为201110127717.9《工业硅炉外精炼的方法》专利申请,公开了一种方法:将硅液置于抬包内,通入压缩空气和氧气,附加精炼脱杂剂钙石,使硅液中的铝得于加速氧化,形成氧化渣,利用脱杂剂钙石在高温硅液中发生分解反应,从而有利于铝氧化除去,生成的含铝渣在硅液中易于上浮,达到渣液分离脱出的目的。申请号为200620200173.9《工业硅塔式吹气精炼炉》专利申请,公开了一种工业硅塔式吹气精炼炉:主要包括炉体和炉盖,炉体的炉膛深度与炉膛的直径之比为2-10。
[0003] 综上所述,炉外精炼提纯工业技术已非常成熟了,且目前常用的精炼方法为氧化吹气精炼,通常是在抬包底部安装低吹系统往熔体内吹富氧空气或氧气。但是,目前这种常用的方法存在一个问题就是随着精炼气体通入和精炼时间的延长,抬包内工业硅熔体的温度会发生明显的降低,甚至在炉外精炼过程中由于工业硅熔体较低出现“粘包”的情况,制约了现有炉外精炼工艺的发展 ,也限制了工业硅产品质量的进一步提高。
实用新型内容
[0004] 为了解决工业硅炉外精炼过程中,抬包中熔体温度降低而制约了长时间精炼的现有生产问题,本实用新型的目的是提供一种污染小、容易操作、结构简单的一种具有外加热功能的抬包装置。实现工业硅炉外精炼过程中边出硅水、边加热、边精炼。
[0005] 本实用新型的目的是通过以下技术方案实现:一种用于工业硅炉外精炼的抬包,包括包体、吹气系统和等离子体加热系统,所述等离子体加热系统包括等离子体电源、电源线、等离子体支架和等离子体发生器,等离子体电源通过电源线与等离子体发生器连接,等离子体发生器由等离子支架固定置于包体正上方(距离抬包内硅熔体表面的距离为10〜100cm),包体底部或侧壁安装吹气系统,吹气系统包括吹气元件、储气装置和通气管,吹气元件通过通气管与储气装置相连。[0006] 所述包体外壁设抬包支撑架和不锈钢拉杆,用于连接固定抬包的底部和上台面,起到稳定抬包包体不易变形的目的。
[0007] 所述包体内壁和底部砌筑耐火材料,抬包内空间为倒锥体状,用于盛放硅熔体,且便于硅熔体的倾倒。
[0008] 所述等离子体发生器包括阴极、阳极、枪筒和后座,且其加热功率通过等离子体电源进行调节。
[0009] 所述等离子体支架能自动升降,用于调整等离子体发生器与熔体表面距离。
[0010] 等离子体发生器置于熔体上方,直接对熔体表面加热,同时实现抬包内熔体的搅动。吹气系统可以实现通入精炼气体对工业硅熔体进行吹气精炼,也可以实现精炼剂从吹气系统的加入,或者精炼气和精炼剂同时通过吹气系统加入,并实现对工业硅熔体的吹气和造渣精炼同时进行。
[0011] 在往抬包中倒入硅熔体时,接通等离子体电源、气源、水源(防止等离子体发生器局部过热)对工业硅熔体进行加热,同时控制加热电源的功率和电流等参数,从而实现对工业硅熔体精炼温度范围的调节。另外等离子支架上安装一个自动升降装置,实现在出硅水的过程中等离子体发生器对硅熔体的持续加热。
[0012] 本实用新型具有以下的优点:
[0013] (I)实现了边出硅水、边精炼、边加热的长时间的炉外精炼,充分利用了熔体本身的热量,节约了能耗;是一种加热效率高、精炼效果好、环境污染小、生产效率高的工业硅熔体精炼装置;
[0014] (2)采用本实用新 型对工业硅进行等离子体加热,具有温度高、加热稳定、输出功率可调等优点;另外,等离子体气氛与底吹气体形成对流,对熔体有搅拌作用,从而加速了工业硅氧化精炼,提高生产效率。
[0015] (3)从具体结构来看,等离子体支架安装自动升降装置,实现了硅熔体连续加热,结构简单,操作方便。另外,等离子体电源装置中有功率控制装置,通过对功率、电流大小的控制,实现了对硅熔体温度的控制。
