生產(chǎn)工業(yè)硅對(duì)原材料的要求

1、生產(chǎn)工業(yè)硅對(duì)原材料的要求對(duì)硅石的技術(shù)要求：工業(yè)硅冶煉對(duì)硅石的要求是：雜質(zhì)含量少，機(jī)械強(qiáng)度大，吸水率低和有足 夠的熱穩(wěn)定性。1、對(duì)硅石化學(xué)成份的要求：SiO2N99.55% Fe2O30.10%Al2O30.20%CaO 0.15%2、除化學(xué)成份外不能混有泥土、雜石，尤其鐵質(zhì)夾雜物和嚴(yán)重超標(biāo)的硅石 等。硅石在破碎、水洗后要嚴(yán)格進(jìn)行手選、清除不應(yīng)有的夾雜物和不合 格的礦石，以達(dá)到工業(yè)硅質(zhì)量的要求。3、對(duì)硅石物理性質(zhì)的要求：硅石要有足夠的熱穩(wěn)定性。如果熱穩(wěn)定性不好，在料面上部受熱時(shí)會(huì)很快破裂，易使?fàn)t料粘結(jié)、料層透氣性差，出現(xiàn)刺火、SiO2 粉塵增加從而使物料單耗增加導(dǎo)致產(chǎn)量下降，所以沒(méi)有化驗(yàn)認(rèn)證 的

2、硅石不能投入使用。硅石吸水率要低，否則將帶入爐內(nèi)大量水份，水份受熱蒸發(fā)要吸 收大量的熱量，使電耗增加。硅石的機(jī)械強(qiáng)度要大，不然在破碎、搬運(yùn)、碰撞時(shí)容易碎裂，達(dá) 不到所需的粒度，不但影響爐子的正常運(yùn)行而且使硅石的損耗增 加。4、對(duì)硅石的粒度要求在28mm，大于或小于不能超過(guò)5%，反之會(huì)給生產(chǎn)帶來(lái)很大的影響。硅石粒度過(guò)大，在料層中與還原劑接觸的面積變小，降低反應(yīng)速度，使部分硅石來(lái)不及反應(yīng)就下沉爐底形成粘渣，增加出爐困難，使?fàn)t底 上漲。另一部分因炭量過(guò)剩，生成過(guò)量的碳化硅使坩鍋壁結(jié)殼過(guò)厚。（2）硅石粒度過(guò)小，不易洗凈，雜質(zhì)增多，降低產(chǎn)量，并且使耐火性能差，使料面粘度大，透氣性不好，影響反應(yīng)速度，造成

3、“刺火”產(chǎn)量 下降。建設(shè)工業(yè)硅廠的主要影響因素1、電電量和電價(jià)是工業(yè)硅生產(chǎn)的最主要因素，噸耗電12000度以上，因此建設(shè)工業(yè)硅 裝置必須在有充足電量保證并且電價(jià)較低的地方進(jìn)行，如云南大關(guān)，或者雅安石 棉。2、硅石硅石是硅質(zhì)原料的統(tǒng)稱，有石英砂巖、石英巖、脈石英、交代硅質(zhì)角巖和石英砂 等。在工業(yè)硅生產(chǎn)中使用的硅石應(yīng)符合以下要求：（1）二氧化硅含量不小于97%，最好的98%以上，最好為98%以上。（2）形成爐渣的雜質(zhì)（三氧化二鐵、氧化鋁、氧化鎂、氧化鈣等）的 數(shù)量盡可能少；（3）五氧化二磷、氧化鈦等含量不大于0.02%；（4）硅石中不應(yīng)帶有黏土雜質(zhì)，粒度為25-150mm；（5）當(dāng)破碎或加熱時(shí)，硅

