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57東方希望 冶煉部 張效和2017-3-24 33000kv.A工業(yè)硅冶煉的基本原理和一、二氧化碳在冶煉反應(yīng)中的作用是什么?一、為什么用硅石、碳質(zhì)材料在礦熱爐中經(jīng)過高溫加熱后,能冶煉出工業(yè)硅?要想知道這個道理首先就要了解冶煉硅工業(yè)所用的各種原料,在各種高溫條件下的變化規(guī)律。冶煉工業(yè)硅主要原料是硅石,硅石中含二氧化硅約98.二氧化硅很穩(wěn)定,硅和氧之間的親和力很強,不易分離。生產(chǎn)上為了把氧從二氧化硅分離除去,采用在礦熱爐內(nèi)高溫條件下,以碳質(zhì)材料中的碳奪取二氧化碳中的氧,而且溫度越高,碳奪取氧的能力隨之增強。這是因為在高溫條件下,碳對氧的結(jié)合能力比硅對氧的結(jié)合力大。可見高溫時有了碳,二氧化硅就不穩(wěn)定了,這時二氧化硅中的氧和碳進行反應(yīng),生成氣態(tài)的一氧化碳,通過料層從爐口逸出。二氧化硅中的氧被碳奪走后,剩下的形成硅。其中有一定數(shù)量的硅與鐵、鋁、鈣生成化合物。二氧化硅與碳作用其反應(yīng)如下:SiO2+2C=Si+2CO上式是吸熱反應(yīng),從反應(yīng)式中可知,為了加速反應(yīng)的進行,應(yīng)把電極往爐料中插的深些,以提高爐溫,擴大坩堝區(qū),同時應(yīng)增加料面的透氣性,使一氧化碳氣體盡快逸出。如果取扎透氣眼,搗爐等措施,均有利于二氧化碳與硅的反應(yīng)加速進行,使硅較快地生成。由于冶煉工業(yè)硅中的礦熱爐原材料中有微量的鐵,使二氧化硅的還原反應(yīng)較容易進行,這是因為被還原出來的硅與鐵形成硅鐵,于是改善了還原過程的條件,所以鐵越多二氧化硅的還原反應(yīng)越容易進行,生產(chǎn)也證明這點,冶煉含硅越低的硅鐵,則其單位電耗越低。如冶煉每噸45硅鐵的電耗,約為45004800度,每公斤硅耗電約為11度。冶煉每噸75硅鐵的電耗約為82009000度,每公斤硅耗電約為12度。冶煉每噸硅的電耗約為1200013000度,每公斤硅耗電約13度。從化學(xué)反應(yīng)上說一般認為,氧化物中的氧被其他物質(zhì)奪去的反應(yīng),叫還原反應(yīng)。奪取氧的物質(zhì),叫還原劑,如碳質(zhì)材料等。依上述工業(yè)硅冶煉原理是還原過程。反應(yīng)過程中,硅石內(nèi)的二氧化硅絕大部分被碳還原之外,其他雜質(zhì)和碳質(zhì)材料帶入的灰分,如氧化鈣CaO,五氧化二磷P2O5和三氧化二鋁AI2O3等也被碳還原,其中五氧化二磷絕大部分被還原。各反應(yīng)如下:CaO+C=Ca+COP2O5+5C=2P+5COAI2O3+3C=2AI+3CO反應(yīng)中生成的一氧化碳氣體,從爐口逸出,其他生成物如鈣、鋁和磷等進入硅鐵中,因此,要求原料中的雜質(zhì)盡量少,以保證硅鐵的質(zhì)量。在冶煉過程中有少部分的二氧化硅,三氧化二鋁和氧化鈣等未被還原,而形成爐渣。爐渣成分約含 SiO2:3040;AI2O3:4560;CaO:1020。此種爐渣熔點約為16001700.渣量大時,消耗電量增加,同時過粘的爐渣,不易從爐內(nèi)排除,引起爐況惡化。故要采用較好的原料,以減少渣量,降低單位電耗。正常情況下,渣量控制在不大于硅量的百分之五為宜。以上是硅鐵冶煉基本原理,工業(yè)硅冶煉的基本反應(yīng)如下:SiO2+2C=Si+2CO實際爐內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)比這復(fù)雜.實驗證明氧化物的還原,是由高價氧化物逐步還原成低價氧化物.二氧化硅的還原,在高溫情況下,首先被還原成一氧化硅(SiO),而后再被還原成硅(Si),其順序是SiO2 SiO Si冶煉工業(yè)硅,在17001800時,將發(fā)生如下反應(yīng):SiO2+C=SiO+CO也就是說二氧化碳硅首先被碳還原成一氧化碳,然后再被還原成硅,其反應(yīng)式如下:SiO+C=Si+CO被還原出來的硅,部分的將和二氧化硅作用,又產(chǎn)生一氧化硅,其反應(yīng)式如下:SiO2+Si=2SiO從上述的三個反應(yīng)式中,可以看到一氧化硅對促進冶煉反應(yīng)的進行是個重要環(huán)節(jié)。一氧化硅在高溫情況下是以氣體狀態(tài)存在,低溫時不穩(wěn)定。因此,一氧化硅在爐內(nèi)坩堝中是氣體,少量的一氧化硅從爐口逸出后,被空氣氧化SiO+12O2= SiO2而成為二氧化硅,冷卻后呈灰白色,部分凝結(jié)在電極,筒瓦等處。在約為1700以上高溫時,大部分的一氧化硅揮發(fā)到碳質(zhì)材料的氣孔中,廣泛地和碳接觸并作用,按第二個反應(yīng)式,還原成硅,少部分的硅在高溫區(qū)與二氧化硅作用,按最后反應(yīng)式又生成一氧化硅,然后又和碳進行反應(yīng),結(jié)果反應(yīng)連續(xù)不斷地進行。由此可知,一氧化硅不但是反應(yīng)的中間產(chǎn)物,同時,它可促進反應(yīng)加速進行。由于一氧化硅在高溫下是氣體,易揮發(fā)而損失掉,尤其當塌料或大刺火時,逸出或噴出白色氣體多是一氧化硅。因此,要求及時處理“塌料或大刺火”的現(xiàn)象,否則,將造成一氧化硅的大量損失,減少產(chǎn)量,增高單位耗電。二、反應(yīng)中碳化硅的產(chǎn)生和破壞的原因是什么?冶煉工業(yè)硅時在反應(yīng)中的二氧化硅首先破壞被還原成一氧化硅。部分的一氧化硅氣體在上升過程中與料層中碳質(zhì)材料接觸并作用后,較易生成碳化硅。其反應(yīng)如下:SiO+2C=SiC+CO冶煉過程中,碳質(zhì)材料加入量過多時,更易產(chǎn)生碳化硅。