RU98063U1

RU98063U1 - ORE-THERMAL FURNACE LINING

Info

Publication number: RU98063U1
Application number: RU2010117848/02U
Authority: RU
Inventors: Леонид Владимирович Черняховский; Павел Григорьевич Паткин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Сибинженерпроект" (ООО "СибИП")
Priority date: 2010-05-04
Filing date: 2010-05-04
Publication date: 2010-09-27

Abstract

1. Футеровка рудно-термической печи, содержащая металлический кожух, слой теплоизоляционного материала, кирпичную кладку, слой заполнителя из углеродистого материала, боковые и подовые углеродные блоки, отличающаяся тем, что слой теплоизоляционного материала выполнен из листового асбеста, кирпичная кладка выполнена из слоев теплоизоляционного и огнеупорного кирпича, а слой заполнителя между слоем огнеупорного кирпича и углеродными блоками выполнен из сажи. ! 2. Футеровка по п.1, отличающаяся тем, что теплоизоляционный слой кирпича выполнен из диатомитового кирпича. ! 3. Футеровка по п.1, отличающаяся тем, что огнеупорный слой кирпича выполнен из шамота. 1. Lining of the ore-thermal furnace, containing a metal casing, a layer of heat-insulating material, brickwork, a filler layer of carbon material, side and hearth carbon blocks, characterized in that the layer of heat-insulating material is made of sheet asbestos, the brickwork is made of layers of heat-insulating and refractory bricks, and a layer of aggregate between the layer of refractory bricks and carbon blocks is made of soot. ! 2. Lining according to claim 1, characterized in that the heat-insulating layer of brick is made of diatomaceous brick. ! 3. The lining according to claim 1, characterized in that the refractory brick layer is made of fireclay.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к металлургии и может быть использовано при производстве кремния карботермическим восстановлением в электродуговых печах.The proposed technical solution relates to metallurgy and can be used in the production of silicon by carbothermic reduction in electric arc furnaces.

Футеровка печи является одним из определяющих факторов технологического процесса получения кремния, обеспечивающих высокое качество получаемого продукта и длительную безаварийную эксплуатацию оборудования.The lining of the furnace is one of the determining factors in the technological process for producing silicon, which ensures the high quality of the product and long-term trouble-free operation of the equipment.

Известна футеровка ванны руднотермической электропечи, включающая в себя металлический корпус, теплоизоляционный слой из сыпучего материала, огнеупорную кладку стен из кирпичей и угольных блоков, в которой вертикальные швы между угольными блоками и кирпичной кладкой по всему периметру стен выполнены из мелкодисперсного глинозема (патент РФ №2115874, F27D 1/00, 1998 г., [1]). Использование слоя мелкодисперсного глинозема предотвращает окисление угольных блоков, повышает срок службы футеровки. Однако, данное конструктивное выполнение футеровки не обеспечивает в полной мере теплоизоляционных свойств и требований по технике безопасности эксплуатации печи, в частности - температуру на наружной поверхности металлического кожуха не более 60°С.A known lining of a bath of an ore-thermal electric furnace, which includes a metal case, a heat-insulating layer of granular material, refractory masonry of walls made of bricks and coal blocks, in which the vertical seams between the coal blocks and brickwork along the entire perimeter of the walls are made of finely divided alumina (RF patent No. 21115874 , F27D 1/00, 1998, [1]). The use of a layer of finely dispersed alumina prevents the oxidation of coal blocks and increases the service life of the lining. However, this structural design of the lining does not fully provide the heat-insulating properties and safety requirements for the operation of the furnace, in particular, the temperature on the outer surface of the metal casing is not more than 60 ° C.

Известна футеровка рудовосстановительной печи, содержащая металлический кожух, теплоизоляционную засыпку, кирпичную кладку, угольные боковые и подовые блоки, которая дополнительно снабжена слоями-заполнителями из углеродистой массы и кокса крупностью 15-25 мм, размещенными между кирпичной кладкой и боковыми угольными блоками (А.с. СССР №1504476, F27D 1/00, 1989 г., [2]).A lining of an ore reduction furnace is known, comprising a metal casing, heat-insulating backfill, brickwork, coal side and hearth blocks, which is additionally equipped with filler layers of carbon mass and coke with a grain size of 15-25 mm, placed between the brickwork and side coal blocks (A.с. USSR No. 1504476, F27D 1/00, 1989, [2]).

По назначению, технической сущности, наличию сходных признаков данное решение выбрано в качестве ближайшего аналога.By purpose, technical nature, the presence of similar features, this solution is selected as the closest analogue.

