專利名稱：一種金屬硅冶煉過(guò)程中的爐底補(bǔ)炭方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬硅冶煉過(guò)程中的爐底補(bǔ)炭方法，屬金屬硅電爐冶煉技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在金屬硅的電爐冶煉過(guò)程中，配料是第一道工序，每批料中的用炭量直接影響著各相經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，炭單耗是金屬硅電爐冶煉過(guò)程中的一個(gè)關(guān)鍵控制指標(biāo)。當(dāng)爐內(nèi)炭不足時(shí)，硅石得不到充分還原，硅石過(guò)剩，爐內(nèi)生成大量的一氧化硅，一部分過(guò)剩的二二氧化硅成為液體與原料中的雜質(zhì)一起渣化，使?fàn)t況變化。當(dāng)爐內(nèi)炭過(guò)剩時(shí)，爐內(nèi)會(huì)產(chǎn)生碳化硅，碳化硅浮在金屬硅相的氧化物中提高了熔體的黏度，導(dǎo)致?tīng)t渣難以排除爐外，炭過(guò)多還會(huì)提高爐料的低溫導(dǎo)電性和降低爐料電阻，造成電極上抬。在生產(chǎn)實(shí)際過(guò)程中，金屬硅電爐冶煉爐內(nèi)反應(yīng)過(guò)程可分為如下幾個(gè)區(qū)域(1)低溫反應(yīng)區(qū)(1100°C以下)高溫反應(yīng)區(qū)的氣體從料面逸出，殘留的SiO與空氣中的氧接觸，發(fā)生如下反應(yīng)Si 0+1/2 = SiO2 ①在1100°C以下SiO不穩(wěn)定，還可能發(fā)生如下反應(yīng)2Si0 = Si02+Si ②但在還原劑活性表面上，優(yōu)先發(fā)生下列反應(yīng)SiO+C = SiC+CO ③(2)生成SiC的區(qū)域(1100 1800°C )性，反應(yīng)③從1100°C開(kāi)始已能較強(qiáng)烈地進(jìn)行，到1537°C以后，能自發(fā)進(jìn)行以下反應(yīng)Si02+3C = SiC+20 ④(3)生成熔體硅的區(qū)域(1400°C以上)，在1400°C左右硅熔化(如能生成熔點(diǎn)更低的Si-Fe合金)，超過(guò)純?nèi)埸c(diǎn)后，SiO與碳的反應(yīng)強(qiáng)烈，生成硅SiO+C = Si+C0 ⑤從1650°C起，下列反應(yīng)向右進(jìn)行Si02+2SiC = 3Si+2C0 ⑥G) SiC分解區(qū)域(1800°C以上)，在1827°C以上下列反應(yīng)向右進(jìn)行Si02+2SiC = 3Si+2C0 ⑦在更高的溫度下，由于SiC與SiO起反應(yīng)而分解，生成硅和一氧化碳。(5) SiO蒸發(fā)區(qū)(2000°C以上)，從1750°C起，下列反應(yīng)向右進(jìn)行Si02+C = Si0+C0 ⑧在配料時(shí)雖然通過(guò)理論結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)加入足夠的還原劑炭，但由于還原劑在低溫反應(yīng)區(qū)損失較多，大部份還原劑在未進(jìn)入硅熔體的生成區(qū)之前就反應(yīng)結(jié)束，進(jìn)入硅熔體的生成區(qū)的還原劑量較少，造成爐底缺炭，長(zhǎng)期爐底缺炭，大量過(guò)剩的二氧化硅熔化后形成黏稠的爐渣，不易排除，會(huì)引起爐底上漲，電極不易深插，料面透氣性變差，直接影響生產(chǎn)。
