硅冶炼方法
硅业冶炼操作方法
硅业冶炼操作方法
硅业冶炼操作方法包括以下几个步骤：
1. 准备原料：收集含硅的矿石或者硅石，如石英、长石、矽灰等。
根据需要控制硅的纯度，可以选择不同的原料。
2. 矿石破碎：将原料矿石进行机械或化学破碎，确保矿石颗粒适合进行下一步的处理。
3. 矿石选矿：根据矿石中硅含量以及其他杂质的含量，进行选矿操作，将适合冶炼的矿石分离出来。
4. 矿石焙烧：将选矿后的矿石进行高温焙烧处理，将其中的挥发物和其他杂质燃尽或挥发掉，得到较纯的硅。
5. 矿石还原：将焙烧后的矿石与还原剂以及助熔剂一起加入冶炼炉中，在高温条件下进行还原反应，将硅矿石中的氧化硅还原为金属硅。
6. 分离和提纯：通过液相分离或蒸馏等方法，将冶炼得到的金属硅与其他杂质分离开来。
可以采用电解分离、精炼和提纯等方法，提高硅的纯度。
7. 成型和包装：将提纯后的硅液体或固体进行成型，如浇铸成块、压制成片等，
然后进行包装和贮存。
这些步骤可以根据具体冶炼工艺和设备的不同而略有调整，但总体上是硅业冶炼的常规操作方法。
生产金属硅的方法
生产金属硅的方法生产金属硅是指将硅矿经过多道工序处理，提取出金属硅资源。
金属硅具有高纯度、高导电性和耐高温等优点，是制造光伏、电子产业中不可替代的材料。
本文将从硅矿的选择、冶炼工艺、提纯工艺和成品加工工艺四个方面来详细介绍金属硅的生产方法。
1.硅矿的选择硅矿是金属硅生产的原料，主要有硅石、石英、硅砂等。
硅矿的选择应综合考虑矿石的含硅量、杂质含量、形态、储量以及开采和加工成本等因素。
目前，对于生产金属硅的主要硅矿有石英矿和脉石矿。
其中，石英矿是含硅量高、杂质少的硅矿，适用于高纯度金属硅的生产；而脉石矿则含有较多的金属和非金属杂质，适用于普通纯度金属硅的生产。
选择硅矿时需结合实际情况进行合理安排。
2.冶炼工艺冶炼工艺是将硅矿石加热转化为金属硅的过程。
主要有炉外冶炼法和电炉冶炼法两种方法。
（1）炉外冶炼法：将硅矿石与焦炭通过高温反应，使硅与碳反应生成SiO2和CO2，再通过还原反应将SiO2还原为金属硅。
炉外冶炼法的工艺流程是：矿石碎碎矿→熔炼炉熔炼→浸出（脱硅）→冷却固化→破碎、分选→成品硅。
（2）电炉冶炼法：利用电炉对硅矿石电解，使硅与碳反应生成SiO2和CO2，再通过还原反应将SiO2还原为金属硅。
电炉冶炼法的工艺流程是：矿石碎碎矿→焙烧→电炉熔炼→浸出（脱硅）→冷却固化→破碎、分选→成品硅。
3.提纯工艺为了提高金属硅的纯度，需要对冶炼得到的金属硅进行进一步的提纯处理。
主要提纯工艺有气相还原法、溶剂提取法和熔盐电解法。
（1）气相还原法：通过将金属硅加入氯化氢气体中加热，使金属硅与氯化氢反应生成氯化硅和氯化氢，然后通过氢气还原将氯化硅还原为金属硅。
气相还原法可以将金属硅的纯度提高到99.999%以上。
（2）溶剂提取法：利用有机溶剂对金属硅进行萃取分离，分离出杂质，从而提高金属硅的纯度。
溶剂提取法适用于金属硅的高纯度提纯。
（3）熔盐电解法：将金属硅在高温高电位下进行电解，通过氧化物的选择性溶解和析出，进一步提纯金属硅。
硅厂冶炼硅的工艺流程
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工业硅产品冶炼工艺规程