其反應(yīng)式如下:SiO2+3C=SiC+2CO往往在修爐時于料層內(nèi)部發(fā)現(xiàn)大量碳化硅冷卻后呈褐色,稍有光澤并是針狀結(jié)晶,說明產(chǎn)生碳化硅的反應(yīng)是存在的,并且是中間產(chǎn)物。碳化硅SiC的熔點約為2500,不易熔化,電阻小,導(dǎo)電性強。因此,爐中積存過多碳化硅,使爐況惡化。例如:(雖然碳化硅易產(chǎn)生,但在冶煉硅鐵中由于爐料中有鋼屑,碳化硅較輕易被鐵Fe破壞),其反應(yīng)式如下:SiC+Fe=FeSi+C冶煉45硅鐵,因爐料中鋼屑較多,碳化硅更易破壞,所以,碳化硅對爐況沒有影響。碳化硅在高溫時,還可被二氧化硅所破壞,其反應(yīng)式如下:SiO2+2SiC=3 Si+2CO2SiO2+SiC=3SiC+CO較大容量工業(yè)硅電爐,因爐溫高,碳化硅易被破壞。碳化硅在高溫時還可以被一氧化硅破壞,其反應(yīng)式如下:SiO+SiC=2Si+CO三、高溫下形成的“坩堝”作用是什么?什么是坩堝?坩堝就是每相電極下面的“堝”型高溫區(qū),也就是主要的發(fā)言區(qū)。二氧化硅在較高溫度下,粘度比較大,每當搗爐時就會發(fā)現(xiàn)很粘稠的爐料,甚至呈玻璃絲狀。電極附近的爐料,因距離電極位置不同,高溫處即熔化,低溫處即粘結(jié)。所以,在電極周圍自然形成有粘結(jié)爐料組成的“堝”型高溫區(qū),即主要反應(yīng)區(qū),習慣稱為坩堝。坩堝頂和壁是粘稠的熔融狀爐料,其組成為粘稠的爐料混合物;已進行部分反應(yīng)而生成的化合物;硅顆粒;液體合金;碳化硅和三氧化二鋁等。坩堝內(nèi)部是氣體空間也就是電弧區(qū)。坩堝內(nèi)的溫度約為18002000以上,能夠使化學(xué)反應(yīng)比較充分地進行。冶煉工業(yè)硅,當大塌料時,可看到坩堝的部分形狀,在電爐修洗爐時,也可看到坩堝的部分輪廓。坩堝頂和壁的爐料,在高溫下不斷地反應(yīng),生成硅落入熔池內(nèi),又不斷地加入新爐料。所以,坩堝是主要反應(yīng)區(qū)。坩堝的大小對冶煉有很大的影響。電極插入爐料較深時,熱量損失較少,爐內(nèi)溫度高,坩堝則較大,反應(yīng)速度較快,產(chǎn)量高,單位電耗低。反之,電極插入爐料淺時,熱量損失增加,爐內(nèi)溫度較低,坩堝則較小,反應(yīng)速度減慢,產(chǎn)量低,單位電耗勢必增高坩堝的大小也可以從料面的透氣性來判斷,當料面透氣性比較均勻時,說明坩堝較大。當料面透氣性不好時,爐中的料下沉速度較慢時,則說明坩堝較小。控制合適的配料比,操作中不偏加料;維護好爐況,使料面保證較低的高度,并保持爐料有良好的透氣性等,這樣就有較大的坩堝。供電制度對坩堝的大小也有影響,使用的功率高,則坩堝較大;反之則坩堝較小。每相電極的坩堝擴大到一定程度時,坩堝間必然互相溝通,出爐時硅水就比較容易全部流出。如因爐溫低或爐底上漲等原因,造成坩堝小,甚至使三個坩堝不能連通,這樣不但硅水不能全部排出,并對下一爐冶煉造成不利的影響。四、原料和配料1.什么樣的硅石適于冶煉工業(yè)硅?硅石是冶煉工業(yè)硅的基本原料之一。為減少渣量,降低電耗和提高產(chǎn)量,要求硅石中的二氧化硅含量大于99。硅石中的,三氧化二鋁是有害雜質(zhì),它的熔點高約為2050當爐渣中含有較高的三氧化二鋁時,將造成排渣困難。同時硅石中三氧化二鋁較多時,易使鋁被還原出來而進入硅中,使硅的含鋁量增加,影響硅質(zhì)量。因此,要求硅石中的三氧化二鋁不大于0.2.硅石表面呈現(xiàn)粉紅色線條是三氧化二鋁存在的象征。三氧化二鋁也常存在硅石表面泥土中。為此,硅石入爐之前用水沖洗,以減少冶煉時的渣量。硅石中的含硫量,由于冶煉過程中硫S和硅Si形成硫化硅,如SiS、SiS2等化合物,這些化合物在高溫下易揮發(fā)跑掉,因此對硅石含硫量不作要求。硅石中的氧化鈣CaO和氧化鎂MgO含量較高,冶煉時就會增加渣量,并侵蝕出鐵口,為此要求硅石中氧化鈣和氧化鎂含量之和小于0.5.硅石加入爐內(nèi)預(yù)熱時均有不同程度的爆裂,這是因二氧化硅晶格變化時體積膨脹造成的。不同產(chǎn)地的硅石,其爆裂程度不同。受熱后爆裂程度較大的硅石,在冶煉時會惡化料面的透氣性,造成爐況變壞。因此。要求硅石在高溫下,應(yīng)具有一定熱穩(wěn)定性。大工業(yè)硅礦熱爐溫度較高,硅石更易早期爆裂,因此要用質(zhì)量好些硅石。選礦源時要把硅石先做爐內(nèi)試驗,再確定是否能用。小爐子用的硅石,可因地制宜,適當酌情降低質(zhì)量要求。對硅石粒度也有要求,粒度過大,反應(yīng)速度減慢,粒度過小或粉末多,會影響料面的透氣性。粉末多的硅石帶入泥土也多,使渣量增加。生產(chǎn)證明大工業(yè)硅礦熱爐用的硅石,要求粒度為60120毫米,其中大于80毫米的要大于50。五什么樣的碳質(zhì)材料適于冶煉工業(yè)硅?冶煉工業(yè)硅石油焦、煤是主要原料,它是冶煉硅的還原劑,所以要求碳質(zhì)材料內(nèi)的固定碳的含量越高越好,要大于84,同時要求碳質(zhì)材料灰分要低。因碳質(zhì)材料灰分含量高時,渣量增加,由于灰分內(nèi)含60左右的三氧化二鋁AI2O3,造成爐渣粘不易排除。此外,灰分高的碳質(zhì)材料加入爐內(nèi)易使料面燒結(jié),影響透氣性。因此,要求碳質(zhì)材料灰分含量應(yīng)低于2.5.碳質(zhì)材料中的碳大部分是以固定碳形式存在,但也有少部分的碳是以碳氫化合物通常稱為揮發(fā)分形式存在。這部分碳氫化合物在高溫下即揮發(fā)跑掉,所以要碳質(zhì)材料的揮發(fā)分含量不大于26-38.除對碳質(zhì)材料有化學(xué)成分要求外,對其物理性能也有要求。碳質(zhì)材料高溫下電阻越大,電極插入爐料越深,有助于提高爐溫,從而擴大坩堝。碳質(zhì)材料的氣孔率大,不但電阻大,表面積也大,增加了化學(xué)反應(yīng)面積,加速了化學(xué)反應(yīng)的速度。碳質(zhì)材料的粒度對冶煉有很大影響。粒度過大時,爐料電阻減小,電極不易深插入爐料,造成爐溫低和坩堝小,冶煉不正常。