公知的附加石油焦的爐底補(bǔ)碳方法，是在正常加料前，在電極電流較低的電極根部人工加入100-200kg的石油焦，然后用料管正常加料，再用搗爐機(jī)將料推平，這種方法由于石油焦屬高溫焦，具有高溫電阻率小的特性，能隨著高溫爐料進(jìn)入SiC生成區(qū)和硅熔體生成區(qū)域，發(fā)生④和⑤的反應(yīng)。起到爐底補(bǔ)碳的作用，但易引起電極上抬，不利于爐況的穩(wěn)定操作。公知的附加木炭的補(bǔ)碳方法，是在正常加料前，在大面人工加入100_200kg的木炭，然后用料管正常加料，再用搗爐機(jī)將料推平，這種方法由于木炭反應(yīng)性較好，在低溫區(qū)即發(fā)生③的反應(yīng)，易造成表面碳過(guò)剩，電極大幅度上抬，不利于爐況的穩(wěn)定操作。公知的附加煙煤的補(bǔ)碳方法，是在正常加料前，在電極電流較低的電極根部人工加入100-200kg的煙煤，然后用料管正常加料，再用搗爐機(jī)將料推平，這種方法由于煙煤電阻率大、燒結(jié)性好的特點(diǎn)，不會(huì)造成電極電流的波動(dòng)，但反應(yīng)溫度較低，在低溫區(qū)即發(fā)生③ 的反應(yīng)，不能進(jìn)入到硅熔體的生成區(qū)域起到補(bǔ)碳作用。且易造成低溫反應(yīng)區(qū)碳過(guò)剩，電極波動(dòng)，不利于爐況的穩(wěn)定操作。基于以上技術(shù)狀況，目前所采用的附加料的補(bǔ)碳方法，都易引起局部料層松散，火焰變長(zhǎng)，火頭大多集中于電極周圍，電極周圍下料快，爐料不燒結(jié)，“刺火”塌料嚴(yán)重，電極消耗慢，爐內(nèi)顯著生成SiC，錐體邊緣發(fā)硬，電流上升，電極上抬，當(dāng)還原劑過(guò)剩嚴(yán)重時(shí)，在電極周圍窄小區(qū)域內(nèi)頻繁“刺火”塌料，其他地區(qū)的料層發(fā)硬，不吃料，熱量高度集中于電極周圍，電極高抬，熱損失嚴(yán)重，爐底溫度嚴(yán)重嚴(yán)重下降，假爐底很快上漲，硅水溫度低，爐眼縮小，有時(shí)甚至燒不開(kāi)爐眼，被迫停爐。因此，只有采用一種有效的爐底補(bǔ)炭方法，才能解決在爐底缺炭時(shí)采用附加料的方法而造成的爐況變化，指標(biāo)波動(dòng)的問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種金屬硅冶煉過(guò)程中的爐底補(bǔ)炭方法，將電爐冶煉的廢炭素電極和/或電爐冶煉的廢炭磚作為補(bǔ)炭原料，破碎后，在電爐冶煉的生產(chǎn)時(shí)，根據(jù)電極電流的大小及爐況變化來(lái)確定加入時(shí)間及加入量。當(dāng)電極電流其中一相或兩相低于正常控制范圍70-80KA時(shí)，首先通過(guò)電極壓放來(lái)提高電極電流，當(dāng)超過(guò)8小時(shí)仍未能提高電極電流時(shí)，則需附加碎炭素電極和/或廢炭磚進(jìn)行補(bǔ)碳。解決反應(yīng)區(qū)長(zhǎng)期缺碳產(chǎn)生過(guò)量的二氧化硅，導(dǎo)致?tīng)t渣黏稠不易排出，爐底溫度低，出硅口不易打開(kāi)，爐眼不暢通，爐底上漲的問(wèn)題。本發(fā)明按以下技術(shù)方案實(shí)施將電爐冶煉的廢炭素電極和/或電爐冶煉的廢炭磚作為補(bǔ)炭原料，破碎到 SO-IOOmm裝袋備用，在電爐冶煉生產(chǎn)時(shí)，根據(jù)電極電流的大小及爐況變化來(lái)確定加入時(shí)間及加入量。具體情況為電極電流其中一相或兩相低于正?？