一种利用等离子体冶炼工业硅的方法及等离子体加热炉技术

本发明专利技术提供一种利用等离子体冶炼工业硅的方法及等离子加热炉，所述方法具体包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种利用等离子体冶炼工业硅的方法及等离子体加热炉


[0001]本专利技术涉及工业硅冶炼
，具体而言，尤其涉及一种利用等离子体冶炼工业硅的方法及等离子加热炉
。

技术介绍

[0002]工业硅是信息
、
新能源
、
新材料产业最基础的功能性材料
。
以其为基础衍生的工业产品，品种繁多，涉及的领域广泛，被誉为“魔术金属”、“工业味精”。
其主要应用领域有四个方面：一是用作冶炼铝材和钢材的添加剂；二是用于合成各种有机硅材料；三是经提纯后生成电子级高纯工业硅和太阳能级高纯工业硅；四是用于制造半导体硅
、
硅陶瓷
、
碳化硅
、
氮化硅等新材料
。
随着社会的进步和科学技术的发展，工业硅的应用领域还将进一步扩大
。
[0003]一直以来，工业硅是以碳热还原法制备而得，即将硅石和碳还原剂破碎至合适的粒度，按一定的比例混合后投入矿热炉中冶炼得到工业硅
。
还原剂是木炭
、
石油焦以及烟煤等，反应是强吸热过程，电能消耗巨大，且设备损坏快，技术经济指标差，劳动强度大，工作环境恶劣
。
因此，亟需一种能够降低电能消耗，降低硅冶炼成本的冶炼方法
。

技术实现思路

[0004]针对目前碳热还原法冶炼工业硅存在的电能消耗过大
、
加热效率低等技术问题，而提供一种利用等离子体冶炼工业硅的方法及等离子加热炉，本专利技术采用等离子体技术冶炼工业硅，可以提高冶炼效率，降低电能消耗，从而降低工业硅冶炼成本
。
[0005]本专利技术采用的技术手段如下：
[0006]一种利用等离子体冶炼工业硅的方法，具体包括以下步骤：
[0007](1)
准备混合均匀的冶炼工业硅的原料；
[0008](2)
将原料加入到等离子体加热炉中，然后将等离子体加热炉的等离子枪埋在炉料中；
[0009](3)
等离子枪通电加热炉料，通入等离子枪的等离子载气在高温电弧下被离解成等离子体用于对炉料进行迅速加热，通过调节等离子枪的通电电压及等离子载气的供气流量控制等离子体加热炉在
600
～
1200kW
的加热功率和大于
1800℃
的温度下对炉料进行冶炼，冶炼结束后出硅
。
[0010]进一步地，步骤
(3)
具体包括：控制等离子枪通电加热炉料，当炉料开始熔化后，向等离子枪通入等离子载气，等离子载气的初始供气流量为额定供气流量的
50
～
60
％，待等离子枪产生的等离子弧稳定后，再增加至额定供气流量
。
[0011]进一步地，冶炼工业硅的原料包括硅石和石油焦，硅石与石油焦质量比为
2.1
：1～
2.6
：1；所述硅石的
SiO2含量大于
97.6
％
、Al2O3含量不大于
0.8
％
、
其他杂质总和不大于1％，所述硅石的粒度为
15
～
130mm
；所述石油焦灰分小于
0.3
％，粒度小于
15mm。
[0012]进一步地，冶炼温度为
1800
～
2600℃。
[0013]进一步地，等离子枪的通电电压为0～
5V
的直流电压；等离子载气的额定供气流量
为
0.4
～
0.6MPa。
[0014]本专利技术还提供了一种等离子体加热炉，包括炉缸
、
若干等离子枪和等离子枪控制装置；
[0015]所述炉缸用于容纳冶炼用原料，并设置有出硅口；
[0016]所述等离子枪包括石墨电极，所述石墨电极内部沿轴向开设有至少两个用于通入等离子载气的电极孔；所述等离子枪设置有与所述石墨电极电连接的电源，所述电源用于为所述石墨电极通电，所述石墨电极用于在通电后加热所述炉缸内部的炉料并使所述等离子载气离解成等离子体；各所述等离子枪均安装于所述等离子枪控制装置，所述等离子枪控制装置用于控制所述等离子枪升降和旋转
。
[0017]进一步地，所述等离子枪控制装置用于控制所述等离子枪底部伸入所述炉缸内部
。
[0018]进一步地，所述电极孔的直径为
30
～
60mm。
[0019]进一步地，所述等离子载气为氩气或氮气
。
[0020]进一步地，所述等离子体加热炉包括五个所述等离子枪
。
[0021]较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0022]本专利技术提供的利用等离子体冶炼工业硅的方法及等离子加热炉，将原料混合均匀后加入到等离子体加热炉中，将等离子枪埋在炉料中，在大于
1800℃
的温度冶炼工业硅，可以提高冶炼效率，降低电能消耗，从而降低工业硅冶炼成本
。
[0023]基于上述理由本专利技术可在工业硅冶炼领域广泛推广
。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0025]图1是本专利技术所述的工业硅冶炼方法流程图；
[0026]图2是本专利技术所述的等离子体加热炉结构示意图；
[0027]图3是本专利技术所述的等离子枪结构示意图
。
[0028]图中：
1、
进气口；
2、
电极孔；
3、
电极糊；
4、
等离子枪；
5、
导电环；
6、
炉缸；
7、
出硅口；
8、
等离子枪控制装置
。
具体实施方式
[0029]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合
。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术
。
[0030]为使本专利技术实施例的目的
、
技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例
。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制
。
基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属
于本专利技术保护的范本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种利用等离子体冶炼工业硅的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)
准备混合均匀的冶炼工业硅的原料；
(2)
将原料加入到等离子体加热炉中，然后将等离子体加热炉的等离子枪埋在炉料中；
(3)
等离子枪通电加热炉料，通入等离子枪的等离子载气在高温电弧下被离解成等离子体用于对炉料进行迅速加热，通过调节等离子枪的通电电压及等离子载气的供气流量控制等离子体加热炉在
600
～
1200kW
的加热功率和大于
1800℃
的温度下对炉料进行冶炼，冶炼结束后出硅
。2.
根据权利要求1所述的利用等离子体冶炼工业硅的方法，其特征在于，步骤
(3)
具体包括：控制等离子枪通电加热炉料，当炉料开始熔化后，向等离子枪通入等离子载气，等离子载气的初始供气流量为额定供气流量的
50
～
60
％，待等离子枪产生的等离子弧稳定后，再增加至额定供气流量
。3.
根据权利要求1所述的利用等离子体冶炼工业硅的方法，其特征在于，冶炼工业硅的原料包括硅石和石油焦，硅石与石油焦质量比为
2.1
：1～
2.6
：1；所述硅石的
SiO2含量大于
97.6
％
、Al2O3含量不大于
0.8
％
、
其他杂质总和不大于1％，所述硅石的粒度为
15
～
130mm
；所述石油焦...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢飞，廖相巍，常桂华，李广帮，许孟春，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：