工业硅产品冶炼工艺规程（一）范围本规程规定了工业硅电炉熔炼生产的技术要求启动方案启动前的检查炉子验收合格后启动前检查绝缘系统是否符合要求，合格后在炉变空运转合格的基础上对炉子空送电一次，用铁线连三相电极送一次。
循环冷却水系统是否畅通，有无漏水现象。
启动液压系统进行试运转，检查所有液压管路及液压部件是否有漏油现象，动作要求灵敏可靠。
检查变压器及其它电气设备、开关、仪表运转是否正常，对变压器进行空运转小时，此期间派电工进行监视，要求每小时检查一次并按规定详细做好记录。
启动前的准备准备吨木材，直径一，长度W,吨粒度为一的焦碳。
准备好清炉的专用工具，加长铁铲把，耙子把，并准备好灭火器及事故处理工具。
做好电炉启动前所需要的原材料的准备工作。
炉侧部碳块抹一层一的防氧化涂料（微硅粉糖浆），砌一层耐火砖保护高温氧化。
在炉底用铁皮铺好，防止在加木材的过程中砸坏炉底。
表面测温计一只。
木材烘炉第一天，将木材均匀布满炉底，点火后，微火控制，视木材消耗微量补加。
在补加木材时要均匀，轻放，本着少加、勤加的原则，切勿将炉内耐火砖砸掉，造成碳块氧化。
放木材是不要砸坏炉底。
木材消耗量约为一吨。
第二天，木材燃烧火焰比第一天长，木材消耗约为一吨。
第三天烘炉应加快木材燃烧速度，提高温度，木材消耗量约为—吨。
电烘炉电烘炉前，应尽量将炉内的木灰清理干净。
对炉体设备进行彻底检查，绝缘螺丝松动的要紧固。
提起电极，在三相电极根部各放一块一厚的碳块。
在底部均匀布满粒度一，厚度约为一的焦碳，三相电极根部可厚一些。
送电前应不带负荷送一次，以便检查炉体导电部件情况，发现问题及时处理。
送电前必须有相关部门人员在场，由炉长指挥送电。
采用二次电压送电，缓慢下降电极起弧，逐渐提高功率达到规定负荷，停电时操作人员将外部的焦碳往电极根部推，将发红的焦碳往外围扒。
视焦碳的消耗做少量补充，以保证稳定的负荷。
送电后严密观察炉体设备运行情况，特别是炉内衬，以防其剧烈受热而炸裂，引起炉壳变形。
硅钢冶炼工艺
硅钢冶炼工艺引言硅钢是一种常见的特种钢材，具有优异的磁性能和导磁性能，广泛应用于电力设备、电动机等领域。
硅钢的冶炼工艺是钢铁生产中的重要环节，本文将详细探讨硅钢冶炼工艺。
硅钢的特点硅钢由于含有大量的硅元素，具有以下特点： 1. 低磁滞损耗：硅钢的硅含量可以有效降低磁滞损耗，提高电机的工作效率。
2. 高导磁率：硅对磁场具有较高的导磁率，可以提高电机的输出功率。
3. 低常磁损耗：硅钢的硅含量可以降低常磁损耗，提高电机的工作效率。
硅钢冶炼工艺的步骤硅钢冶炼工艺包括以下步骤：1. 原料准备硅钢的主要原料是镀锌钢板和硅铁合金。
在冶炼过程中，需要准备适量的原材料，确保冶炼过程的顺利进行。
2. 熔炼熔炼是硅钢冶炼工艺中的关键步骤。
在熔炼过程中，将原料放入高温炉中，加热至一定温度，使原料熔化。
熔炼过程中需要控制炉温和搅拌速度，确保原料充分混合，形成均匀的合金溶液。
3. 浇注浇注是将熔炼好的合金溶液倒入浇注模具中，形成硅钢板的过程。
在浇注过程中，需要控制浇注速度和温度，确保合金溶液均匀流动，形成均匀的硅钢板。
4. 压制压制是将浇注好的硅钢板进行压制，使其更加密实。
通过压制可以提高硅钢板的机械强度和导磁性能，提高硅钢材料的使用寿命。
硅钢冶炼工艺的优化为了提高硅钢的质量和冶炼效率，可以进行如下优化措施：1. 炉温控制合理控制炉温可以保证原料充分熔化，并减少熔炼过程中的能量损失。
通过优化炉温控制系统，可以提高硅钢冶炼的效率和质量。