粒度過小或粉末多,則燒損較大,易使爐況變粘,影響料面的透氣性。因此,碳質(zhì)材料要有一定的使用粒度。大硅鐵電爐所用碳質(zhì)材料粒度以小于8-25毫米為宜。對碳質(zhì)材料物理性能要求不做具體規(guī)定??筛鶕?jù)生產(chǎn)實踐,來選擇較合適的碳質(zhì)材料。目前,我國冶煉硅用的石油焦、煤,多是篩下的小顆粒。六、為什用小顆??墒闺姌O較深地插入爐料?冶煉工業(yè)硅所用的碳質(zhì)材料,很重要的是希望它在高溫下的電阻大,可使電極較深地插入爐料內(nèi),有利于提高爐溫和擴大坩堝區(qū)。碳質(zhì)材料電阻大為什么使電極插入爐料較深?這是因為電阻大,通過的電流必然減少,為保持負荷就要增加電流,于是向下移動電極,增加插入深度,從而使電極插入較深的爐料中。不同粒度碳質(zhì)材料的電阻變化原因如下:1.電流通過碳質(zhì)材料,因這塊碳質(zhì)材料中間無縫隙,電流受的阻力很小,說明這塊碳質(zhì)材料的比電阻較小。2.把這塊碳質(zhì)材料分為兩塊,因中間有縫隙,電流通過時略有阻力,說明這時碳質(zhì)材料的比電阻有所增加。可見,碳質(zhì)材料的粒度越小,它的電阻就越大。反之,碳質(zhì)材料粒度越大,電阻則越小。原因是:粒度小表面積就大,接觸電阻增大,所以粒度小的碳質(zhì)材料電阻大。反之,粒度大表面積減少,接觸電阻變小,因此,力度大的碳質(zhì)材料電阻小。由于粒度小的碳質(zhì)材料電阻大,所以用小粒碳質(zhì)材料做還原劑時可使電極較深的插入爐料中,這樣有利于提高爐溫,從而擴大坩堝,加速冶煉化學(xué)反應(yīng)的進行,提高產(chǎn)量,降低單位電耗。七、冶煉工業(yè)硅為什么可用部分粘結(jié)煤?冶煉工業(yè)硅的還原劑多數(shù)用粘結(jié)煤。粘結(jié)煤在煉焦過程中焦化溫度約為11001300而形成的焦炭,所以也稱冶金焦為高溫焦或全焦。焦化溫度約600800而形成的焦炭稱為低溫焦或半焦。煤氣焦就是低溫焦的一種,所謂煤氣焦就是生產(chǎn)煤氣時的副產(chǎn)品。煤氣焦和冶金焦性質(zhì)比較如下:1.電阻粒度1015毫米的各種焦炭,比電阻與溫度之間關(guān)系,根據(jù)實際測定如圖4所示。煤氣焦的電阻大于冶金焦,即使在較高的溫度時,它的電阻仍大于冶金焦的電阻。電阻大時煤氣焦的重要的優(yōu)點。實踐證明,冶煉工業(yè)硅時使用部分煤氣焦,電極可較深的插入爐料中,從而降低電耗。2.化學(xué)成分粘結(jié)煤中含固定碳較低,灰分較高,從化學(xué)性質(zhì)上來說它不如冶金焦好。這是因粘結(jié)煤的焦化溫度較低造成的。粘結(jié)煤的含碳量低,用它做還原劑時加入量應(yīng)多些,同時由于粘結(jié)煤中灰分高,冶煉時渣量也增加,另一方面也由于粘結(jié)煤中含碳較低和它的機械強度較差。在冶煉中往往在坩堝中和下部有缺碳現(xiàn)象。可見,冶煉工業(yè)硅全部用粘結(jié)煤做還原劑,爐況不易維護。3.氣孔率和反應(yīng)能力粘結(jié)煤的氣孔率比冶金焦的氣孔率大4060,這樣不但使粘結(jié)煤的電阻大,同時也擴大反應(yīng)接觸面,另一方面粘結(jié)煤的反應(yīng)能力也較高,均有利反應(yīng)速度加快進行。上述粘結(jié)煤有氣孔率高、電阻大和成本低的優(yōu)點,但它又有含碳較低、灰分高和機械強度差的弱點。所以冶煉時不宜全部使用粘結(jié)煤,可與石油焦搭配使用。實踐經(jīng)驗證明搭配3040的粘結(jié)煤和石油焦共同使用其效果較好,單位電耗有所降低。八、為什么可以使用少量的碳化硅有些單位為降低單位電耗,在冶煉工業(yè)硅時加入少量的碳化硅SiC,這樣可節(jié)約部分電能。這里指的“碳化硅”,并不是一種特定的原料,而是制造石墨電極時石墨化爐的保溫廢料。它含有大量的碳化硅,因此,習慣這種廢料叫“碳化硅”。它的成分如下:SiC2:540;SiO2:20;C25;其余為Al2O3 和CaO等。為什么冶煉時加入少量的“碳化硅”可以降低電耗。冶煉工業(yè)硅時,二氧化硅被還原是吸收大量熱能的反應(yīng),因此要在很高的溫度約18001900下,才能使這一反應(yīng)激烈進行,因此要消耗大量的電能。當爐料中加入部分碳化硅時,它和爐料中的鐵在爐內(nèi)發(fā)生如下反應(yīng):SiCFe= FeSiC這個反應(yīng)是吸熱反應(yīng),它吸收的熱量和反應(yīng)溫度,要比二氧化硅還原時所需的熱量和溫度要低。所以爐料中加入部分碳化硅,可以降低電耗。冶煉工業(yè)硅因爐料中鐵含量很少,硅石數(shù)量較多,碳化硅的破壞反應(yīng),將主要按下式進行:2SiO2SiC= 3SiOCOSiOSiC=2SiCO這兩個反應(yīng)都約在1800以上的高溫下進行,并且因有氣態(tài)的SiO參加反應(yīng)。而因氣態(tài)的SiO較易揮發(fā),因此,破壞碳化硅的反應(yīng),不易較安全地進行??梢娨睙捁I(yè)硅鐵時,碳化硅的利用率低。碳化硅的熔點高,導(dǎo)電性強,冶煉時加入強化硅后,電極不易穩(wěn)定,爐況不好掌握,并且碳化硅粉末多,影響料面的透氣性,有時刺火較嚴重。為此,冶煉時不易加入過多的碳化硅,而所用的碳化硅應(yīng)精選,以減少粉末。經(jīng)驗證明,冶煉45硅鐵時,每批料硅石按300公斤算,可加5070公斤碳化硅;冶煉工業(yè)硅時,每批料加入25公斤較為合適。九、如何計算碳質(zhì)材料的加入量?由工業(yè)硅冶煉原理可知,用碳質(zhì)材料中的碳,還原硅石中的SiO2而生成硅。因此,粘結(jié)煤加入量直接影響到SiO2能否充分還原和爐況是否正常。所以碳質(zhì)材料加入量是重要的。在計算前要說明以下幾個問題:硅因爐內(nèi)各個區(qū)域冶煉溫度有所不同,故計算時碳的過剩量和硅的回收率也不同。硅冶煉溫度較低;碳和的硅冶煉溫度較高,碳和硅的損失較大,所以碳的過剩量按10計算,硅的回收率按92計算。