[发明专利]一种工业硅冶炼异常处理方法

说明书

技术领域

本发明属于工业硅冶炼技术领域，尤其涉及一种工业硅冶炼异常处理方法。

背景技术

目前，工业硅冶炼一般采用碳热还原法；即在矿热炉内，通过电极将电能转换成热能，使炉内的硅石与还原剂(木炭、石油焦、烟煤等碳材料)进行反应制备工业硅。

如图1所示，其中A为电极，矿热炉从上到下分为5个区：1为预热区，2为炽热区，3为熔化区，4为反应区，5为硅水区。

在生产工业硅的过程中，由于还原剂的选取、原料配比不同、操作参数的差别等原因，不可避免地会出现各种炉况异常的现象。常见的炉况异常现象有：①炉底上涨：指炉缸底部硅水区内未熔融物和半熔融物沉积层增高，而造成硅熔体和反应区上升，出炉时硅液不能通畅地流出。另外，还原剂过量，过量的碳与硅反应生成大量的碳化硅也将引起炉底上涨。②刺火：炉膛上部(即1、2、3区)的局部炉料发死时，气体不能沿着整个料面自由逸出，就会在沉料层(即2、3区)的最松散的部位冲出，形成“刺火”。刺火孔会放出大量热量和已还原的硅及其他氧化物，这不仅会造成热能和熔炼产物的大量损失，增大原料和电能的消耗，还会使炉缸上部的温度还会升高，影响电极装置和其他靠近炉面的设备和部件。

以上异常问题若不及时处理或处理不当，熔炼产物和热量大量损失。最终将导致操作困难，电耗高，质量下降，无法正常生产，只能被迫停炉，造成很大的经济损失。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有技术中，工业硅冶炼过程中常常出现炉底上涨、刺火等异常现象，从而提供一种将炉况异常转化为正常的工业硅冶炼异常处理方法。

一种工业硅冶炼异常处理方法，其包括：将调炉料加入到冶炼异常的矿热炉中，在2350～3000℃的高温下冶炼，直至炉况正常；

所述调炉料为：包括硅石和碳化硅混合压制而成的块料或者球料，其中硅石和碳化硅的质量比为0.7∶1～2.3∶1，所述硅石的粒度小于等于10mm，所述碳化硅的粒度小于等于6mm。

本发明所提供的工业硅冶炼异常处理方法，不用停炉、简单易行，可以有效解决冶炼过程中异常问题，而且还原剂利用率高，不减少硅的出炉率，热量损失少等优点。

附图说明

图1是矿热炉冶炼状态下的剖面示意图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种工业硅冶炼异常处理方法，其包括：将调炉料加入到冶炼异常的矿热炉中，在2350～3000℃的高温下冶炼，直至炉况正常；

所述调炉料为：包括硅石和碳化硅混合压制而成的块料或者球料，其中硅石和碳化硅的质量比为0.7∶1～2.3∶1，所述硅石的粒度小于等于10mm，所述碳化硅的粒度小于等于6mm。

其中，硅石为本领域技术人员所公知，是常用的工业硅冶炼的硅源，其主要成分为二氧化硅。本发明优选硅石中二氧化硅的含量大于98wt％。

优选情况下，本发明的硅石的粒度在2～6mm，保证硅石与碳化硅有大的接触面积，充分反应，同时防止过小颗粒的硅石表面引入杂质。

碳化硅亦为本领域技术人员所公知的物质。本发明优选碳化硅的纯度大于97wt％。

优选情况下，本发明的碳化硅的粒度小于等于3mm，保证碳化硅与硅石具有较大的反应面积，保证碳化硅在反应区完全反应，不会下沉到硅水区或者炉底。

优选情况下，调炉料中硅石和碳化硅的质量比为1.0∶1～1.8∶1。

本发明优选调炉料中硅石和碳化硅的比例，可以根据炉况异常的原因进行调整。若在冶炼中观察到电流升高、料面松散、频繁塌料等现象时，可提高硅石的配比；若在冶炼中观察到电流摆动剧烈、电极下降后上抬、料面粘稠发死、局部刺火等现象时，可降低硅石配比。

其中，压制为本领域技术人员所公知的操作；一般是指在模具或其他容器中，在外力作用下，将粉末密实成具有规定形状和尺寸的工艺过程。

本发明优选调炉料压制成块料或者球料。

压制时可以加入粘结剂，也可以不加入粘结剂。本发明优选加入粘结剂。

其中，粘结剂优选为煤沥青、石油沥青、环氧树脂、呋喃树脂、纸浆废液浓缩物中一种或几种。

纸浆废液浓缩物为本领域技术人员所公知的物质。其可以通过商购获得。

以调炉料的总质量为基准，粘结剂的占3～15wt％。