一種用於工業矽爐外精煉的感應加熱抬包的製作方法
2023-05-04 02:07:51
專利名稱：一種用於工業矽爐外精煉的感應加熱抬包的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種能夠實現爐外精煉的抬包，特別涉及一種在礦熱爐生產工業矽過程中，能實現工業矽爐外精煉的抬包，屬於冶金機械技術領域。·
背景技術：
工業矽又稱金屬矽，是以含二氧化矽的矽礦石和碳質還原劑為原料，經過礦熱爐熔煉製成的，含矽量98 99. 9%以上。工業矽是信息、新能源、新材料產業最基礎的功能性材料，是矽產品產業鏈中的一個極為重要的上遊產品。以其為基礎衍生的工業產品，品種繁多，涉及的領域廣泛，被譽為「魔術金屬」、「工業味精」。以工業矽為起點的產業鏈不但數量多、關聯產業眾多，而且鏈環長，層次高，科技含量大，是我國經濟結構調整的主導方向之一。工業矽中的化學用矽是需求最大、發展最快、應用最廣的一個領域，全球目前每年以8% 10%的速度增長，預計未來幾年仍保持5% 8%的增速；國內近3年有機矽的需求增長更是高達29%，預計2015年前仍將保持20%以上的增長速度。用有機矽行業舉例，有機矽主要的原材料就是化學級工業矽，佔其生產總成本的30%左右，作為新型材料，由於有機矽產品有許多優良特性，廣泛應用於人們生活的各個領域，主要產品有有機矽單體和聚合物矽油、矽橡膠、矽樹脂等。為了提升產品質量，適應下遊廠家對工業矽質量的要求，有必要對生產出的工業矽產品進行雜質的去除。目前，在工業矽廠最常用的雜質去除方法是工業矽在抬包中進行爐外精煉。該技術是利用剛從礦熱爐內放出的工業矽熔體熱量，在矽熔體凝固以前進行吹氣、造渣或吹氣、造渣同時進行的精煉，可以有效的去除矽中的Al、Ca等雜質，有效提升了工業矽的質量。但是，精鍊氣體的吹入和大量造渣劑的加入可以明顯的降低工業矽熔體的溫度。因此，僅僅利用工業矽熔體的餘熱而進行長時間的爐外精煉不太現實，這就制約了工業矽爐外精煉技術的發展和工業矽產品質量的進一步提高。同時，隨著對工業矽中其他雜質含量要求的提高，現有的精煉技術已經不能滿足要求，需要對現有的工業矽爐外精煉技術精煉改進和優化，控制適當的矽熔體溫度就顯得十分必要。
實用新型內容本實用新型專利旨在解決工業矽爐外精煉時熔體溫度降低而不能進行長時間精煉的現實生產問題，提供一種自身具有加熱功能的抬包，在進行工業矽爐外精煉時可以對矽熔體進行加熱，使工業矽熔體保持在適當的精煉溫度，實現工業矽熔體的長時間爐外精煉。本實用新型通過下列技術方案實現一種用於工業矽爐外精煉的感應加熱抬包，包括抬包架、包體、感應加熱系統、底吹吹氣系統；所述包體包括精煉池、石棉板和耐火磚，包體外側由抬包架支撐，包體內部是由耐火材料砌築的用於盛放高溫矽熔體的精煉池，精煉池外部包覆石棉板，精煉池頂部兩端由耐火磚與抬包架連接，且精煉池外側與抬包架之間用不鏽鋼拉杆垂直支撐；感應加熱系統包括感應加熱線圈、感應加熱電源和水冷電纜，感
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應加熱線圈置於石棉板外側，感應加熱線圈通過水冷電纜與感應加熱電源相連；底吹吹氣系統包括吹氣裝置和底吹元件，底吹元件置於精煉池底部，並與置於抬包外的吹氣裝置相連。所述感應加熱線圈和感應加熱電源同時安裝在能沿石棉板表面的軌道運行的小 車上，通過控制感應加熱電源的功率和電流等參數，從而實現對矽熔體溫度的調節。所述感應加熱線圈周圍設直磁輒，使磁力線束集中在感應線圈周圍，以提聞感應加熱的效率。所述精煉池的內壁為倒錐形。所述精煉池下設置耐火板。所述耐火板與抬包架之間的抬包底為中空。本實用新型充分利用剛出爐的矽熔體熱量，減少部分電力消耗。