2.原子量分子量的計算根據(jù)化學(xué)元素周期表可知Si原子量為28,C原子量為12,O氧原子量為16。所以SiO2的分子量是28162=60.3. 根據(jù)原料化學(xué)分析結(jié)果和實際工作經(jīng)驗采?。?計算冶煉工業(yè)硅的碳質(zhì)材料加入量為計算方便,以100公斤硅石為基礎(chǔ),計算碳質(zhì)材料加入量。100公斤硅石中含SiO2為:10098=98公斤硅鐵冶煉反應(yīng)式:SiO22C=Si2COSiO2和2C分子量:28216=60 212=2490公斤SiO2純碳量為:24/6098=39.2公斤我們所用的是含碳84%的碳質(zhì)材料,將39.2公斤的純碳換算為碳質(zhì)材料,則為:1008439.2=46.6公斤冶煉工業(yè)硅,碳質(zhì)材料燒損約10%,所以碳質(zhì)材料的加入量為:46.6100/90=51.7公斤52公斤碳質(zhì)材料中含水量約為5%15%。經(jīng)驗證明碳質(zhì)材料含量每增加1%時,要相應(yīng)增加0.6公斤碳質(zhì)材料。若碳質(zhì)材料含水量按5%計算,焦炭實際加入量則為:52+525%0.654公斤將上述和計算式化簡,冶煉工業(yè)硅時,100公斤石的碳質(zhì)材料加入量則為:100SiO224/60C%0.90=碳質(zhì)材料加入量(公斤)式中 SiO2-硅中的二氧化硅含量%C%-碳質(zhì)材料中的固定碳含量%0.9-碳的利用率(因碳燒損10%);24和60-分別為2個碳和二氧化硅的分子量。用簡化式計算出的碳質(zhì)材料加入量,并非實際需要量,而要根據(jù)碳質(zhì)材料含量有所增加。9.碳質(zhì)材料加入量與哪些因素有關(guān)?上述碳質(zhì)材料加入量的計算,只根據(jù)原料的化學(xué)成分和一些實際經(jīng)驗而得出的。但碳質(zhì)材料的實際加入量,往往不準確、所用二次電壓及工業(yè)硅礦熱爐的容量有關(guān),并且和電極的極心圓直徑的大小有關(guān)。理論計算出的碳質(zhì)材料加入量是主要根據(jù),但還要按下述具體情況進行調(diào)整。1.爐況變化時要調(diào)整碳質(zhì)材料的加入量。爐況發(fā)粘時,應(yīng)適當增加碳質(zhì)材料加入量。爐況碳過剩應(yīng)適當減少碳質(zhì)材料加入量。2.電極插入爐料較淺時,可適當減少碳質(zhì)材料加入量。4.同一爐子,冶煉時用二次電壓較高時,碳質(zhì)材料的加入量應(yīng)適當少些。5.同容量的礦熱爐,其電極間的極心圓直徑較大時,碳質(zhì)材料加入量應(yīng)多些,極心圓直徑較小時,碳質(zhì)材料加入量應(yīng)少些。6.如何配料,為什么大料批不好?配料是冶煉工業(yè)硅的第一道工序,是一項很重要的工作配料時要注意以下幾點:1.稱量準確,各種材料必須按規(guī)定的數(shù)量進行稱量,誤差要小。如果稱量不準,爐況不易掌握,甚至可能出廢品。因此,配料工作要細心,還要經(jīng)常檢查稱量工具的準確度,發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時調(diào)整或修理。2.要按規(guī)定的是順序進行配料,以使爐料均勻混合。碳質(zhì)材料的堆比重約0.50.6硅石的堆比重約為1.51.6,原料堆比重相差很大。為了爐料混合均勻,配料順序為碳質(zhì)材料、硅石、木片。采用這樣的配料方法,爐料由料管下降后,能較均勻混合。爐料混合均勻與否對冶煉有很大影響。為使爐料混合均勻,每次只準量一批料,每個料斗存料為得超過二批料。為什么大料批不好?料批的大小是以批料中硅石數(shù)量為準。目前冶煉工業(yè)硅時,一般每批料中有200公斤硅石或300公斤硅石。前者叫小料批,后者叫大料批。從爐料混合均勻角度來說,料批越小混合得越均勻,料批越大爐料越難混合均勻。因此,要盡量采用小料批,以使爐料混合均勻,但是,小批量為配料為配料操作帶來一定困難。以下是較大容量的工業(yè)硅電爐,冶煉工業(yè)硅,料批大小不同時的單位電耗示例:料批大,電耗較高,料批小,則電耗較低,故采用小料批較好。十、硅鐵冶煉工藝.冶煉工業(yè)硅如何加料?工業(yè)硅冶煉的基本反應(yīng),是利用碳質(zhì)材料中的碳,將硅石中二氧化硅的硅還原出來的反應(yīng)。要使這一反應(yīng)順利進行,必須有良好的爐況。正確的加料方法,是獲得良好爐況、達到高產(chǎn)量低消耗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。因此,加料時應(yīng)注意以下幾點:1.每批料必須混合均勻后加入爐內(nèi),不準偏加料。大家知道,每批料的配比,是根據(jù)硅冶煉的化學(xué)反應(yīng)原理和所用原料的成分,并結(jié)合實際情況計算出來的。所以,加入爐內(nèi)的每批料的組成,必須符合批料的配比。均勻地混合爐料是保證爐內(nèi)反應(yīng)正常進行的重要操作條件。如果爐料未經(jīng)均勻混合或任意選擇性的加入爐內(nèi),這就是同常所說的“偏加料”,其結(jié)果是在爐內(nèi)局部區(qū)域造成硅石過?;蚪固歼^剩,這兩種情況都不利于爐內(nèi)反映順利進行,而使爐況惡化。可見,爐料混合均勻是十分重要的。2.爐料要連續(xù)地一小批一小批地加入爐內(nèi)。這樣不但易于控制料面的高度,而且可以使加入爐料的組成及其分布比較均勻。3.必須適當?shù)乜刂屏厦娴母叨?。料面高度過高則電極上升,料面過低易塌料,兩者都不能充分的利用熱量,都會對爐況產(chǎn)生不利的影響。料面高度控制適當,可使電極較深的插入爐料中,從而提高爐溫和擴大坩堝,使爐料可得到充分的預(yù)熱,促使爐內(nèi)反應(yīng)加快進行。4.