工业硅生产要素分析与研究

工业硅生产要素分析与研究

摘要：笔者主要对工业生产过程中硅产品原料的选择与配置、产品设备的更新、操作方法的改进这三方面具有的协调性进行了详细的阐述，以期帮助企业生产出的硅产品不仅产量高、低消耗，而且效益可观，从而促进其在市场中的持续发展。

关键词：工业硅生产要素原料设备操作

引言

一直以来，工业硅在工业生产过程中是一项具有重要地位的原材料。它包括了硅铁、锗硅合金、硅钴、硅青铜、铁硅合金、锌硅合金、硅钛铁合金、镍硅合金、铝镁、硅合金、铜硅合金等等；工业硅涉及的范围领域非常广泛，不仅是生产硅铝合金、硅青铜等产品的重要原材料，同时它还是生产硅橡胶、有机硅树脂等化工产品的原材料。其中硅铝合金的主要用途是在内燃机、太阳能电池等材料方面；当前，工业硅的使用范围正逐渐在扩大，在冶金、航空、船舶、化工、电器方面都得到了普遍的使用。可以说，工业硅的应用范围会随着社会的不断发展而扩大，并且在未来社会中的地位也会越来越重要。本文主要从硅产品原料的选择与配置、产品设备更新以及操作方法改进这三方面具有的协调性进行了分析与研究，以供相关人士参考。

1．冶炼工业硅的原料

冶炼工业硅的原料主要有硅石、碳质还原剂。由于对工业硅生产中的铝、钙、铁的含量有明确的规定，所以，对工业硅的原料比较

严格。

1．1硅石

1．1．1硅石的化学成分

由于硅石与所含的杂质数量的多少会对生产出的产品质量以及经济效益造成一定的影响，部分企业使用化学成分见下表。1．1．2对硅石的物理性能提出的要求

笔者认为，硅石应具备抵抗爆震的能力以及较高的热稳定性能，尤其在容量较大的工业硅电炉中更要具备这些性能。

对于硅石颗粒的大小，应参照工业硅电炉的具体容量进行。如果电炉容量低于5千伏安，那么，所使用的硅石颗粒大小应以25至80 mm比较合适；如果电炉容量达到了5至16.5千伏安时，所使用的硅石颗粒大小应以50至100mm较为合适。

硅石在进入工厂之后将其破碎、用水冲洗，以避免石粉、泥土等物质中含有杂质。现阶段，已经有不少生产工业硅的企业，在矿山中挖掘硅之后，选择质量高的的矿石，将其破碎、筛分、用水冲洗之后变为标准合格块进入工厂并经过再次水洗，具有极高的经济实用价值。

1．2碳质还原剂

碳质还原剂的种类比较多并且其生产地范围广泛；我们在选择碳质还原剂过程中，应以含量高的固定碳以及含量低的灰分、化学性质活泼的碳质还原剂为主。在实际使用过程中，应将几种类型不同的还原剂进行合理的搭配进行使用，从而使其不同的还原剂具有的

性能能够形成互补，以确保实际使用过程中具有较高的效果。

现阶段，各个生产工业硅企业所使用的碳质还原剂一般有：木炭、木块等多种还原剂。

1．2．1木炭

木炭具有较大的电阻率、较高的气孔率、化学性质活泼的特点；其存在不足的地方是较低的固定碳含量、较高的灰分含量、使用的原料煅烧后的烧结性能较差、烧损率较高等缺点，通常要求固定碳应大于等于百分之七十八，颗粒大小应大于3mm或者小于80mm。在配料过程中必须按照固定碳的实际含量进行统一的折兑计算。1．2．2木块

木块的性质与木炭差不多，其在炉内干馏之后，炉料下层的气孔率比较高，化学活泼性能比木炭要好。应将木块表面含有的杂物与泥土进行清洗，并且对木块的尺寸还有着严格的要求，以100×50×40mm左右的木块为准，木块尺寸小一点的也可以用。

上述所说的两种还原剂，在使用过程中必须进行合理的搭配，使其性能互补，这对于提高冶炼效果有很大的帮助。

2．冶炼工业硅设备条件

2．1工业硅电炉的电极

当前，国内工业硅的生产与西方国家先进水平相比，还存在着较大的差距；具体体现在：国内工业硅电炉容量小、生产设备滞后、劳动生产水平不高等。在前几年，我国工业硅电炉容量仅仅有6.3千伏安，并且实际经济效益不高。而西方国家工业硅电炉容量已经

达到了10至50千伏安。而造成这种现象的主要原因就是西方国家容量大的工业硅电炉通常采用的都是价格较低且直径大的碳素电极。前几年，我国工业硅在生产过程中采用的都是价格高、直径小的石墨电极，这不仅对工业硅生产效益造成严重的影响，同时也制约了工业硅生产的发展。

2．2工业硅电炉用捣炉机

捣炉机一般有三种类型，即全液压、半液压、机械；一般情况下，中型电炉普遍使用的是全液压，小型电炉普遍使用的是半液压和机械。笔者认为；对于大中型的电炉来说，捣炉机在实际捣杆过程中速度不能太快，以确保电极不被破坏。如果条件允许，应将后退速度进一步加快，以确保产品增铁。

2．3工业硅电炉技术参数

当一台电炉的产量确定之后，其电气参数与工艺参数也都会随之而被确定，不过这两种参数必须在一定的规律条件下保持协调一致，这样，电炉在实际生产过程中才会具有较高的经济效益。3．冶炼工业硅的工业技术

3．1技术条件

3．1．1电炉设备运行较为稳定

电炉本身具有卷扬、短网、动力等系统性的特征，因此，其在实际运行过程中较为稳定，安全性能高。

3．1．2料面平稳、均匀下降

整体炉料体现出炉心高、周边低的椎体形状分散在电极周围。料

面火焰通常是从电极方向向着炉壁上渐低均匀排列，然后炉内部气体均匀的透过料面进行排出，有效料面在平稳的状态下逐渐下降。不会出现棚料、刺火等现象。

3．1．3出炉正常

出铁口开通之后，流出来的硅液体应该是清澈的，颜色有点发白，并且还要是畅通的。硅液体流出量应与在冶炼过程中消耗后的电能、炉料消耗量保持一致。

3．2冶炼操作

冶炼工业硅主要是将合格的炉料放入正在运行的电炉中，通过操作人员根据专业的技术要求进行操作，确保炉料在电炉中能够完成物理变化。

3．2．1捣炉

捣炉主要是对炉料表面及其表层进行全面的调整，依托于捣炉设备进行强制性的透气与沉料。

首先，捣炉的操作速度要快，不仅要将炉料进一步疏松，以确保炉料能够透气与下沉；同时还要在不同程度上避免发生热损失的现象，并且还要时刻的注意不让炉料熔化捣炉设备使得产品出现增铁的现象，不然产品质量水平就会进一步下滑。

其次，捣炉并不是说将炉料进行大幅度的翻身，主要是保证炉料能够疏松，以确保其具有良好的透气性以及稳定性。

另外，两次捣炉中间，可以穿插扎眼；以提高炉料具有较高的透气性能，从而大大降低了炉料的热能散失。