2. 浇注速度控制合理控制浇注速度可以保证合金溶液充分流动，并减少气孔和夹杂物等缺陷的产生。
通过优化浇注速度控制系统，可以提高硅钢板的质量。
3. 压制参数优化通过优化压制参数，可以提高硅钢板的密实性和导磁性能。
合理选择压制压力和时间等参数，可以提高硅钢板的机械强度和导磁效能。
4. 原料质量控制优化原料的质量控制措施，可以提高硅钢的冶炼效果。
选择优质的镀锌钢板和硅铁合金作为原料，可以提高硅钢的导磁性能和使用寿命。
硅冶炼技术
炉料的配比根据要求所生产的产品级别来定。石油焦和烟煤的配比按每批矿硅需要的碳量来确定。石油焦和烟煤的比例对炉料的工作电阻影响较大。
炉料各组分经称量后，将炉料混合均匀，待捣炉后，将混合均匀的炉料集中加入炉内。保持一定的料面高度，加料均匀。
化学硅生产是连续不断进行的。炉内的状况也不是永恒不变的。化学硅生产在电炉内是以电能转换成热能，然后再用热能直接加热物料而产生化学反应的过程。所以炉内的电气特性是非常重要的，熔炼实行闭弧操作，保持高温炉，提高热效率，提高电炉利用率，在研究中使用容量为3200KVA和6300KVA工业硅炉各一台。熔炼采用一定时间的焖烧和定期集中加料的操作方法进行。正常情况下炉料难以自动下沉，一般需强制沉料。炉况容易波动，较难控制。因此，在生产中必须正确判断，及时处理。每4小时出一次炉，进行精练浇铸，破碎挑渣整理入库。
化学用硅是指用于有机硅和多晶硅生产的工业硅。从世界范围来看，现在冶金用硅的消费量多于化学用硅的消费量，但随着科学技术的不断发展，化学用硅用于有机硅和半导体生产等领域不断拓宽，广泛用于生产有机硅单体和聚合物硅油，硅橡胶、硅树脂建筑物防腐、防水剂等，它们具有耐高温、电绝缘、耐辐射、防水等独特性能。用于电气、航空、机械、化工、医药、国防、建筑等部门。作为集成电路核心的电子元器件，95%以上是用半导体硅制成的，半导体是当代信息工业的支柱。“信息高速公路”中大量应用的光纤电缆中的光纤，也是以工业硅为原料生产的。现在美国和欧盟化学用硅的消费量已占工业硅总消费量的一半以上。化学用硅作为高新技术领域和重要基础产业得到广泛应用，其消费量是趋于稳定增长的。在国际市场正常情况下，每吨化学用硅比冶金用硅售价高300-400美元。所以，无论从满足出口和国内需求，还是从提高工业硅企业经济效益，提高产品质量，大力发展化学用硅生产都是必要的。
硅的提纯原理
硅的提纯原理硅的提纯是指从硅源材料中去除杂质，提高纯度的过程。
硅的提纯原理主要包括物理方法和化学方法。
下面将详细介绍这些方法以及其原理。
一、物理方法1. 熔炼法熔炼法是通过升高硅源材料的温度使其熔化，然后冷却凝固，将杂质分离出去。
熔炼法的原理是根据杂质和硅的熔点差异，利用温度的变化使硅和杂质分离。
例如，将原料与氢氧化钙共同加热冶炼，杂质形成的化合物会溶解在熔融的氢氧化钙中，通过过滤分离杂质。
2. 气相法气相法是利用硅和杂质在不同温度下的汽相蒸馏分离，原理是根据各杂质的汽化温度差异选择合适的温度进行分离。
通常使用氯化硅作为原料，在高温下与氢气或氯气反应生成氯化硅蒸气，然后在冷凝器中冷却、凝固成为纯净的硅。
3. 溶液法溶液法是通过在溶液中选择合适的溶剂，使杂质溶解于溶液中，然后从溶液中析出纯净的硅。
原理是根据杂质和硅在溶液中的溶解度差异实现分离。
例如，可使用酸性溶液如氢氟酸溶液，将硅源材料溶解在溶液中，杂质溶解度比硅低，通过过滤或离心等方法将溶液中的杂质分离出去，得到纯净的硅溶液。
