ES2938650T3 - Campana extractora para la colada de Si metálico y proceso de producción de silicio utilizando dicha campana extractora - Google Patents
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Abstract
La presente invención proporciona una campana (1) para piquera (4) y pico de colada (2) en un horno de arco sumergido en la producción de silicio donde la campana (1) tiene al menos dos conductos de succión (3) que se colocan a ambos lados de la capota (1). La presente invención proporciona además un proceso para la producción de silicio en un horno de arco sumergido, en el que el silicio líquido y el gas de refinación escapan de un orificio de colada (4) de un crisol (7), en el que el silicio líquido fluye por un pico de colada (2).) a una cuchara (5), donde el gas de refino es aspirado en una campana (1) que tiene al menos dos conductos de succión (3) que se colocan a cada lado de la campana (1). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Campana extractora para la colada de Si metálico y proceso de producción de silicio utilizando dicha campana extractora
La presente invención proporciona una campana extractora para un orificio de colada y el canal de colada en un horno de arco sumergido en la producción de silicio y un proceso para la producción de silicio.
Durante la producción de silicio de calidad metalúrgica, el metal fundido sale del horno a través de un orificio en el fondo del crisol (orificio de colada) durante un proceso denominado “colada”. El silicio líquido fluye sobre un bebedero denominado “canal de colada” y hacia un recipiente denominado “caldero de colada”. Un humo gaseoso procedente de la cámara de fusión del horno, que está compuesto en su mayor parte por SiO y CO, también sale a través del orificio de colada junto con el silicio líquido. Al mismo tiempo, se inyecta oxígeno y/o aire a través del fondo del caldero de colada y se eleva a través del silicio fundido. Este proceso, denominado “refino”, también produce un humo gaseoso que contiene SiO. Estas dos corrientes de gas residual reaccionan con el aire ambiente para formar partículas de microsílice, dióxido de carbono y calor, lo que crea, por tanto, un gas de escape caliente (denominado gas/humo de colada y/o refino) que está cargado de polvo de microsílice y que es necesario ventilar alejándolo del entorno de trabajo. Con esta finalidad se coloca una campana extractora pequeña (denominada “cámara abovedada”) sobre el orificio de colada y el canal de colada y alrededor de estos. La cámara abovedada está conectada con un conducto de escape o es adyacente a este y un ventilador específico proporciona una succión. La eficacia de la succión depende en gran medida del diseño geométrico de la cámara abovedada y del conducto de escape.
Al mismo tiempo, algunos aspectos técnicos plantean limitaciones al diseño de la cámara abovedada. Una de dichas limitaciones es que la cámara abovedada está montada en el crisol que tiene un movimiento rotativo constante y se debería proporcionar una succión independientemente de la posición de la cámara abovedada en ese momento. Otra limitación es que las distintas piezas de equipamiento (denominadas “equipamiento de colada”) necesitan acceder al(a los) orificio(s) de colada del crisol con el fin de taladrarlos para abrirlos, sellarlos, etc. La cámara abovedada no debe interponerse en la trayectoria de dicho equipamiento. Una tercera limitación es que durante la colada es necesario que se pueda acceder al caldero de colada desde arriba con el fin de introducir ciertos aditivos en el metal fundido. Por lo tanto, la cámara abovedada puede no cubrir totalmente la superficie superior del caldero de colada, lo que podría permitir que una parte del humo emitido por el caldero de colada se escape al entorno.
El estado de la técnica actual de los diseños de cámaras abovedadas no logra proporcionar suficiente succión, lo que permite, por tanto, que una cantidad significativa del gas de colada se escape hacia el entorno de trabajo.
De Mehdi Kadkhodabeigi: Modeling of Tapping Processes in Submerged Arc Furnaces, tesis para el grado de Doctor Philosophiae, mayo 2011, Norwegian University, Trondheim; págs. 108-142, se conoce un ejemplo de diseño de una cámara abovedada de la técnica actual.