Недостаток известного решения - нестабильность состава заполнителей при высокотемпературных нагрузках, обеспечение не в полной мере теплоизоляционных свойств, предотвращение проникновения в расплав примесей из футеровки и требований техники безопасности по температуре наружной поверхности кожуха.A disadvantage of the known solution is the instability of the composition of the aggregates at high temperature loads, the provision of incompletely insulating properties, the prevention of the penetration of impurities from the lining into the melt and the safety requirements for the temperature of the outer surface of the casing.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение срока службы печи и соответствие требованиям техники безопасности.The objective of the proposed technical solution is to increase the life of the furnace and compliance with safety requirements.

Техническими результатами являются повышение теплоизоляционных свойств футеровки, предохранение нарушение целостности угольных блоков. Технические результаты достигаются тем, что в футеровке руднотермической печи, содержащей металлический кожух, слой теплоизоляционного материала, кирпичную кладку, слой заполнителя из углеродистого материала, боковые и подовые углеродные блоки, слой теплоизоляционного материала выполнен из листового асбеста, кирпичная кладка выполнена из слоев теплоизоляционного и огнеупорного кирпича, а слой заполнителя между слоем огнеупорного кирпича и углеродными блоками выполнен из сажи. Причем, теплоизоляционный слой кирпича может быть выполнен из диатомитового кирпича, а огнеупорный слой кирпича может быть выполнен из шамота.Technical results include improving the insulating properties of the lining, preventing the violation of the integrity of coal blocks. Technical results are achieved in that in the lining of an ore-thermal furnace containing a metal casing, a layer of heat-insulating material, brickwork, a filler layer of carbon material, side and hearth carbon blocks, a layer of heat-insulating material is made of sheet asbestos, brickwork is made of layers of heat-insulating and refractory brick, and the aggregate layer between the refractory brick layer and the carbon blocks is made of soot. Moreover, the heat-insulating layer of brick can be made of diatomaceous brick, and the refractory layer of brick can be made of fireclay.

Сравнительный анализ предлагаемого технического решения с решением, выбранным в качестве ближайшего аналога, показывает следующее.A comparative analysis of the proposed technical solution with the solution selected as the closest analogue shows the following.

Предлагаемая футеровка и футеровка по ближайшему аналогу характеризуются сходными признаками:The proposed lining and lining according to the closest analogue are characterized by similar features:

- металлический кожух;- metal casing;

- слой теплоизоляционного материала;- a layer of insulating material;

- кирпичная кладка;- brickwork;

- слой заполнителя из углеродистого материала;- a filler layer of carbon material;

- боковые и подовые углеродные блоки.- side and hearth carbon blocks.

Предлагаемая футеровка также характеризуется признаками, отличными от признаков, характеризующих футеровку по ближайшему аналогу:The proposed lining is also characterized by signs that are different from the signs characterizing the lining according to the closest analogue:

- слой теплоизоляционного материала выполнен из листового асбеста;- a layer of thermal insulation material is made of sheet asbestos;

- кирпичная кладка выполнена из слоев теплоизоляционного и огнеупорного кирпича;- brickwork is made of layers of heat-insulating and refractory bricks;

- слой заполнителя между слоем огнеупорного кирпича и углеродными блоками выполнен из сажи.- the aggregate layer between the refractory brick layer and the carbon blocks is made of soot.

Причем, теплоизоляционный слой кирпича может быть выполнен из диатомитового кирпича, а огнеупорный слой кирпича может быть выполнен из шамота.Moreover, the heat-insulating layer of brick can be made of diatomaceous brick, and the refractory layer of brick can be made of fireclay.

Наличие в предлагаемом решении признаков, отличных от признаков, характеризующих решение по ближайшему аналогу, позволяет сделать вывод о его соответствии условию патентоспособности полезной модели «новизна».The presence in the proposed solution of signs that are different from the signs characterizing the solution according to the closest analogue allows us to conclude that it meets the condition of patentability of the utility model of "novelty."

Техническая сущность предлагаемого решения заключается в следующем.The technical essence of the proposed solution is as follows.

