硅电炉冶炼工艺

硅电炉冶炼工艺3.3.1工艺流程冶炼工艺原则上分为原料制备、电炉还原熔炼、产品精整包装、烟气除尘净化四部分。原料制备包括进厂块状原料的破碎筛分，入炉合格料计量配料和混料。电炉还原熔炼含电炉加料、炉料还原熔炼、出铁、硅铁铸锭等过程。铸锭后硅铁经人工破碎、清理残渣、计量包装入库。含尘烟气净化后排空，收集的硅粉人工包装入库。3.3.2工艺简述设计采用固定式三相矿热电炉还原熔炼的传统工艺生产硅75。矿热电炉为半敞口式，石墨电极，碳质炉衬。生产工业硅的进厂原料有硅石、焦丁、精洗烟煤、木片等。硅石采用一次破碎、一次擦洗筛分，焦顶采用一次破碎、一次筛分，精洗烟煤也采用一次破碎、一次筛分工艺。破碎后的原料经筛分后除去少量的细粒级部分，用人工手推车送入精矿车间。按照配料计算结果，将硅石、焦丁、精洗烟煤、木片等进行人工称量配料，混合均匀后用手推车送至电炉熔炼车间，再用电动单梁起重机提升至电炉操作平台，加入电炉中。电炉采用集中加料、小批调整火焰加料，每班沉料4～5次，每炉冶炼时间为2小时。出炉后彻底捣炉，先加木片，盖热料，再集中加盖新料，进行焖烧提温。出炉时，用石墨棒的烧穿器进行开眼，熔体直接流到浇注包中再进行铸模，自然冷却后人工破碎去渣精整，装桶包装，入库贮运。熔炼过程产出的含尘烟气，经收尘系统净化除尘，净化后的烟气经引风机送如烟囱排入大气。硅石焦丁精制烟煤钢屑鄂式破碎机鄂式破碎机鄂式破碎机人工挑选冲洗水圆筒擦洗机振动筛振动筛污水精矿合格焦合格烟煤合格料循环水泵沉淀池高位水池硬水软化器软水称量配料取水泵循环水泵冷却塔电炉含尘烟气水源75硅合金火花捕集器铸模布袋除尘器空气冷却烟尘净化尾气人工破碎包装引风机筛分销售烟囱包装排空产品销售图3-1工艺流程图3.4冶金计算3.4.1硅石耗量按硅石含SiO298.6%计算，每消耗一吨硅石所产生的铁合金进行计算，冶炼的物料平衡见表3-5，冶炼热平衡见表3-6。（还原剂按焦炭计算，在生产中可以采用部分精制烟煤和木片）表3-5物料平衡收入支出名称重量(kg)%名称重量(kg)%硅石1000.00051.10合金566.0128.89焦丁512.326.15炉渣37.541.92钢屑122.86.26粉尘64.403.29电极25.1.27烟气1290.065.86空气299.015.26其它1.150.05合计1959.1100.00合计1959.10100.00表3-6冶炼热平衡收入支出名称热量（kJ）%名称热量（kJ）%电能17218024.279.903氧化物分解15054694.169.864碳氧化成CO4082826.218.947加热合金15.438硅化铁与硅酸盐生成热217388.61.009加热炉渣到180080912.20.375炉料带入热30440.90.141烟气带走热883398.84.10炉衬损失热380496.41.766炉口损失热1632314.57.575冷却水带走热170650.60.792电损失2093240.59.714粉尘显热81088.70.376合计21548679.9100.00合计21548679.9100.003.5原燃料消耗单位产品原燃料消耗见表3-7，年消耗量见表3-8。表3-7单位产品原燃料消耗名称单耗(t/t)名称单产(t/t)硅石1.7660合金1.0焦丁0.905炉渣0.066钢屑0.217粉尘0.1138电极0.044烟气2.279表3-8年消耗量名称理论消耗量(t/a)实际消耗量(t/a)名称产量(t/a)硅石8830089200合金5000焦丁45254570炉渣330钢屑10851090粉尘569电极220220烟气113953.6主要设备选型全厂年工作日为330天，原料破碎、筛分系统为一班作业，电炉、精整系统为三班作业。3.6.1破碎机采用一台PE150×250型复摆颚式破碎机，最大给矿粒度为125mm，排矿口调节范围为10～40mm，处理量2～5t/h3.6.2振动筛还原剂破碎后采用一台SZZ400×800型单层自定中心振动筛进行筛分，处理量为12t/h。3.6.3圆筒擦洗机破碎后的硅石进入圆筒擦洗机除掉碎石和泥土选用φ600×1800mm圆筒擦洗机一台，处理能力为：18t/h3.6.4电炉变压器根据设计规模年产75硅铁5000t，年作业时间为330天，变压器容量：式中：P——变压器额定容量，kvA；Q——产品设计的年产量，取5000t/a；A——产品单位电耗，取8540kwh/t；Cosφ——电炉功率因数，取0.92；k1——电源波动系数，取0.98；k2——变压器功率利用系数，取1.0；k3——变压器时间利用系数，取0.95。按上式计算得：计算选用HSSPZ—6300/10矿热电炉用变压器1台。其主要电器参数为：型号：HSSPZ—6300/10;额定容量：6300kvA；3.6.5电炉结晶硅熔炼电炉与其它铁合金生产电炉的结构不尽相同，合理选择电炉熔池参数决定着结晶硅生产的技术经济指标的优劣。拟采用固定式半封闭水冷三相矿热电炉，电极升降采用双筒卷扬机升降机构，电极把持器采用液压式接触铜瓦。电炉有关参数为：工作电压：130伏；工作电流：27980A；石电极直径：电极直径为500mm；电极极心圆直径：1700炉膛直径：3700mm；炉膛高度：1700电流电压比：I2/V2=27980/130=215；有功功率：5796kW；极心圆单位面积功率：2555kW.h/m2；炉壳直径：5600mm炉膛单位面积上的功率：539kW.h/m2。3.6.6袋式除尘器袋式除尘器处理烟气温度120℃，烟气静压3000Pa，其过滤面积F为2100m2选用240ZC600-II-600A型回转反吹风扁袋除尘器2台，两台并联使用，单台过滤面积1138m2，两台总过滤面积2276m3.6.7引风机由于烟气温度较高，选用Y4-73-11№14D-6锅炉引风机2台，其中1台备用。转速1450r/min，流量147000m3/h，全压3420Pa，电机功率为2203.6.8起重设备及浇注包提升物料系统选用一台3t电葫芦。精整破碎系统选用一台3t电动单梁起重机。采用0.5m3.6.9铸模与铸模平车拟采用铸铁铸模或碳素铸模。铸模置于有轨平车上，平车由3t卷扬机牵引至精整车间。电炉设计两个出铁口，两套铸模装置，其中一套备用。3.6.10捣炉机在炉前设置3台捣炉机。捣炉机进出速度为270mm/s，进出长度