二、化学方法1. 氧化方法氧化方法是利用硅在高温下与氧气反应生成氧化硅，然后将氧化硅还原为纯净的硅。
原理是根据硅和氧的亲和力差异以及氧化硅和硅的熔点差异实现分离。
例如，将硅源材料在高温下与氧气反应生成氧化硅，然后使用还原剂如纯氢或碳等将氧化硅还原成硅。
2. 溶解还原法溶解还原法是通过将硅源材料溶解于适当的溶剂中，然后通过还原反应得到纯净的硅。
原理是通过溶液中的化学反应使杂质与硅发生反应生成易生成沉淀或溶解度较低的产物，分离出去。
例如，将硅源材料溶解于酸性溶液中，其中的杂质与溶剂中的酸发生反应生成易生成沉淀的化合物，通过过滤或离心等方法将杂质分离出去，然后通过还原反应将溶液中的硅还原成纯净的硅。
3. 氧化还原法氧化还原法是通过将硅源材料与适当的氧化剂反应生成过氧化或氯化硅等化合物，然后再通过还原反应将其还原为纯净的硅。
原理是根据硅和氧化剂的反应生成易分离的化合物，然后通过还原反应将其还原成硅。
工业硅冶炼技术操作
11、出炉完毕，开动炉前小车前，检查轨道上有无障碍物。
12、硅铁锭完全凝固后，才准起吊铁锭。
13、起出铁锭后，四十分钟内垫好锭模，并将炉前小车开到出铁口下，防止跑眼。
14、每炉产品要规整的放在精整盘上。
七、硅铁产品的精整和入库
1、精整工必须严格按标准或按用户的要求对产品进行认真的精整。
（3）正常情况下，出完铁之后开始进行电极下放操作，操作工要听从班长指挥。
（4）严禁带负荷下放电极。
（5）电极下来后，立即观察电极烧结情况，以防出现电极事故。
（6）下放电极后根据电极烧结情况，缓慢地给负荷。
（7）设备检修或事故长时间停炉时，为了保护炉温，利于电极维护，防止电极事故，应在电极周围加入适量炭质还原剂，停电期间，每1.5小时活动一次电极，以防止电极粘结。
2、精整下来的不合格产品，可作回炉用，不准重熔或垫模。
3、经检查人员检查合格后，方准入库。
八、电极维护
（一）下放电极和维护
（1）铜瓦下端距料面小于150mm时要下放电极，每相电极下放时间不少于4小时，不多于24小时，要做到勤放少放（就是每班每次少放点多放几次）
（2）正常情况下电极下放长度不超过100mm。
（4）向有底的电极壳内装入块度为40－80mm的电极糊，糊柱高度3m.
（5）在电极工作端部位的电极壳，可均匀地扎一些小孔，使电极陪烧过程中挥发分顺利逸出，加速电极陪烧速度。
（6）在出铁口内放一直径100－120mm的钢管，中间填满焦粉，两端用泥球堵严实。
（7）烘炉初其设备受热量较小，所以冷却水开到小量，随着温度升高，冷却水量逐渐加大，以放烧坏设备和绝缘系统。但铜瓦冷却水，始终不要过大，以利于加快电极的烧结。
工业硅冶炼中降钙,磷,钛,铝等元素的方法
工业硅冶炼中降钙,磷,钛,铝等元素的方法
1. 浮选法：将煤粉、石膏、助剂等进行充分混合，将助剂和原
料充分混合，放入筛网，当粒度较小的碱熔渣流入筛网的上部，而粒
度较大的底渣流入筛网的下部，抽出后给出的碱熔渣中进行回收，从
而实现钙、铝、钛等元素的降低。
2. 离子交换法：将除硅外的金属元素与交换阳离子中的氯离子
结合，形成可滤分的离子络合物，把这种带电的物质（即离子溶液）
浸入水泥砂漿中，通过滤挂离子换来石膏及砂漿中离子，氯离子就会
在滤筛上沉积下来，而除去里面的硅外，通过滤挂离子的方法，可以
得到钙、铝、钛等元素的大量浓缩。