加料時要隨時觀察爐況,如料面透氣性及電極動態(tài)等,必要時應(yīng)采取相應(yīng)的措施進行處理。5. 應(yīng)使爐料與電極成垂直方向加入,但要防止爐料碰撞電極。這種加料方法,可使料面成為低料面寬錐體的形狀,不致引起電極波動。小容量工業(yè)硅礦熱爐,因其爐溫度較低,熔煉速度較慢,應(yīng)力求減小熱量損失。加料時應(yīng)注意如下幾點:1.勤加、薄蓋。2.隨時注意刺火并在處理火后應(yīng)及時加料。3.在保持適當?shù)腻F體和料面的前提下,進行燜燒,直到出硅后將爐料搗下去,再重新加料燜燒?,F(xiàn)在,我國工業(yè)硅生產(chǎn)的加料方式,大多采用加料機加料。加料時應(yīng)注意以下幾點:1.少加勤快為宜。不能一次加得過多,以便保持良好的料面透氣性。2.應(yīng)先從錐體底部往電極根部逐漸地加入爐料。這樣可以保持爐料的組成,分布比較均勻,不致使硅石塊滾到錐體底部邊緣。3.擺動加料機流槽時,其方向與電極成垂直或平行,兩種異向投料方式應(yīng)當交替進行使用.防止加料機槽碰撞電極。.為什么不能偏加料?爐況不正常時出于某種原因,為使電極較深的插入爐料或為了穩(wěn)定電極,要在電極周圍加入較多的硅石;有時爐況不正常,在電極周圍加入過多焦炭或過多硅石爐料,這就電偏加料。此種操作方法是錯誤的,危害極大。1.加入過多的硅石爐料時,初期電極可能插得深,時間過長就會造成電極周圍缺碳,坩堝縮小,電極容易上抬,料面透氣性不好并有刺火現(xiàn)象,甚至給不足負荷,爐總值惡化,尤其是當出爐口相電極其出現(xiàn)這種情況,其后果更為嚴重,出爐操作不容易順利進行。2.加入碳質(zhì)材料過多時,電極易上升,同時其他的部位必有缺碳現(xiàn)象,料面會有燒結(jié),透氣性不好,不得爐況正常進行。3.料在爐內(nèi)分布不均勻,使化學(xué)反應(yīng)不能充分進行,尤其偏加硅石過多,二氧化硅的還原速度大為減慢。十一、為什么料面要保持一定的高度?料面高度對充分利用熱量,加速爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的進行,有很大影響。料面高度過高,電極與爐料的接解面積增加,通過的電流增大為保持額定電流,需要提升電極,因此,使電極插入爐料中的深度變淺,高溫區(qū)上移,坩堝縮小,熱量損失增多,化學(xué)反應(yīng)速度減慢;爐底溫度低,排渣情況不好,甚至引起爐底上漲,使爐況惡化。料面的高度過高,爐料中的硅石滾到錐體底部邊緣,其惡劣影響更為嚴重。如料面過低,電極插入爐料較深。但由于料層薄,容易埸料,甚至產(chǎn)生露弧現(xiàn)象。料層薄,爐料不能充分預(yù)熱,熱量損失較大,不利于擴大坩堝區(qū)。實踐表明,平頂形料面較為合適,因料面具有合適的高度 ,錐體寬大并平緩,加入的爐料仍保持正確的組合,布料均勻,很少產(chǎn)生硅石的下滾的現(xiàn)象。所以,電極能比較深而穩(wěn)的插入爐料中,利于提高爐溫和擴大坩堝,爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)得以充分進行,料面透氣性好,爐料預(yù)熱較好,從而爐況正常。料面的高度與冶煉品種,原料條件和電爐容量大小有關(guān)。冶煉45硅鐵時,爐料中鐵屑數(shù)量較多,其導(dǎo)電性強,電極不易較深地插入爐料內(nèi),料面應(yīng)較低,料面高度以低于爐襯上部邊緣100500冶煉75硅鐵時,料面高度以低于爐襯上部邊緣100300毫米較為合適。小容量工業(yè)鐵礦熱爐的料面高度高深莫測取下限,較大容量工業(yè)硅電爐的料面高度應(yīng)限上限。相同 容量的礦熱爐,所用的原料產(chǎn)地不同,其性質(zhì)有顯著差時,應(yīng)適當?shù)卣{(diào)整料面的高度。應(yīng)當充分注意較大容量礦熱爐大面的料面高度。通常所說“大面”,是指兩相電極間的寬敞區(qū)域的料面。當大面的料面高度合適時,爐氣便從整個料面均勻逸出,爐料得到較充分的預(yù)熱,進行擴大坩堝。爐內(nèi)的熱氣流是由坩堝反應(yīng)區(qū)產(chǎn)生的。距電極較近的爐料,受熱氣流的預(yù)熱較多,距電極較遠的爐料,受熱氣流的預(yù)熱較少。大面的爐料距電極較遠,此處溫度低,爐料預(yù)熱程度差。如果大面的料面過高,壓得過厚,透氣性越加變壞,大面不透氣,對于擴大坩堝和加速爐內(nèi)反應(yīng)速度,以低于錐體200300毫米為宜。22為什么要求電極較深地插入爐料?電極較深的插放爐料,可以提高爐溫和擴大坩堝,為冶煉反應(yīng)充分進行,創(chuàng)造了必要的熱量條件。因此,使電極較深的插入爐料,是冶煉操作中的重要環(huán)節(jié)。當電極插入爐料較深時,熱量損失少,爐溫高,坩堝大,爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)速度快,于是出鐵量多,單位電耗低。反之,電極插入爐料較淺時,刺火和塌料現(xiàn)象均較多,熱量損失大,爐溫低,反應(yīng)不能充分進行,因此,就不會有較好的技術(shù)經(jīng)濟指標。電極的插入深度,主要與冶煉品種和爐容量大小有關(guān)。據(jù)實踐經(jīng)驗,冶煉75硅鐵,較大容量爐子的電極插入深度一般為10001200毫米,較小容量的礦熱爐,一般為700-1000毫米。冶煉45硅鐵較大容量礦熱爐的電極插入深度,一般為800-1000毫米,較小容量爐子一般為500-800毫米較為合適。十二、影響電極插入深度的因素有哪些?碳質(zhì)材料加入量碳質(zhì)材料的導(dǎo)電性比硅強。如果碳質(zhì)材料加入量過多,會影響電極深插。因此,在滿足硅石中的二氧化碳充分還原的條件下,碳質(zhì)材料加入不要過多,以利于電極插入。碳質(zhì)材料粒度碳質(zhì)材料的粒度小,表面積增大,增加接觸面,爐料的電阻大,則電極插入深;反之,焦碳的粒度大,表面積減少,爐料的電阻小,則電極的插入深度就變淺碳質(zhì)材料性質(zhì)這里主要是指碳質(zhì)材料本身的電阻。