刂品秶?0-80KA時(shí)，首先通過(guò)電極壓放來(lái)提高電極電流，當(dāng)超過(guò)8小時(shí)仍未能提高電極電流時(shí)，則需附加破碎好的補(bǔ)炭原料進(jìn)行補(bǔ)碳。具體的補(bǔ)碳方法為扒開(kāi)對(duì)應(yīng)電極根部周圍的爐料，待補(bǔ)炭原料加入結(jié)束后將料推平，并下放電極或?qū)⒘霞釉趯?duì)應(yīng)的兩電極之間的大面積上，然后用搗爐機(jī)將其推到電極根部，再用料管正常加料后推開(kāi)，將加入的廢炭磚蓋住。與公知技術(shù)相比具有的優(yōu)點(diǎn)1、廢炭素電極或廢炭磚在低溫區(qū)石墨化后緩慢進(jìn)入硅熔體的生成區(qū)域起到還原的作用，穩(wěn)定了爐況。
2、廢電極或廢炭磚導(dǎo)電性較強(qiáng)，當(dāng)爐內(nèi)存在死料區(qū)時(shí)，廢電極或廢炭磚與電極之間導(dǎo)電產(chǎn)生電弧而將死料區(qū)熔化，改善了爐況。3、充分利用了生產(chǎn)中的廢電極廢炭磚，實(shí)現(xiàn)了變廢為寶。4、實(shí)現(xiàn)了爐內(nèi)的炭平衡，達(dá)到了高產(chǎn)高效。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 用炭含量為85-92wt%的廢炭素電極為原料，用顎式破碎機(jī)進(jìn)行破碎， 使粒度達(dá)到80-100mm，在生產(chǎn)中當(dāng)其中一相或兩相電極電流低于70KA，通過(guò)壓放電極和三相平衡調(diào)整8小時(shí)后電流仍不能提高時(shí)，采取附加廢電極的方式進(jìn)行補(bǔ)碳，主要加入方式為扒開(kāi)對(duì)應(yīng)電極根部周圍的爐料，待廢電極加入結(jié)束后將料推平，并下放電極，具體加入量為當(dāng)電極電流在50-60KA時(shí)，在對(duì)應(yīng)每相電極根部人工加入100-200kg ；當(dāng)電極電流在 40-50KA時(shí)，在對(duì)應(yīng)每相電極根部人工加入200-300kg。讓廢電極通過(guò)低溫反應(yīng)區(qū)進(jìn)入生成碳化硅反應(yīng)區(qū)和生成硅熔體區(qū)域，發(fā)生Si02+3C = SiC+20反應(yīng)和SiO+C = Si+CO反應(yīng)，使在反應(yīng)區(qū)(1)未反應(yīng)的SiO2得到更充分的反應(yīng)，穩(wěn)定了爐況；實(shí)現(xiàn)了爐內(nèi)的炭平衡，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)產(chǎn)量，提高了生產(chǎn)效率；廢電極或廢炭磚導(dǎo)電性較強(qiáng)，當(dāng)爐內(nèi)存在死料區(qū)時(shí)，廢電極或廢炭磚與電極之間導(dǎo)電產(chǎn)生電弧而將死料區(qū)熔化，改善了爐況。實(shí)施例2 用炭含量為80-82wt%廢炭磚為原料，用顎式破碎機(jī)進(jìn)行破碎，使粒度達(dá)到80-100mm，在生產(chǎn)中當(dāng)其中一相或兩相電極電流低于70KA，通過(guò)壓放電極和三相平衡調(diào)整8小時(shí)后電流仍不能提高時(shí)，采取附加廢炭磚的方式進(jìn)行補(bǔ)碳，主要加入方式為 將廢炭磚原料加在對(duì)應(yīng)的兩電極之間的大面積上，然后用搗爐機(jī)將其推到電極根部，再用料管正常加料后推開(kāi)，將加入的廢炭磚蓋住，具體加入量為當(dāng)電極電流在50-60KA時(shí)， 在對(duì)應(yīng)大面積人工加入100-150kg ；當(dāng)電極電流在40-50KA時(shí)，在對(duì)應(yīng)大面積上人工加入 200-250kg。