4、石應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，含碳高的硅石不適合冶 煉（含有0.5-0.7%），由于加熱時(shí)它們產(chǎn)生爆裂，從而影響爐料的透氣性，要 求硅石抗爆性要好。硅石中的三氧化二鋁是一種有害物質(zhì)，含三氧化二鋁高的硅石會(huì)使?fàn)t料燒結(jié)，渣 量增加且難以排除，同時(shí)工業(yè)硅中含鋁量增高，含鋁量高的工業(yè)硅不利于多晶硅 的生產(chǎn)。磷和鈦同樣是有害雜質(zhì)，原料中的三氧化二磷、氧化鈦大部分（80%）進(jìn)入工業(yè) 硅，使產(chǎn)品易于粉化，并對(duì)下游產(chǎn)品生產(chǎn)的催化劑有害。三氧化二鐵、氧化鈣、氧化鎂也是成渣氧化物，同樣影響產(chǎn)品質(zhì)量，影響爐況運(yùn) 行。對(duì)硅石中氧化鐵的還原使電耗略有增加，原料中有多少鐵就帶進(jìn)產(chǎn)品多少鐵， 并且無(wú)法除去，所以硅石中的鐵需要嚴(yán)格控制。

5、產(chǎn)地不同的硅石配合使用可以提高硅石的反應(yīng)活性，降低單耗，增加產(chǎn)量，同時(shí) 可控制硅石中各種金屬成分含量。3、碳質(zhì)還原劑碳質(zhì)還原劑（石油焦、半焦（低溫焦）、低灰分煙煤、木炭（或木塊、玉米芯、 甘蔗渣、椰子殼、松塔等），是生產(chǎn)工業(yè)硅的主要還原劑。碳質(zhì)還原劑的物理化學(xué)性質(zhì)和粒度大小，對(duì)工業(yè)硅的熔煉指標(biāo)和質(zhì)量影響很大。（1）化學(xué)成分在碳質(zhì)還原劑化學(xué)成分中，主要應(yīng)該考慮的是固定碳，灰分、揮發(fā)份、和水分。 固定碳要高。固定碳越高，還原同樣數(shù)量的硅石消耗的還原劑就越少，由還原劑 帶入爐內(nèi)的雜質(zhì)就越少。但太高時(shí)碳質(zhì)還原劑活性的降低不利于冶煉反應(yīng)。如固 定碳很高的無(wú)煙煤不是理想的工業(yè)硅還原劑?；曳忠??；曳种饕?/p>

6、三氧化二鋁、氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鐵等氧化物構(gòu) 成，其中二氧化硅、三氧化二鋁、氧化鈣占相當(dāng)大的比例，灰分過(guò)高，易使?fàn)t內(nèi) 料面渣化燒結(jié)，影響料面透氣性?；曳诌^(guò)高還是電爐渣量增加，爐渣變黏的重要 原因。爐內(nèi)渣量增加，爐渣變黏，難以排除，將使?fàn)t況惡化，電能和原料消耗增 加。同時(shí)工業(yè)硅中相當(dāng)一部分鐵、鋁、磷，來(lái)源于灰分中的氧化物，因此碳質(zhì)還 原劑的灰分高低將嚴(yán)重影響工業(yè)硅的質(zhì)量和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，要求碳質(zhì)還原劑灰分 越低越好。揮發(fā)份適中。碳質(zhì)還原劑中的碳元素除以固定碳形式存在外，尚有部分以碳?xì)浠?合物（揮發(fā)份）形式存在。揮發(fā)份高的碳質(zhì)還原劑，一般來(lái)說(shuō)機(jī)械強(qiáng)度較低，同 時(shí)在加熱過(guò)程中易于揮發(fā)外逸，從保證

7、有高的固定碳和一定的機(jī)械強(qiáng)度考慮，應(yīng) 要求揮發(fā)份較低，但考慮到揮發(fā)份高的碳質(zhì)還原劑，比電阻通常較高，而這一點(diǎn) 對(duì)工業(yè)硅的冶煉是相當(dāng)重要的，有利的，因此，對(duì)碳質(zhì)還原劑的揮發(fā)份不做過(guò)分 限制，以適中為好。水分要低。水分取決于還原劑的種類、結(jié)構(gòu)、運(yùn)輸條件和儲(chǔ)存條件。碳質(zhì)還原劑 水分含量波動(dòng)，是造成爐況波動(dòng)和惡化的重要原因，為此，要求碳質(zhì)還原劑水分 含量穩(wěn)定并小于6%。(2)電阻率和反應(yīng)能力電阻率要高在冶煉過(guò)程中，爐內(nèi)保持足夠大的高溫區(qū)是爐況順利運(yùn)行和取得良好技術(shù)經(jīng)濟(jì)指 標(biāo)的重要條件。爐料電阻，特別是碳質(zhì)還原劑的電阻是影響電極插入深度的一個(gè) 重要原因。電阻率大，電極插得深而穩(wěn)，可擴(kuò)大坩蝸區(qū)，熱損失少，