如果碳質(zhì)材料的電阻小,通過爐料的電流大,使電極上升,電極插入深度就淺。反之,碳質(zhì)材料的電阻大,例如使用煤等,因其電阻大,電極則可深插。二次電壓當冶煉采用較高的二次電壓時,電弧較長,電極在爐料內(nèi)插入較淺。反之,采用較低的二次電壓,電極插入爐料就比較深。操作情況如果操作不當,諸如混料不均,偏加料,不及時搗爐。爐況發(fā)粘,料面過高或爐內(nèi)缺料等等,都會妨礙電極插入爐料的深度和穩(wěn)定程度。出爐時間在爐況正常情況下,出爐間隔時間延長或硅水出不干凈,爐內(nèi)積存硅水勢必較多,電極要上升,電極插入爐料內(nèi)較淺。爐內(nèi)積渣量排渣不好,爐內(nèi)積渣過多,爐底上漲,電極的插入深度變淺。電極間的極心圓直徑相同容量的礦熱爐,極心圓的直徑較大時,電極間距離較遠,爐料的電阻增加,電極插入爐料內(nèi)較深,反之極心圓直徑較小時,電極插入深度變淺。.如何判斷電極出入深度?實踐經(jīng)驗可通過以下五個方面,判斷電極出入深度:1. 電弧響聲電爐冶煉過程中,如果電弧的響聲很大,則說明電極插入爐料過淺/。一般來說電極插入深度超過1800毫米,電弧響聲較小。2. 塌料和刺火情況正常配料情況下,如果塌料和“刺火”現(xiàn)象頻繁,說明電極插入爐料太淺。3. 坩堝區(qū)域大小正常配料比情況下,如果爐料下降慢,說明電極插的淺,由于電極插的淺,高溫區(qū)則上移,熱量損失大,因此坩堝區(qū)域較小。4. 爐口溫度爐口料表面溫度高,操作條件較差,說明電極插入淺。5. 出爐情況正常配料比情況下,出爐口不易打開,硅水流速慢,溫度較低,爐渣發(fā)粘流動性不好,不易排出,說明電極往料內(nèi)插入較淺。綜上所述,電極插入爐料深度不夠,往往是由于碳質(zhì)材料加入過量或電極工作斷過短,此時就要相應(yīng)的減少焦炭加入量或酌情下放電極。十三、正常爐況應(yīng)是什么樣的?冶煉工基本任務(wù)之一,應(yīng)當善于正確判斷爐況,即使地調(diào)整和處理爐況,使爐況經(jīng)常處于正常狀態(tài)。正常爐況的特征如下:1. 電極深而穩(wěn)地插入爐料中。此時坩堝較大,料面的透氣性好,料層松軟,爐氣從爐口均勻地送出,火焰呈桔黃色,料面沒有發(fā)暗和燒結(jié)的區(qū)域,沒有大刺火和塌料現(xiàn)象。料面較低并比較平緩,椎體寬大。爐料下降較快,較大容量電爐的爐心料面稍呈下陷。2. 電流比較均衡和穩(wěn)定,并能給足負荷。3. 出爐工作比較順利。出爐口好開,路眼暢通,硅水流速快,打開出爐口后電流明顯地下降,硅水溫度高,爐渣流動性和排渣情況均良好。出爐的后期,從出爐口噴出的爐氣壓力不大,爐氣自然地溢出。出硅完畢,出爐口好堵。出硅量正常,成份穩(wěn)定。十四、為什么爐況有時發(fā)粘,怎樣處理?爐內(nèi)還原劑不足,料面透氣性不好的情況,叫爐況發(fā)粘,有的單位將爐況發(fā)粘叫爐況黑,亦即料面光澤較暗。爐況發(fā)粘的特征如下:1. 電極工作不穩(wěn)定,符合波動較大,儀表不好操縱,電流表指針搖擺頻繁,有時還出現(xiàn)給不足負荷的現(xiàn)象。2. 料面的透氣性不好,一出的爐氣不均勻并且微弱無力。料層較硬。刺火現(xiàn)象嚴重,局部刺出的是呈灼白色強烈的火焰。大面的火焰很少。3. 搗爐時會掘出粘結(jié)的大塊料,甚至搗完爐之后,大面仍不冒火。4. 電極工作端的根部沾結(jié)較難清除,即使清除了又易沾結(jié)。5. 出硅工作不順利。出爐口不易打開,硅水流速慢,出爐口不暢通,爐渣粘,不易排出,從出爐口噴出爐氣的壓力大。硅水溫度較低,出硅量較少。爐況發(fā)粘的原因如下:1. 配量比不適當,還原劑不足,爐內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)沒能充分進行,造成爐內(nèi)硅石過剩,經(jīng)溶化后便形成粘稠的爐渣。2. 有時為了增加電極插入爐料中的深度,加入過多地硬料(硅石較多的爐料),造成爐況發(fā)粘。3. 由于原料質(zhì)量較差,諸如碳質(zhì)材料粉末多或其水分含量增多;礦石的力度過碎或其抗爆性能差(即高溫下強度差),使爐內(nèi)缺炭料面透氣性變壞,造成了爐況發(fā)粘4. 操作中沒有及時搗爐,料面透氣性不好,造成爐況發(fā)粘。爐況發(fā)粘的危害性如下:1. 爐況發(fā)粘,造成嚴重刺火,熱量損失大。爐內(nèi)的過剩硅石,經(jīng)溶化便形成爐渣,消耗熱量增多。因此,生產(chǎn)硅鐵的單位電耗增加。爐況發(fā)粘,還原劑不足,加之料面透氣性不好,坩堝小,爐溫低,使爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)速度減慢,爐料下沉緩慢,則出鐵量減少。2. 爐況發(fā)粘,說明坩堝附近有較多未被還原的二氧化硅,料層的透氣性不好倒是刺火嚴重,干過縮小,如果不及時處理,就會造成爐底上漲,電極深上升,路況進一步惡化。爐況發(fā)粘時,首先要穩(wěn)定電極,然后處理爐況。否則,點擊上升后,路況將會更加惡化。1. 如果由于配料比不當造成爐況發(fā)粘,應(yīng)及時調(diào)整,增加碳質(zhì)材料加入量,或者是當?shù)馗郊犹假|(zhì)材料,最好是邊搗爐,邊附加碳質(zhì)材料。2. 加強料層透氣性,徹底搗爐。如果爐況過粘,產(chǎn)生嚴重刺火,應(yīng)徹底搗爐。同時加強扎氣眼操作,引出高溫爐氣,放寬椎體,以利于增加透氣性和擴大坩堝。3. 爐況發(fā)粘,給不足負荷時,可生氣電極,適當?shù)卦黾犹假|(zhì)材料。較大容量的電爐,爐渣發(fā)粘時,可采取以下兩個措施:1. 爐況發(fā)粘,爐渣排不出去,出爐口不暢通,在出爐前應(yīng)向出鐵口相電極附近,加螢石100200公斤,以稀釋爐渣。2. 