讓廢電極通過(guò)低溫反應(yīng)區(qū)(1)緩慢進(jìn)入生成碳化硅反應(yīng)區(qū)( 和生成硅熔體區(qū)域(3)區(qū)，發(fā)生反應(yīng)④和⑤，使在反應(yīng)區(qū)(1)未反應(yīng)的SiO2得到更充分的反應(yīng)，避免產(chǎn)生大量的渣而使產(chǎn)量下降。
權(quán)利要求
1.一種金屬硅冶煉過(guò)程中的爐底補(bǔ)炭方法，其特征在于其按以下技術(shù)方案實(shí)施， 將電爐冶煉的廢炭素電極和/或電爐冶煉的廢炭磚作為補(bǔ)炭原料，經(jīng)破碎后裝袋備用，在電爐冶煉生產(chǎn)時(shí)，根據(jù)電極電流的大小及爐況變化來(lái)確定加入時(shí)間及加入量。具體情況為電極電流其中一相或兩相低于正?？刂品秶?0-80KA時(shí)，首先通過(guò)電極壓放來(lái)提高電極電流，當(dāng)超過(guò)8小時(shí)仍未能提高電極電流時(shí)，則需附加破碎好的補(bǔ)炭原料進(jìn)行補(bǔ)碳。具體的補(bǔ)碳方法為扒開(kāi)對(duì)應(yīng)電極根部周圍的爐料，待補(bǔ)炭原料加入結(jié)束后將料推平，并下放電極或?qū)⒘霞釉趯?duì)應(yīng)的兩電極之間的大面積上，然后用搗爐機(jī)將其推到電極根部，再用料管正常加料后推開(kāi)，將加入的廢炭磚蓋住。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬硅冶煉過(guò)程中的爐底補(bǔ)炭方法，其特征在于所述的原料為85-92wt%的廢炭素電極和/或電爐冶煉的炭含量為80-82wt%廢炭磚。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬硅冶煉過(guò)程中的爐底補(bǔ)炭方法，其特征在于所述的原料破碎粒度為80-100mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種金屬硅冶煉過(guò)程中的爐底補(bǔ)炭方法，將電爐冶煉的廢炭素電極和/或電爐冶煉的廢炭磚作為補(bǔ)炭原料，破碎后，在電爐冶煉的生產(chǎn)時(shí)，根據(jù)電極電流的大小及爐況變化來(lái)確定加入時(shí)間及加入量。當(dāng)電極電流其中一相或兩相低于正?？刂品秶?0-80KA時(shí)，首先通過(guò)電極壓放來(lái)提高電極電流，當(dāng)超過(guò)8小時(shí)仍未能提高電極電流時(shí)，則需附加碎炭素電極和/或廢炭磚進(jìn)行補(bǔ)碳。解決反應(yīng)區(qū)長(zhǎng)期缺碳產(chǎn)生過(guò)量的二氧化硅，導(dǎo)致?tīng)t渣黏稠不易排出，爐底溫度低，出硅口不易打開(kāi)，爐眼不暢通，爐底上漲的問(wèn)題。
文檔編號(hào)C01B33/025GK102502645SQ20111028662
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月26日
發(fā)明者包崇軍, 盧國(guó)洪, 張安福, 張繼忠, 張金清, 李宗有, 楊明禮, 王傳昌, 王加良, 王正勇 申請(qǐng)人:云南永昌硅業(yè)股份有限公司