3. 物理-化学方法：先用草酸将要消减的钙、铝、钛等元素滴定
出来，使其转变为溶于水中、可以用脱盐器脱除的可溶物，然后再将
可溶物通过絮凝干滤法与煤粉流锭中的未溶化金属离子通过物理-化学
方式选择性吸附，沉淀到煤粉中，实现钙、铝、钛等金属离子的降低。
工业硅冶炼的操作方法及出炉、炉况、浇注等详细步骤
⼯业硅冶炼的操作⽅法及出炉、炉况、浇注等详细步骤⼯业硅冶炼时的操作⽅法如下：1⾼温冶炼冶炼⼯业硅与硅铁相⽐，需要更⾼的炉温，⽣产硅含量⼤于95%以上的⼯业硅，液相线温度在1410℃以上，需要在1800℃以上⾼温冶炼。
此外，由于炉料不配加钢屑，所以S i O2还原热⼒学条件恶化，破坏S i C的条件也变得更加不利。
由此产⽣三个结果：其⼀是炉料更易烧结;其⼆是上层炉料中⽣成的⽚状S i C积存后容易使炉底上涨;其三是S i和S i O⾼温挥发的现象更加显著。
为此，在冶炼过程中必须做到：1)控制较⾼的炉膛温度。
2)控制S i和S i O挥发。
3)使S i C的形成和破坏相对平衡。
为了提⾼炉温，减少S i和S i O的挥发损失，基本上应保持S i C在炉内平衡。
在具体操作中必须千⽅百计地减少热损失，基本上保持或扩⼤坩埚。
在⼯业硅⽣产中，采⽤烧结性良好的⽯油焦，有利于炉内热量集中，但料⾯难以⾃动下沉。
与⼩电炉⽣产75硅铁相似，可以采⽤⼀定时间的焖烧和定期集中加料的操作⽅法。
2正确的配加料正确的配加料是保证炉况稳定的先决条件。
对于⼩电炉⽣产⼯业硅来说，更应强调这⼀点。
正确配⽐应根据炉料化学成分、粒度、含⽔量及炉况等因素确定，其中应该特别注意还原剂使⽤⽐例和使⽤数量，正确的配⽐应使料⾯松软⼜不塌料，透⽓性良好，能保证规定的焖烧时间。
炉料配⽐确定后，炉料应进⾏准确称童，误差应不超过0.5%，均匀混合后⼊炉。
炉料配⽐不准或炉料混合不均都会在炉内造成还原剂过多或缺少现象.影响电极下插，缩⼩“坩埚”，破坏正常冶炼进⾏。
3沉料捣炉在⼯业硅⽣产中采⽤烧结性良好的⽯油焦，炉料中不配加钢屑，因⽽炉料更易烧结。
所以冶炼⼯业硅炉料难以⾃动下沉，⼀般需要强制沉料。
当炉内炉料焖烧到规定的时间时，料⾯料壳下⾯的炉料基本化清烧空，料⾯也开始发⽩发亮，⽕焰短⽽黄，局部地区出现刺⽕塌料，此时应该⽴刻进⾏强制沉料操作。
沉料时，先⽤捣炉机从锥体外缘开始将料壳向下压，使料层下塌。
金属硅生产工艺
金属硅生产工艺金属硅是一种重要的冶金原料，广泛应用于钢铁、合金、光伏等多个领域。
金属硅的生产工艺主要包括选矿、冶炼和精炼三个主要步骤。
首先是选矿阶段。
金属硅的主要矿石是石英，石英石中的二氧化硅含量很高，可以达到95%以上。
选矿是指从原矿中将有用的矿物分离出来，并去除其中的杂质。
一般的选矿工艺分为干法和湿法两种。
干法选矿一般采用简单的物理方法进行分离，比如颜色和密度的差异。
湿法选矿则需要溶解或者浮选的方法，用化学方法提取有用矿物。
接下来是冶炼阶段。
冶炼是指将选矿获得的矿石经过一系列的加热和化学反应，得到金属硅的过程。
冶炼工艺中最常用的是电炉冶炼。
电炉冶炼是通过电能将石英矿石中的二氧化硅还原生成金属硅。
冶炼过程涉及到高温的加热，所以冶炼设备需要具备较高的耐热性能。
冶炼过程中还会产生大量的二氧化碳和二氧化硫等有害气体，需要进行处理和排放。
最后是精炼阶段。
精炼是指将冶炼得到的金属硅进一步提纯，去除其中的杂质。