爐況過粘,點擊插的淺,爐底溫度低,爐渣不易排出,此時可加石灰塊300400公斤,稀釋爐渣,擴大坩堝和提高爐溫,已逐漸消除爐況發(fā)粘的現(xiàn)象。較小容量電爐,路況發(fā)粘,搗爐時可將粘料挑出,并且附加些碳質(zhì)材料。出爐口不好開時,可用氧氣燒眼,擴大出爐口,以利于爐渣排出。爐況發(fā)粘是爐況不正常現(xiàn)象之一,處理也比較困難,處理后約需816小時,或更長時間,才能恢復(fù)到正常狀態(tài)。因此,操作人員要經(jīng)常觀察爐況,即使地調(diào)整不正常的爐況,從而減少爐況發(fā)粘現(xiàn)象。.十五、為什么有時刺火,如何處理?硅冶煉過程中,由于爐料粘,料面透氣性不好,或電極工作短,電極跟部或其周圍的薄弱部位,噴出較大壓力的高溫熱氣流,形成灼白色火焰,這種現(xiàn)象叫“刺火”,也叫跑火。比較容易刺火的部位:1.當爐況發(fā)粘,料面透氣性不好或錐體過尖,刺火 往往發(fā)生在電極沾結(jié)粘料的地方,或料面某一尖峰薄弱之處。2.當電極工作端過短時,這時熱量集中在電極周圍,刺火多發(fā)生在電極根部。刺火的原因是多方面的。主要有以下幾點原因:1.雖配料比正常,但由于操作不當,列如偏加料,加料速度過急或料面形狀過尖等,加上搗爐不及時,不徹底,使料面透氣性變壞,爐內(nèi)氣體壓力比較大,突破薄弱的料層而產(chǎn)生刺火現(xiàn)象。2.配料中的還原劑不足,爐況發(fā)粘,透氣性不好而產(chǎn)生刺火現(xiàn)象。3.電極工作端過短,熱量集中在電極根部周圍,甚至埋不住電弧,而在電極根部產(chǎn)生刺火現(xiàn)象。4.配料比中的還原劑過多,電極在爐料中插的較淺,或在電極根部沾結(jié)碳化硅(SiC導(dǎo)電性很強)處,產(chǎn)生刺火現(xiàn)象。刺火的危害:1. 刺火時噴出大量的高溫熱氣流,熱損失很大,增加電耗。2. 爐氣多集中在刺火之外挽出,其他的部位爐氣迤出的很少,透氣性不均勻,不利于擴大坩堝,從而爐內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)速度減慢。3. 爐口溫度高,操作條件較為困難。4. 刺火嚴重時,如果銅瓦距料面較近,則容易燒壞銅瓦或冷卻水管,造成熱停爐。5. 刺火嚴重時,大量的一氧化硅氣體逸出,易使硅鐵中的含硅量降低。刺火的處理方法:刺火現(xiàn)象是冶煉中經(jīng)常出現(xiàn)的一種不正常爐況。處理刺火往往是一項比較難的操作,有時由于處理不徹底,連續(xù)出現(xiàn)刺火。因此,首先要找出山聲刺火的原因,然后進行徹底處理,這樣,減少熱量損失,減輕勞動強度,使生產(chǎn)順利進行。1.采取下列方法處理刺火,及時要和適當?shù)脑笟庋鄣姆椒ńY(jié)合起來,以利于增加透氣性和擴大坩堝。2.如因電極工作端表面沾結(jié)粘料產(chǎn)生刺火時,應(yīng)將沾后加入新料。3.如因料面錐體過尖產(chǎn)生刺火,應(yīng)及時變料,增加碳質(zhì)材料加入量,或邊搗爐邊附加碳質(zhì)材料。4.如因電極工作端過短產(chǎn)生刺火,應(yīng)酌情放電極。5.如因偏加料產(chǎn)生局部刺火,應(yīng)適當扎幾個透氣眼,如不見效,挑出粘料,推向爐心。加入爐料后再扎幾個透氣眼。6.長時間的刺火,刺火的部位料層已經(jīng)很薄,接近要塌料時,應(yīng)徹底挑開,先用爐內(nèi)熱料填平,再加入新料。 十六、為什么爐況過粘時電極不易深插?爐況過粘,坩堝必然縮小,使電極不易交深地插入爐料中,主要原因:1. 電極與坩堝間的距離縮短,電阻減少,導(dǎo)電性增強,點擊不易深插,尤其是坩堝縮小,爐底上漲后,鐵水距電極較近,電極更不易深插。. 透氣性不好,熱量多集中于坩堝內(nèi),局部溫度過高,并且是過剩的硅石被溶化成為了導(dǎo)電性良好的液體,使電極不易深插。.還原劑過剩的特征是什么樣,如何處理?所謂還原劑過剩,就是加入爐內(nèi)的焦炭多于還原二氧化硅所需的焦炭數(shù)量。有的單位把這種情況叫“碳大”,或叫“爐況白了”。還原劑過剩是一種不正常的爐況,應(yīng)當及時處理。還原劑過剩的特征如下:1. 電極插入深度較淺爐料中碳質(zhì)材料量過剩,碳質(zhì)材料的電阻小,導(dǎo)電性強,通過爐料的電流增多,因此,電極上升,甚至會使電極升到上限,使電極在爐料中插得較淺。2. 電極周圍易坍塌,干過縮小由于碳質(zhì)材料量過剩,電極上升,插入深度淺,高溫區(qū)隨之上移,坩堝逐漸縮小,電極周圍的料層薄,所以易產(chǎn)生塌料和刺火現(xiàn)象。電弧的響聲較大,甚至爐料埋不住電弧,爐口溫度升高。爐料中碳質(zhì)材料過剩,使爐料的粘結(jié)性降低,這也是造成塌料的原因。3. 料面火焰呈藍色,并且為弱無力爐料中過剩的碳質(zhì)材料,發(fā)生燃燒反應(yīng),這種火焰是藍色的,并且為弱無力。4. 電極根部刺火爐料中碳質(zhì)材料量過剩,在路中容易生成較多的碳化硅(SiC),站在已埋入爐料中的電極表面上,故易從電極根部刺火。5. 出爐情況爐料中碳質(zhì)材料量過剩,點擊插入料內(nèi)淺,爐溫低,所以,硅水溫度低,硅水流速慢,出爐口不暢通,排渣不好,出硅量較少。還原劑過剩的處理方法如下:1. 適當?shù)叵螂姌O周圍加些硬料(硅石量較多的爐料),穩(wěn)定電極,防止電極繼續(xù)上升。2. 根據(jù)實際情況,減少料批中的碳質(zhì)材料量(一般使5-10公斤)。. 檢查稱量工具的準確度,檢查原料條件,諸如碳質(zhì)材料粒度是否增大,硅石粒度是否變小和碳質(zhì)材料中的水含量有無變化。十七、為什么要扎透氣眼?在冶煉過程中由于爐況發(fā)粘,點擊插入較淺和坩堝校等原因,是料面透氣性不好和有刺火現(xiàn)象。為此,必須進行扎透氣眼操作,即用圓鋼扎入面料不透氣之處,不要挑開,只需松動爐料,引出爐氣,這是硅鐵冶煉中經(jīng)常采用的增加透氣性的一種操作。扎透氣眼的部位:1. 椎體的底部或料面的大面等透氣性較差之處。2. 