根據工業矽生產的特點，採用本實用新型可以將矽熔體直接從礦熱爐中流入到抬包的精煉池中，在精煉爐外精煉時直接對矽熔體進行感應加熱，實現了矽熔體自身熱量的充分利用，節約了將矽熔化的電力消耗。本實用新型的優點本實用新型是一種加熱效率高、精煉效果好、環境汙染小、生產效率高的工業矽熔體精煉裝置。①該工業矽爐外精煉抬包能夠實現邊出矽水、邊加熱、邊精煉，既能充分利用矽熔體自身的熱量，有能夠利用感應加熱對熔體進行加熱，彌補精煉劑和精鍊氣對矽熔體的降溫作用以及矽熔體自身向外輻射損失的熱量。②生產效率高採用本實用新型進行爐外精煉，可以將工業矽的造渣精煉、吹氣精煉聯合交叉進行；抬包底部安裝有吹氣系統，可以通入精鍊氣體、精煉劑、精鍊氣體和精煉劑對熔體進行精煉。同時，自身帶有加熱系統對熔體進行加熱，實現熔體精煉溫度的可控，由於感應加熱自身帶有電磁攪拌功能，可以對正在進行精煉的矽熔體進行電磁攪拌，有效改善矽熔體精煉的動力學條件，矽熔體的爐外精煉效果、效率高、操作方便，大大提高了生產效率，實現了矽熔體質量的有效提升，易於實現大規模工業化生產。③基建投資少本實用新型只需對現有的抬包進行改造，安裝感應加熱裝置即可。④環境無汙染利用本實用新型進行工業矽爐外精煉，在生產過程中不會對環境造成汙染，對環境負荷小，能實現清潔生產，符合綠色冶金的要求，實現工業矽爐外精煉的節能減排。
圖I為本實用新型的結構示意圖；圖2為本實用新型感應加熱系統的結構示意圖；圖中，I-吹氣裝置，2-底吹元件，3-耐火材料，4-感應加熱線圈，5-石棉板，6_耐火磚，7-抬包架，8-不鏽鋼拉杆，9-磁軛，10-耐火板，11-抬包底，12-感應加熱電源，13-水冷電纜，14-車輪。
具體實施方式
下面結合實施例和附圖對本實用新型做進一步說明。實施例I如圖I和2，用於工業矽爐外精煉的感應加熱抬包，包括抬包架7、包體、感應加熱
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系統、底吹吹氣系統；所述包體包括精煉池、石棉板5和耐火磚6，包體外側由抬包架7支撐,包體內部是由耐火材料3砌築的用於盛放高溫矽熔體的精煉池，精煉池外部包覆石棉板5，精煉池頂部兩端由耐火磚6與抬包架7連接，且精煉池外側與抬包架7之間用不鏽鋼拉杆8垂直支撐；所述感應加熱系統包括感應加熱線圈4、感應加熱電源12和水冷電纜13，感應加熱線圈4置於石棉板5外側，感應加熱線圈4通過水冷電纜13與感應加熱電源12相 連；底吹吹氣系統包括吹氣裝置I和底吹元件2，底吹元件2置於精煉池底部，並與置於抬包外的吹氣裝置I相連。感應加熱線圈4和感應加熱電源12同時安裝在能沿石棉板5表面的軌道運行的小車上，通過控制感應加熱電源12的功率和電流等參數，從而實現對矽熔體溫度的調節。感應加熱線圈12周圍設置磁軛9，使磁力線束集中在感應線圈周圍，以提高感應加熱的效率。精煉池的內壁為倒錐形。精煉池下設置耐火板10。耐火板10與抬包架7之間的抬包底11為中空。在工業矽熔煉完畢出矽水之前，向抬包中通入壓縮空氣為100L/min ;然後將礦熱爐中純度為98%的2噸矽熔體釋放到抬包中，同時利用感應加熱將矽水加熱到1700°C ;之後向抬包中吹入壓縮空氣和氧氣的混合氣體，其中空氣與氧氣的氣體體積比為8: 1，流量為100L/min，加入SiO2, CaO, CaF複合精煉劑，精煉lh，除去矽中的大部分Al、Ca等金屬雜質和部分C、S、B、P等非金屬雜質；然後向抬包中改吹壓縮空氣和水蒸氣的混合氣體，其中空氣與水蒸氣的體積比為10:1，利用感應加熱將矽水溫度保溫在1600°C，精煉lh，精煉完畢後對矽水進行擋渣澆鑄，冷卻後工業矽的純度達到2. 5N，其中B的含量<2ppmw。