精炼工艺中常用的方法是硝酸浸出法和溶剂萃取法。
硝酸浸出法是将金属硅使用硝酸进行处理，去除其中的杂质。
溶剂萃取法则是利用溶剂的溶解性能，将金属硅溶于溶剂中，再通过萃取分离杂质。
精炼过程中还需要控制温度和溶剂的用量，以保证精炼效果和产品质量。
金属硅的生产工艺中存在一定的环境问题。
首先是选矿和冶炼过程中会产生大量的废渣和废水，需要进行处理和排放。
此外，冶炼过程中产生的二氧化碳和二氧化硫等有害气体对环境也会造成影响。
为了减少环境污染，金属硅生产企业需要进行废气、废渣和废水的处理和回收利用，以减少对环境的负面影响。
总体来说，金属硅的生产工艺包括选矿、冶炼和精炼三个主要步骤。
选矿阶段通过物理和化学方法将有用的矿物分离出来，并去除其中的杂质。
冶炼阶段通过高温和化学反应将二氧化硅还原生成金属硅。
精炼阶段则是进一步提纯金属硅，去除其中的杂质。
金属硅生产工艺需要注意环境问题，进行废气、废渣和废水的处理和回收利用，以减少对环境的负面影响。
化学工业用金属硅的冶炼工艺
化学工业用金属硅的冶炼工艺化学用硅的工艺流程包括炉料准备，电炉熔炼，硅的精制和浇铸，除去熔渣夹杂而进行的破碎。
在炉料配制之前，所有原料都要进行必要的处理。
硅石在颚式破碎机中破碎到块度不大于100mm，筛出小于5mm的碎块,并用水冲洗洁净。
因为熔炉中碎块在炉膛上部熔融，从而降低了炉料的透气性，使生产过程难以进行。
石油焦有较高的导电系数，要破碎到块度不大于10mm，又要控制石油焦的粉末量。
因其在炉膛口上直接燃烧，会造成还原剂不足。
1.化学用硅生产中，烟煤完全可以取代木炭，如湖南株洲精洗烟煤，固定炭达77.19%，挥发分为19.4%，灰分含量3.41%，fe2o3含量0.22%，al2o3含量0.99%，cao含量0.17%。
经生产实践，采用此种烟煤冶炼化学用硅是可行的。
2.生产化学用硅用的木块和木片是用截材机和木片削片机加工的。
炉料中碳质还原剂主要以石油焦和烟煤为主，木块和木片的用量要视炉况来决定。
生产中不用木质，反而产品质量还更稳定。
炉料的配比根据要求所生产的产品级别来定。
石油焦和烟煤的配比按每批矿硅需要的碳量来确定。
石油焦和烟煤的比例对炉料的工作电阻影响较大。
炉料各组分经称量后，将炉料混合均匀，待捣炉后，将混合均匀的炉料集中加入炉内。
保持一定的料面高度，加料均匀。
3.化学硅生产是连续不断进行的。
炉内的状况也不是永恒不变的。
化学硅生产在电炉内是以电能转换成热能，然后再用热能直接加热物料而产生化学反应的过程。
所以炉内的电气特性是非常重要的，熔炼实行闭弧操作，保持高温炉，提高热效率，提高电炉利用率，在研究中使用容量为6300kVA和12500kVA金属硅炉各一台。
熔炼采用一定时间的焖烧和定期集中加料的操作方法进行。
正常情况下炉料难以自动下沉，一般需强制沉料。
炉况容易波动，较难控制。
因此，在生产中必须正确判断，及时处理。
每4小时出一次炉，进行精练浇铸，破碎挑渣整理入库。
4、电炉操作化学硅熔炼是在埋弧状态下进行的。
工业硅的冶炼工艺
工业硅的冶炼工艺---昌宁立得硅业有限责任公司艾发斌一、工业硅冶炼的原料冶炼工业硅的原料主要有硅石、碳质还原剂。
由于对工业硅中铝、钙、铁含量限制严格，对原料的要求也特别严格。
硅石中SiO2>99.0%，Al2O3<0.3%，Fe2O3<0.15%，CaO<0.2%，MgO<0.15%；粒度为15～80mm。