8、有利于提高 電爐的生產(chǎn)能力和降低電耗。為了保證電極有足夠的插入深度，必須使用電阻率 大的碳質(zhì)還原劑。碳質(zhì)還原劑的電阻率除與還原劑的粒度有關(guān)外，主要與還原劑的種類和本身的結(jié) 構(gòu)有關(guān)，木炭、煙煤的電阻率較高。氣孔率是碳質(zhì)還原劑結(jié)構(gòu)的重要標(biāo)志。氣孔率大的還原劑電阻率大、表面積大、 吸附氣體的能力強(qiáng)，化學(xué)活性好，因此，要求還原劑具有較大的氣孔率。木炭氣 孔率高達(dá)70%以上，石油焦為30-35%，煙煤為1-20%反應(yīng)能力要強(qiáng)碳質(zhì)還原劑的反應(yīng)能力與氣孔率和碳化程度、高溫下是否易石墨化有關(guān)，氣孔率 大、碳化程度不高，高溫下不易石墨化的碳質(zhì)還原劑，具有較強(qiáng)的反應(yīng)能力。木 炭、煙煤，半焦的反應(yīng)能力強(qiáng)，石油焦的反

9、應(yīng)能力較弱。粒度組成合適粒度組成是影響爐料比電阻和透氣性的重要因素。粒度大的碳質(zhì)還原劑比電阻小， 加入爐內(nèi)時(shí)，爐料的導(dǎo)電性強(qiáng)，電極下插困難，電爐熱損失增加。此外，粒度大， 則反應(yīng)表面小，還原能力相應(yīng)較低。因此，將粒度過(guò)大的還原劑加入爐內(nèi)是極其 有害的。粒度小的碳質(zhì)還原劑比電阻高，反應(yīng)表面大，加入爐內(nèi)有利電極深插， 有利于還原反應(yīng)進(jìn)行。但粒度過(guò)小或粉狀還原劑加入爐內(nèi)時(shí)，碳吹損、燒損嚴(yán)重， 造成原料因素的缺碳狀態(tài)，易使料面燒結(jié)，料面透氣性變壞。機(jī)械強(qiáng)度機(jī)械強(qiáng)度低不但由于破碎損失大，使產(chǎn)品成本增加，而且入爐后繼續(xù)破裂，會(huì)影 響料面透氣性。根據(jù)工業(yè)硅生產(chǎn)對(duì)碳質(zhì)還原劑的要求，結(jié)合碳質(zhì)還原劑本身的特 點(diǎn)，

10、可以看出木炭是最理想的碳質(zhì)還原劑，但由于價(jià)格、來(lái)源、固定碳低、機(jī)械 強(qiáng)度差的原因，因而常與化學(xué)純度較高的石油焦、低灰分煤配合用于冶煉高純的難還原的工業(yè)硅。低灰分煤、半焦等碳質(zhì)還原劑，具有較好的物理化學(xué)性能，但 機(jī)械強(qiáng)度較差，石油焦、低灰分煤很少單獨(dú)使用，通常配有木塊、玉米芯、甘蔗 渣、松塔等增加爐料的透氣性。木炭是一種優(yōu)質(zhì)的碳質(zhì)還原劑。機(jī)制木炭含有很低的灰分（通常小于3%），具 有很高的反應(yīng)能力和極大的比電阻。爐料中木炭的存在減少了爐料的燒結(jié)。通常 木炭的成分包括13%水分、18%揮發(fā)份、68%固定碳和1%灰分。但由于木炭成本高， 所以木炭只在生產(chǎn)電子級(jí)工業(yè)硅的企業(yè)大量使用。碳質(zhì)還原劑成分粒度要求名稱揮發(fā)份%灰分%固定碳%粒度mm低灰分煙煤605-20石油焦12-16850-13木塊、玉米芯等26-45330-6520X20X50木炭25-30260-7510X10X50各還原劑的配比應(yīng)根據(jù)還原劑來(lái)源和操作情況而定。4、電極石墨電極是工業(yè)硅生產(chǎn)應(yīng)用較早的電極，在小電爐上使用較多，但由于制造規(guī)格 在60