刺火部位的周圍。扎透氣眼可達到如下目的:1. 使反應(yīng)后產(chǎn)生的大量一氧化碳氣體較快逸出,這樣不但增加爐料預(yù)熱面,而且增加料面的透氣性,擴大坩堝和促進爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)加快進行。2. 減弱刺火現(xiàn)象,減少熱量損失。.為什么要搗爐,如何搗爐?搗爐是挑翻內(nèi)里粘結(jié)大塊的爐料和料面的燒結(jié)區(qū),以增加料面的透氣性,擴大坩堝,租金爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)加快進行。硅冶煉時,硅石在高溫下仍具有很大的粘結(jié)性。如果不及時搗爐,影響透氣性,產(chǎn)生刺火,干過縮小,爐內(nèi)反應(yīng)速度和降遼速度均減慢等。顯而易見,搗爐是一項增加料面透氣性和擴大坩堝容積的重要操作。通常在出完硅之后,原則上要搗一次爐,如果爐況很好不必每次搗,可采用扎透眼的方法,改善料面的透氣性。搗爐要求:1. 搗爐速度要快,力求減少熱量損失。2. 邊搗爐邊加料或附加碳質(zhì)材料。3. 搗爐適應(yīng)將透氣性不好的區(qū)域全挑開,注意力求少破壞坩堝。搗爐機的圓鋼不準碰撞電極和銅瓦。4. 搗出的大塊粘料應(yīng)推向中心,并蓋上爐料。5. 搗爐完畢,應(yīng)及時加料,使電極比較深的插入爐料。十八、爐內(nèi)存渣過多是如何處理?爐內(nèi)存渣過多的原因:1. 有時爐內(nèi)長期缺碳,大量過剩的二氧化硅溶化后形成粘稠的爐渣,不易排除.2. 由于料面高等原因,電極插入爐料深度變淺,爐溫低,爐渣不易排除,尤其是容量小的電爐更容易產(chǎn)生這種現(xiàn)象,使爐內(nèi)存渣過多。3. 雖然冶煉硅時渣量少,但是出硅時應(yīng)盡量往外帶渣,以使電極深插。如果不注意帶渣,時間長了,也會造成爐內(nèi)存渣過多。4. 原料質(zhì)量較差,諸如碳質(zhì)材料中的灰分含量過高或硅石表面泥土多,也會增加渣量。爐內(nèi)存渣過多的危害:1. 爐底上漲,點擊不易深插,干過縮小,料面透氣性變壞,爐況惡化。2. 爐底溫度低,出爐口不易打開,流動不暢通,硅水的流速慢,出硅量較少。爐內(nèi)存渣過多的處理方法:1. 容量大的礦熱爐,可在出爐口相電極料面加入200300公斤石灰塊或在出爐前半小時加入100200公斤螢石,以稀釋爐渣。較小容量的電爐可加入3040公斤,便于排渣。2. 出爐時盡量多用木桿往外帶渣,容量小的電爐還可以適當?shù)臄U大出爐口,以利于排渣。3. 處理好爐況,使電極深插,提高爐溫。4. 應(yīng)盡量使用灰分較低的碳質(zhì)材料,如果條件許可,硅石應(yīng)于水洗,以減少爐內(nèi)產(chǎn)生爐渣的因素。十九、為什么經(jīng)常加石灰好?較大容量的礦熱爐冶煉硅,爐況發(fā)粘并且有較長時間(約十幾個小時以上)未能徹底扭轉(zhuǎn)爐況,此時往爐內(nèi)加入石灰進行處理,便于排渣,使電極深插,從而擴大坩堝和提高爐溫。如果電流波動較大,可加些石灰,穩(wěn)定電極,使電極不致繼續(xù)上升。加石灰方法:應(yīng)選擇燒結(jié)質(zhì)量比較好的并且塊度適宜的石灰,一次加入200300公斤,以調(diào)整爐況,這種方法收效快。也可以在批料中加入510公斤石灰,也有較好的效果。爐況正常后,應(yīng)停止加入石灰。硅石中的二氧化硅是酸性氧化物,熔點為1710。石灰中的氧化鈣(CaO)是堿性氧化物,熔點為2570。在爐內(nèi)高溫條件下,這兩種化合物發(fā)生反應(yīng),生成低熔點的化合物,例如CaO,SiO2等中性化合物,爐渣熔點降低到1450-1550,以利于排渣,電極深插,進而擴大坩堝是爐況好轉(zhuǎn)。如果因為碳質(zhì)材料中灰分過高或者硅石表面泥土較多,使爐內(nèi)存渣過多,此時加入石灰,發(fā)生氧化鈣和三氧化二鋁的反應(yīng),生成鋁酸鈣如3CaOAl2O3等化合物,會使爐渣的熔點降低,較易排除爐渣。據(jù)實踐經(jīng)驗,冶煉中經(jīng)常加入石灰,將產(chǎn)生以下的不利影響:1. 經(jīng)常加入石灰,增加爐渣流動性,爐溫較高,并嚴重地侵蝕和沖刷出爐口、硅水飽和錠模。甚至可能發(fā)生出爐口燒穿和漏包事故。2. 經(jīng)常加入石灰,爐內(nèi)形成低熔點爐渣,沖刷電極,加快了電極的消耗速度,致使電極的消耗速度大于電極的陪燒速度。一旦電極工作端較短便不能按時下放電極,影響正常操作。3. 經(jīng)常加入石灰,爐料中的氧化鈣在電極深插和爐溫升高后,較多地被還原,生成的鈣進入硅產(chǎn)品,影響硅的質(zhì)量。鈣的比重是1.5,小于硅的比重,當硅中含鈣過高時,影響采用比重法分析硅含量的準確度。4. 經(jīng)常加入石灰,必然要消耗較多的熱量,而且增加渣量,會影響硅的產(chǎn)量和單位電耗指標。5. 鐵水溫度低,加入石灰石處理爐況的一種手段,但不能把它作為實現(xiàn)高產(chǎn)量,減低電耗的根本措施。小容量礦熱爐因爐溫低,而石灰在爐內(nèi)溶成爐渣消耗熱量,故小電爐不適用加石灰方法處理爐況。二十、為什么加入少量螢石?爐況過粘,爐內(nèi)積渣多,有時使用螢石作爐渣的稀釋劑,以增加爐渣的流動性,便于排渣。螢石中的氟化鈣含量為85%95%。氟化鈣的熔點為1330,螢石的熔點約為10001200,其熔點隨著氟化鈣的含量多少而變化。氟化鈣是中性化合物,它既可稀釋酸性爐渣,也可系是堿性爐渣,可以顯著地降低爐渣的熔點,從而順利地排除爐渣。實踐表明,爐況過粘或爐內(nèi)存渣過多,加入螢石后,能排出大量流動性良好的爐渣。一般是在出爐前半小時加入螢石,效果較好,不宜過早地加入。加入螢石后顯著地降低爐渣的熔點,不利于提高爐溫,反而使爐溫下降。并且流動性
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