选择碳质还原剂的原则是：固定碳高，灰分低，化学活性好。
通常是采用低灰分的石油焦或沥青焦作还原剂。
但是，由于这两种焦炭电阻率小，反应能力差，因而必须配用灰分低，电阻率大和反应能力强的木炭（或木块）代替部分石油焦。
为使炉料烧结，还应配入部分低灰分烟煤。
必须指出，过多或全部用木炭，不但会提高产品成本，而且还会使炉况紊乱，如因料面烧结差而引起刺火塌料、难以形成高温反应区、炉底易开成SiC层、出铁困难等。
对几种碳质还原剂的要求如表1-1所示。
表1-1 碳质还原剂成分粒度要求名称挥发分/%灰分/%固定碳/%粒度/mm木炭25～30 〈2 65～75 3～100 木块〈3 〈150 石油焦12～16 〈0.5 82～86 0～13烟煤〈30 <8 0～13 此外，碳质还原剂含水量要低且稳定，不能含其他杂物。
二、工业硅冶炼基本原理碳还原氧化硅的反应，通常以下式表示：SiO+2C=Si+2CO这是硅冶炼主反应的表达式，也是一般计算和控制正常熔炼依据的基础。
但就碳还原氧化硅的整个反应过程来说，却有着复杂的反应机构。
A·Γ·沃多普亚诺夫(Bодопьянов)等指出，碳还原氧化硅是通过气相实现的。
二氧化硅在变为气上时，分解出一氧化碳和分子氧，在惰性气氛中在非接触相互作用条件下，氧化硅和碳之间产生如下反应：氧化硅的表面分解：2SiO2=2SiO+O2碳的表层与氧化硅分解产物相互作用：SiO+2C=SiC+COO2+2C=2COиoсo库勒科夫 (Kyлков)认为游离碳的存在能保证由SiO2把硅还原成碳化硅，但在温度低于1400℃时反应速度不大。
工业用硅4种冶炼方法
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟工业用硅4 种冶炼方法硅在地壳中约占28%，仅次于氧而大量存在。
天然矿物主要以氧化物(硅石，石英)或硅酸盐等状态存在。
一般工业用硅是用碳还原氧化物而得。
进一步精制，熔融即一可得半导休用硅。
1.工业用硅的制法最普遍的方法是将硅石(SiO2 98%以上)与高纯度焦炭棍合，用三根碳电极在无盖的埃普炉中加热。
在1720K 以上有如下反应发生: SiO2+2C=Si+2CO (6- 28) 硅的纯度为97-99%。
主要杂质为铁、钙、铝、镁等，几乎均以硅酸盆或硅化物等的形式存在。
制取铝、钥、镍等合金时，此纯度的硅可直接利用。
2.硅的精制(1)酸处理法。
这是最简便的方法。
经粉碎的工业硅，选用适最的盆酸、硝酸、硫酸、王水、氢氛酸等依次洗涤.经精制纯度可达99.7-99.9%.(2) SiCl4 的氮还原法。
硅在623-773K 和氛反应，生成沸点为330K 的SiC14，进行冷凝即可。
添加钙粉煮沸时可除去砷、钒等，经精馏、热解精制则得高纯度的SiCl4, SiCl4+2H2=Si+4HCl4 (6-29) 此氢还原反应速度在1270- 142OK 也依然缓慢。
H2 和Sicl4 的混合摩尔比如按化学计量，则硅的回收率很低，因此，要加过量的氢，摩尔比应为60-100, 最普通的精制方法是用三氯硅烷(SiHCl3)为初始原料。
(3) SiHCl3 的氢还原。
硅在570-67OK 和干燥的HCI 气体反应,则得SIHCI3, SIHCI3 的沸点为304.9K，比SiCI4 易挥发。