實施例2如圖I和2，用於工業矽爐外精煉的感應加熱抬包，包括抬包架7、包體、感應加熱系統、底吹吹氣系統；所述包體包括精煉池、石棉板5和耐火磚6，包體外側由抬包架7支撐,包體內部是由耐火材料3砌築的用於盛放高溫矽熔體的精煉池，精煉池外部包覆石棉板5，精煉池頂部兩端由耐火磚6與抬包架7連接，且精煉池外側與抬包架7之間用不鏽鋼拉杆8垂直支撐；所述感應加熱系統包括感應加熱線圈4、感應加熱電源12和水冷電纜13，感應加熱線圈4置於石棉板5外側，感應加熱線圈4通過水冷電纜13與感應加熱電源12相連；底吹吹氣系統包括吹氣裝置I和底吹元件2，底吹元件2置於精煉池底部，並與置於抬包外的吹氣裝置I相連。感應加熱線圈4和感應加熱電源12同時安裝在能沿石棉板5表面的軌道運行的小車上，通過控制感應加熱電源12的功率和電流等參數，從而實現對矽熔體溫度的調節。感應加熱線圈12周圍設置磁軛9，使磁力線束集中在感應線圈周圍，以提高感應加熱的效率。精煉池的內壁為倒錐形。精煉池下設置耐火板10。耐火板10與抬包架7之間的抬包底11為中空。在工業矽熔煉完畢出矽水之前，向抬包中通入壓縮空氣為100L/min ;然後將礦熱爐中純度為98%的2噸矽熔體釋放到抬包中，同時利用感應加熱將矽水加熱到1700°C ;之後向抬包中吹入壓縮空氣和氧氣的混合氣體，其中空氣與氧氣的氣體體積比為6: 1，流量為100L/min, SiO2, Ca。、CaF、Al2O3複合精煉劑，精煉Ih,除去矽中的大部分Al、Ca等金屬雜質和部分C、S、B、P等非金屬雜質；然後向抬包中改吹壓縮空氣和水蒸氣的混合氣體，其中空氣與水蒸氣的體積比為7:1，利用感應加熱將矽水溫度保溫在1600°C，精煉lh，精煉完畢後對矽水進行擋渣澆鑄，冷卻後工業矽的純度達到3N，其中B的含量<2ppmw。
權利要求1.一種用於工業娃爐外精煉的感應加熱抬包，其特徵在於包括抬包架、包體、感應加熱系統、底吹吹氣系統；所述包體包括精煉池、石棉板和耐火磚，包體外側由抬包架支撐，包體內部是由耐火材料砌築的用於盛放高溫矽熔體的精煉池，精煉池外部包覆石棉板，精煉池頂部兩端由耐火磚與抬包架連接，且精煉池外側與抬包架之間用不鏽鋼拉杆垂直支撐；感應加熱系統包括感應加熱線圈、感應加熱電源和水冷電纜，感應加熱線圈置於石棉板外側，感應加熱線圈通過水冷電纜與感應加熱電源相連；底吹吹氣系統包括吹氣裝置和底吹元件，底吹元件置於精煉池底部，並與置於抬包外的吹氣裝置相連。
2.根據權利要求I所述的用於工業矽爐外精煉的感應加熱抬包，其特徵在於所述感應加熱線圈和感應加熱電源同時安裝在能沿石棉板表面的軌道運行的小車上。
3.根據權利要求I所述的用於工業矽爐外精煉的感應加熱抬包，其特徵在於所述感應加熱線圈周圍設置磁軛。
4.根據權利要求I所述的用於工業矽爐外精煉的感應加熱抬包，其特徵在於所述精煉池的內壁為倒錐形。
5.根據權利要求I或4所述的用於工業矽爐外精煉的感應加熱抬包，其特徵在於所述精煉池下設置耐火板。
6.根據權利要求5所述的用於工業矽爐外精煉的感應加熱抬包，其特徵在於所述耐火板與抬包架之間的抬包底為中空。
專利摘要本實用新型提供一種用於工業矽爐外精煉的感應加熱抬包，屬於冶金機械技術領域。包括抬包架、包體、感應加熱系統、底吹吹氣系統；所述包體包括精煉池、石棉板和耐火磚，包體外側由抬包架支撐，包體內部是由耐火材料砌築的精煉池，精煉池外部包覆石棉板，精煉池頂部兩端由耐火磚與抬包架連接，感應加熱系統包括感應加熱線圈、感應加熱電源和水冷電纜，感應加熱線圈置於石棉板外側，感應加熱線圈通過水冷電纜與感應加熱電源相連；底吹吹氣系統包括吹氣裝置和底吹元件，底吹元件置於精煉池底部，並與吹氣裝置相連。本實用新型是一種加熱效率高、精煉效果好、環境汙染小、生產效率高的工業矽熔體精煉裝置。
文檔編號B22D41/01GK202726036SQ201220383329
公開日2013年2月13日 申請日期2012年8月4日 優先權日2012年8月4日
發明者魏奎先, 馬文會, 王統, 謝克強, 伍繼君, 周陽, 戴永年 申請人:昆明理工大學