Los diseños de la técnica actual de cámaras abovedadas incluyen un único conducto de succión, que puede estar situado opuesto a la cámara abovedada o en el lateral de la cámara abovedada. Si el conducto de succión se coloca en una ubicación fija opuesta a la cámara abovedada, la succión únicamente será suficiente si la cámara abovedada y el conducto de succión están alineados. No obstante, debido el movimiento rotativo constante del crisol, con frecuencia se producirá una desalineación de la cámara abovedada y el conducto de succión. Esto conducirá a una ventilación en su mayor parte del aire ambiente en lugar del humo de colada, el cual podrá escapar hacia el entorno de trabajo. Por lo tanto, es conveniente colocar el conducto de succión en la cámara abovedada, en cuyo caso es necesario que el sistema de succión rote junto con la cámara abovedada y el crisol. Incluso en este diseño, utilizar un único conducto no es adecuado para ventilar tanto el humo emitido por el orificio de colada como el humo procedente del caldero de colada debido a la distancia entre ellos. Si el conducto de succión se coloca sobre el caldero de colada, entonces el humo procedente del orificio de colada se puede escapar. Si el conducto de succión se coloca cerca del orificio de colada, entonces no se ventilará el humo procedente del caldero de colada. Además, de manera habitual las cámaras abovedadas se construyen utilizando paneles que son horizontales o verticales, lo que crea, por tanto, unas regiones de volúmenes estancados en las que se puede acumular y escapar el gas de colada.
La presente invención proporciona una campana extractora (1) para un orificio de colada (4) y un canal de colada (2) en un horno de arco sumergido en la producción de silicio, donde la campana extractora (1) tiene al menos dos conductos de succión (3) que están colocados de manera asimétrica a cada lado de la campana extractora (1).
La presente invención proporciona además un proceso para la producción de silicio en un horno de arco sumergido, donde el silicio líquido y el gas de refino escapan desde un orificio de colada (4) de un crisol (7), donde el silicio líquido fluye sobre un canal de colada (2) hacia un caldero de colada (5), donde el gas de refino se succiona en una campana extractora (1) que tiene al menos dos conductos de succión (3) que están colocados de manera asimétrica a cada lado de la campana extractora (1).
La campana extractora de acuerdo con la invención utiliza al menos dos conductos de succión (3) en lugar del habitual conducto de succión (3) individual y, por lo tanto, proporciona una succión mejorada del gas emitido desde el orificio
de colada (4) cuando se compara con los diseños convencionales, al tiempo que logra cumplir con las restricciones mencionadas anteriormente.
Si los conductos (3) están situados en el mismo lado de la campana extractora (1), entonces la succión no será uniforme y el gas se puede escapar por el otro lado de la campana extractora (1).
Preferentemente, la campana extractora (1) presenta un sistema de succión que rota junto con la campana extractora (1) y el crisol (7).
Preferentemente, la campana extractora (1) tiene dos conductos de succión (3) que se colocan de manera asimétrica a cada lado de la campana extractora (1).
La posición asimétrica evita que el flujo de gas pueda tener un punto de estancamiento intermedio entre los dos conductos (3) y que la succión pueda ser inadecuada.
No obstante, si los conductos (3) se colocan de manera asimétrica opuestos entre sí, entonces no aparecerá punto de estancamiento alguno, lo que mejora, por tanto, la succión.
Preferentemente, se coloca un conducto de succión (3) cerca del orificio de colada (4), lo que ventila, por tanto, el gas emitido desde el crisol (7), y el otro conducto de succión (3) se coloca sobre el caldero de colada (5) hacia el que fluye el silicio líquido para capturar el humo emitido por el proceso de refino.
Preferentemente, el gas de refino o el gas de colada es succionado por las tuberías (6) que están conectadas con los conductos de succión (3).
Preferentemente, ambas tuberías de succión (6) están orientadas de manera vertical inmediatamente después de su punto de conexión con la campana extractora (1). Esto hace que el gas fluya hacia abajo tan pronto como entra en el conducto (3). De esta forma, las partículas de microsílice contenidas en el gas no pueden sedimentar y pegarse en las paredes interiores de las tuberías (6) y, por tanto, se reduce el riesgo de obstrucción de los conductos (3).
En una realización preferida, las tuberías (6) tienen aberturas de inspección que facilitan la limpieza de la campana extractora (1) y las tuberías (6).
