“节能减排”工业硅生产降耗论.doc

工业硅生产降耗保质论摘要：工业硅生产是一个无渣熔炼过程，可通过选择原料从冶炼操作、配碳量的控制等方面实现工业硅节能措施，改善操作，合理配电提高产能，控制杂质含量来满足客户需求。关键词：电极工作端 杂质 电耗 还原剂前言 ：硅是自然界分布最广的元素之一，在地壳中的含量为25.8%。主要以氧化硅和硅酸盐的形态存在。工业硅是一种高能耗产品，随着近几年电价的不断上涨，在工业硅生产成本中电费已占45%-55%，成为工业硅成本的主要构成部分。工业硅生产采用硅与碳质还原剂在矿热电弧炉内进行还原反应，产品所应用领域对工业硅质量要求是高纯度，因此，探索合理用电降低成本和降低工业硅产品中杂质含量是企业长久发展和提高竞争力的有效途径。一、生产过程。1.1、工业硅生产中二次电压及电极电流的选择，首先应满足电极能比较稳定地插入料层中，由电极埋入深度与二次电压及电极电流的关系可知，选择低电压，大电流对电极深而稳地插入炉料是有利的，但从电工学的角度看不利于功率因素的提高，电耗会增加。就25500KVA工业硅电炉而言，电流电压比为660-680比较适宜。1.2、根据炉料粒度的大小和质量的好坏，适当的调节二次电压和输入功率。当硅石、木炭粒度偏小时，炉料比电阻较大，电极下插过深，还原温度低，此时应选用高等级的二次电压。如硅石热稳定性差，太碎，还原剂活性差，比电阻小等因素造成电极插入炉料浅，刺火严重，应适当降低二次电压，否则电极不易下插，炉底上涨，上部料层温度升高，造成更多的SiO挥发，金属回收率降低，产量减少，能耗增高。 1.3、保证炉子上部有较厚的冷料层。为料层中SiO的凝聚提供良好的条件。这就要求冶炼操作稳定，保持料面温度的恒定分布。做到电极深而稳，不宜频繁捣炉和大翻料。另外，炉料配比合理，混合要均匀。 1.4、合理的选择还原剂。在条件允许的情况下尽量使用比电阻大，反应性好的还原剂，以提高炉料的比电阻，有利于电极下插。而我厂选择90%以上的纯木炭，电极下插较为合理，但是炉况发生紊乱，并不是很经济，造成成本过高。1.5、电极工作端方面三相电极工作端的长短是决定整台电炉电能是否能最大限度利用的关键，电极工作端长短应取决与炉底碳砖之间的距离。二、生产过程中的杂质控制。工业硅产品中三大有害杂技，Fe、Al、Ca。大量研究表明，进入生产系统的铁在电孤高温下全部被碳质还原剂还原成金属铁进入硅熔体。在工业硅熔体中，硅和铁可以任意比例互溶。从元素周期表可知，金属铁的化学性质比单质硅活泼，且在工业硅熔体中铁的活度远远小于硅的活度，故采用现已使用的化学精炼法除去工业硅熔体中的铁不太容易，工业实践也证明了这一点。而Al、Ca可通过通氧精炼可选择氧化Al、Ca以达到降低Al、Ca杂质。本节重点论述产品中铁杂质进入的途径。工业硅生产原料主要为硅石和碳质还原剂，其中碳质还原剂根据具体情况又分别选择使用木炭、油焦、煤、半焦等，所用原料中都不同程度含有Fe，应择优使用原料、精料入炉、把Fe含量控制在源头。三、工业硅冶炼操作。炉内结壳，断面透气性差，刺火严重，这是工业硅生产存在的问题。 3.1、高温冶炼，溶液温度高，比75FeSi要高，需要2150K冶炼，由于料中无钢屑，SiO2还原反应恶化，而破坏SiC，所以要控制好炉膛温度，减少热损失，控制好Si和SiO的挥发，使SiC的形成和破坏保持平衡。 3.2、正确配料，配料要特别注意还原剂的使用比例和使用数量。既要高温又要透气性良好，料面疏松又不塌料。 3.3、沉料捣炉，通过焖烧后下面的已经熔化，形成护壳，用捣炉机捣落炉料。 3.4、扎眼透气，温度升高后，还原反应就很激烈，CO含量增加，就必须使CO均匀的逸出。 3.5、加大旋转炉体的频率，消除或减少炉内死料区，减少SiC的沉降。 3.6、严格工艺要求，提高职工的