[0016] (4)采用本实用新型只是在现有的抬包基础上安装外置等离子体加热装置,基建投资少,节约成本。
[0017] (5)利用本实用新型进行工业硅炉外精炼,即等离子体加热,此生产过程中不会对环境造成污染,对环境负荷小,能实现清洁生产,符合绿色冶金的要求,实现工业硅炉外精炼的节能减排。
附图说明
[0018] 图1为本实用新型的结构示意图;
[0019] 图中,1-等离子体电源,2-电源线,3-等离子体支架,4-等离子体发生器,5-不锈钢拉杆,6-抬包支撑架,7-包体,8-底吹元件,9-储气装置,10-通气管。
具体实施方式
[0020] 下面通过实施例对本实用新型做进一步说明。
[0021] 实施例1[0022] 如图所示,用于工业硅炉外精炼的抬包,包括包体7、吹气系统和等离子体加热系统,所述等离子体加热系统包括等离子体电源1、电源线2、等离子体支架3和等离子体发生器4,等离子体电源I通过电源线2与等离子体发生器4连接,等离子体发生器4由等离子支架3固定置于包体7正上方(距离抬包内硅熔体表面的距离为10〜50cm),包体底部安装吹气系统,吹气系统包括吹气元件8、储气装置9和通气管10,吹气元件8通过通气管10与储气装置9相连;包体7外壁设抬包支撑架6和不锈钢拉杆5,用于连接固定抬包的底部和上台面,起到稳定抬包包体不易变形的目的;包体7内壁和底部砌筑耐火材料,抬包内空间为倒锥体状,用于盛放硅熔体,且便于硅熔体的倾倒;等离子体发生器4包括阴极、阳极、枪筒和后座,且其加热功率通过等离子体电源I进行调节;等离子体支架3能自动升降,用于调整等离子体发生器与熔体表面距离。
[0023] 实施例2
[0024] 如图所示,用于工业硅炉外精炼的抬包,包括包体7、吹气系统和等离子体加热系统,所述等离子体加热系统包括等离子体电源1、电源线2、等离子体支架3和等离子体发生器4,等离子体电源I通过电源线2与等离子体发生器4连接,等离子体发生器4由等离子支架3固定置于包体7正上方(距离抬包内硅熔体表面的距离为50〜100cm),包体侧壁安装吹气系统,吹气系统包括吹气元件8、储气装置9和通气管10,吹气元件8通过通气管10与储气装置9相连;包体7外壁设抬包支撑架6和不锈钢拉杆5,用于连接固定抬包的底部和上台面,起到稳定抬包包体不易变形的目的;包体7内壁和底部砌筑耐火材料,抬包内空间为倒锥体状,用于盛放硅熔体,且便于硅熔体的倾倒;等离子体发生器4包括阴极、阳极、枪筒和后座,且其加热功率通过等离子体电源I进行调节;等离子体支架3能自动升降,用于调整等离子体发生器与熔·体表面距离。

Claims (5)

1.一种用于工业硅炉外精炼的抬包,其特征在于:包括包体、吹气系统和等离子体加热系统,所述等离子体加热系统包括等离子体电源、电源线、等离子体支架和等离子体发生器,等离子体电源通过电源线与等离子体发生器连接,等离子体发生器由等离子支架固定置于包体正上方,包体底部或侧壁安装吹气系统,吹气系统包括吹气元件、储气装置和通气管,吹气元件通过通气管与储气装置相连。
2.根据权利要求1所述的用于工业硅炉外精炼的抬包,其特征在于:所述包体外壁设抬包支撑架和不锈钢拉杆。
3.根据权利要求1所述的用于工业硅炉外精炼的抬包,其特征在于:所述包体内壁和底部砌筑耐火材料,抬包内空间为倒锥体状。
4.根据权利要求1所述的用于工业硅炉外精炼的抬包,其特征在于:所述等离子体发生器包括阴极、阳极、枪筒和后座,且其加热功率通过等离子体电源进行调节。
5.根据权利要求1所述的用于工业硅炉外精炼的抬包,其特征在于:所述等离子体支架能自动升降。
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