При производстве кремния высокого качества, например для солнечных батарей, карботермическим способом возникает вопрос защиты восстановленного продукта (Si) от влияния футеровки печи. Процесс восстановления ведут при условии, когда температура внутренней стенки шахты печи нагревается до 2000°С. При этом из футеровки в кремний активно диффундирует бор. Установлено, что при снижении температуры шамотной футеровки до 800°С, диффузия бора прекращается (г.Грабмайер, фирма Сименс, Черняховский Л.В., Россия). Цель достигается путем создания теплоизоляционного слоя между графитовым тиглем и шамотом, предотвращающего диффузию бора из футеровки в расплав. Таким материалом может служить сажа, графитовый войлок и другие углеродистые материалы.In the production of high-quality silicon, for example for solar panels, in a carbothermic manner, the question arises of protecting the reduced product (Si) from the influence of the furnace lining. The recovery process is carried out under the condition that the temperature of the inner wall of the shaft of the furnace is heated to 2000 ° C. In this case, boron actively diffuses from the lining to silicon. It was established that when the temperature of the fireclay lining is reduced to 800 ° C, boron diffusion ceases (Grabmeyer, Siemens, L. Chernyakhovsky, Russia). The goal is achieved by creating a heat-insulating layer between the graphite crucible and chamotte, which prevents the diffusion of boron from the lining into the melt. Such material may be carbon black, graphite felt and other carbon materials.

Толщина этого слоя определяется расчетным путем и зависит от толщины углеродной футеровки, мощности печи, технологической температуры процесса.The thickness of this layer is determined by calculation and depends on the thickness of the carbon lining, furnace power, process temperature.

Футеровка руднотермической печи содержит (фиг.1) металлический кожух, 1, слой теплоизоляционного материала из листового асбеста, 2, кирпичную кладку из слоя диатомитового кирпича, 3, из слоя огнеупорного кирпича, 4, слой заполнителя из сажи, 5, боковые углеродные блоки, 6, и подовые углеродные блоки, 7.The lining of the ore-thermal furnace contains (Fig. 1) a metal casing, 1, a layer of heat-insulating material from sheet asbestos, 2, brickwork from a layer of diatomaceous brick, 3, from a layer of refractory brick, 4, a layer of soot aggregate, 5, side carbon blocks, 6, and hearth carbon blocks, 7.

Футеровка руднотермической печи работает следующим образом. Тепловой поток из рабочего пространства печи через образующийся в процессе работы печи гарнисаж (не показан), через углеродные блоки, 6, проходит через слой пористого углеродистого заполнителя из сажи, 5, а затем через слои огнеупорного кирпича, 4, диатомитового кирпича, 3, слой теплоизоляционного материала из листового асбеста, 2 и достигает металлического кожуха, 1. При этом при нагреве слоев футеровки происходит диффузия элементов из материалов футеровки в сторону расплава кремния в печи. Наличие слоя углеродистого заполнителя из сажи, 5, обеспечивает температуру на поверхности шамотной футеровки ~780°С, что предотвращает диффузионный процесс. Расчет толщин слоев материалов футеровки обеспечивает также температуру на наружной поверхности металлического кожуха ~58°С, что обеспечивает требования техники безопасности эксплуатации печи.Lining ore-thermal furnace works as follows. The heat flow from the working space of the furnace through the skull (not shown) formed during the operation of the furnace, through carbon blocks, 6, passes through a layer of porous carbon filler from soot, 5, and then through layers of refractory brick, 4, diatomite brick, 3, layer thermal insulation material from sheet asbestos, 2 and reaches a metal casing, 1. In this case, when the lining layers are heated, elements from the lining materials diffuse towards the molten silicon in the furnace. The presence of a layer of carbon filler from carbon black, 5, provides a temperature on the surface of the fireclay lining ~ 780 ° C, which prevents the diffusion process. The calculation of the thicknesses of the layers of the materials of the lining also provides a temperature on the outer surface of the metal casing of ~ 58 ° C, which ensures the safety requirements for the operation of the furnace.

ИНФОРМАЦИЯINFORMATION

1. Патент РФ №2115874, F27D 1/00, 1998 г.1. RF patent №2115874, F27D 1/00, 1998

2. А.с. СССР №1504476, F27D 1/00, 1989 г.2. A.S. USSR No. 1504476, F27D 1/00, 1989

Claims

1. Lining of the ore-thermal furnace, containing a metal casing, a layer of heat-insulating material, brickwork, a filler layer of carbon material, side and hearth carbon blocks, characterized in that the layer of heat-insulating material is made of sheet asbestos, the brickwork is made of layers of heat-insulating and refractory bricks, and a layer of aggregate between the layer of refractory bricks and carbon blocks is made of soot.

2. Lining according to claim 1, characterized in that the heat-insulating layer of brick is made of diatomaceous brick.

3. The lining according to claim 1, characterized in that the refractory brick layer is made of fireclay.