En una realización preferida, con el fin de minimizar adicionalmente la cantidad de humo que puede escapar, las paredes de la campana extractora (1) están inclinadas siempre que es posible en lugar de ser horizontales o verticales. Esto minimiza el volumen interior de la campana extractora y elimina las regiones de volúmenes estancados en las que la succión es deficiente y se puede acumular el humo.
Preferentemente, las paredes laterales de la campana extractora (1) están inclinadas.
La campana extractora disminuye la cantidad de gases de combustión que logran escapar del sistema de ventilación y entran en el entorno de trabajo. Esto da como resultado unas mejores condiciones de trabajo para la gente que opera el equipamiento de colada al mejorar la calidad del aire y reducir la acumulación de polvo en el área de colada. En una realización preferida, el material de la campana extractora es acero.
Las figuras 1 a 3 muestran la campana extractora (1) de acuerdo con la invención colocada sobre el caldero de colada (5) desde vistas diferentes. La figura 1 es una vista frontal, la figura 2 es una vista en perspectiva y la figura 3 es una vista superior.
Las figuras 1 a 3 muestran la campana extractora (1) que cubre el canal de colada (2), donde el silicio líquido fluye hacia el caldero de colada (5). Se utilizan dos conductos de succión (3) para capturar el gas de colada y refino procedente del orificio de colada (4) y el canal de colada (2) que están conectados con el crisol (7). El gas es succionado por las tuberías (6) que están conectadas con los conductos de succión (3).
Además, los dos conductos (3) está situados en lados opuestos de la campana extractora (1) de una manera asimétrica. Las dos tuberías (6) están orientadas de manera vertical tras su punto de conexión con la campana extractora (1). La campana extractora (1) tiene superficies inclinadas.
Claims (10)
1. Una campana extractora (1) para un orificio de colada (4) y un canal de colada (2) en un horno de arco sumergido en la producción de silicio, donde la campana extractora (1) tiene al menos dos conductos de succión (3) que se colocan de manera asimétrica a cada lado de la campana extractora (1).
2. La campana extractora (1) según se reivindica en la reivindicación 1, donde un conducto de succión (3) se coloca cerca del orificio de colada (4), lo que ventila, por tanto, el gas emitido desde el crisol (7) y el otro conducto de succión (3) se coloca sobre el caldero de succión (5) hacia el que fluye el silicio líquido, para capturar el humo emitido por el proceso de refino.
3. La campana extractora (1) según se reivindica en las reivindicaciones 1 o 2, donde el gas de refino o colada es succionado por las tuberías (6) que están conectadas con los conductos de succión (3), que están orientadas de manera vertical inmediatamente después de su punto de conexión a cada lado de la campana extractora (1).
4. La campana extractora (1) según se reivindica en las reivindicaciones 1, 2 o 3, donde los conductos (3) tienen aberturas de inspección.
5. La campana extractora (1) según se reivindica en las reivindicaciones 1,2, 3 o 4, donde las paredes de la campana extractora (1) están inclinadas.
6. Un proceso para la producción de silicio en un horno de arco sumergido, donde el silicio líquido y el gas de refino escapan desde un orificio de colada (7) de un crisol (7), donde el silicio líquido fluye sobre un canal de colada (2) hacia un caldero de colada (5), donde el gas de refino se succiona en una campana extractora (1) que tiene al menos do conductos de succión (3) que están colocados de manera asimétrica a cada lado de la campana extractora (1).
7. El proceso según se reivindica en la reivindicación 6, donde un conducto de succión (3) se coloca cerca del orificio de colada (4), lo que ventila, por tanto, el gas emitido desde el crisol (7) y el otro conducto de succión (3) se coloca sobre el caldero de colada (5) hacia el que fluye el silicio líquido, para capturar el humo emitido por el proceso de refino.
8. El proceso según se reivindica en las reivindicaciones 6 o 7, donde el gas de refino o colada es succionado por las tuberías (6) que están conectadas con los conductos de succión (3), que están orientadas de manera vertical inmediatamente después de su punto de conexión a cada lado de la campana extractora (1).
9. El proceso según se reivindica en las reivindicaciones 6, 7 u 8, donde los conductos (3) tienen aberturas de inspección.
10. El proceso según se reivindica en las reivindicaciones 6, 7, 8 o 9, donde las paredes de la campana extractora (1) están inclinadas.
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