反应如下: Si + 3HCL=H2 +SiFICI3 (6-30) 据说在硅中添加含铜5%左右的合金，在513K 以下和IICI 气体反应，效果较好。
SiHCI2 精馏后在1270-1370K 用氢还原，适当H2 /SiHCI3 的混合李尔比为60-100，其值愈大，硅的回收率愈高。
生成的硅在石英反应器内璧或。
硅电炉冶炼工艺
硅电炉冶炼工艺工艺流程冶炼工艺原则上分为原料制备、电炉还原熔炼、产品精整包装、烟气除尘净化四部分。
原料制备包括进厂块状原料的破碎筛分，入炉合格料计量配料和混料。
电炉还原熔炼含电炉加料、炉料还原熔炼、出铁、硅铁铸锭等过程。
铸锭后硅铁经人工破碎、清理残渣、计量包装入库。
含尘烟气净化后排空，收集的硅粉人工包装入库。
工艺简述设计采用固定式三相矿热电炉还原熔炼的传统工艺生产硅75。
矿热电炉为半敞口式，石墨电极，碳质炉衬。
生产工业硅的进厂原料有硅石、焦丁、精洗烟煤、木片等。
硅石采用一次破碎、一次擦洗筛分，焦顶采用一次破碎、一次筛分，精洗烟煤也采用一次破碎、一次筛分工艺。
破碎后的原料经筛分后除去少量的细粒级部分，用人工手推车送入精矿车间。
按照配料计算结果，将硅石、焦丁、精洗烟煤、木片等进行人工称量配料，混合均匀后用手推车送至电炉熔炼车间，再用电动单梁起重机提升至电炉操作平台，加入电炉中。
电炉采用集中加料、小批调整火焰加料，每班沉料4～5次，每炉冶炼时间为2小时。
出炉后彻底捣炉，先加木片，盖热料，再集中加盖新料，进行焖烧提温。
出炉时，用石墨棒的烧穿器进行开眼，熔体直接流到浇注包中再进行铸模，自然冷却后人工破碎去渣精整，装桶包装，入库贮运。
熔炼过程产出的含尘烟气，经收尘系统净化除尘，净化后的烟气经引风机送如烟囱排入大气。
销售排空产品销售图3-1 工艺流程图3.4 冶金计算硅石耗量按硅石含SiO298.6%计算，每消耗一吨硅石所产生的铁合金进行计算，冶炼的物料平衡见表3-5，冶炼热平衡见表3-6。
（还原剂按焦炭计算，在生产中可以采用部分精制烟煤和木片）表3-5 物料平衡3.5 原燃料消耗单位产品原燃料消耗见表3-7，年消耗量见表3-8。
表3-7 单位产品原燃料消耗表3-8 年消耗量3.6 主要设备选型全厂年工作日为330天，原料破碎、筛分系统为一班作业，电炉、精整系统为三班作业。
破碎机采用一台PE150×250型复摆颚式破碎机，最大给矿粒度为125 mm ，排矿口调节范围为10～40 mm ，处理量2～5 t/h 。
硅单质的制备提纯原理
硅单质的制备提纯原理
硅单质的制备和提纯主要涉及以下原理：
1. 硅矿石熔炼：硅矿石（如石英、石英砂）经过熔炼可以得到含有较高纯度硅的合金，例如冶炼金属硅。
2. 化学法制备：包括还原法和氧化还原法。
还原法使用还原剂（如氢气、氯化铝）将硅化合物（如氯化硅）还原成硅单质。
氧化还原法使用强氧化剂（如氯气、高锰酸钾）将硅化合物（如硅石）氧化成气态的氧化硅，再通过高温还原得到纯净的硅。
3. 溶液法提纯：将硅单质溶解在适当的溶剂中，通过溶剂的挥发或结晶，使杂质分离出去，从而提高硅单质的纯度。
4. 分析法检测纯度：通过化学分析、质谱分析、X射线衍射等方法确定硅单质的纯度，以便进行进一步的提纯处理。
5. 晶体生长法：利用硅单质的溶液、气相或熔体，在适当的温度条件下，通过沉淀法、溶液法、熔体法或气相法，使硅单质以晶体形式生长，从而得到高纯度的硅单晶。
总之，硅单质的制备和提纯是通过物理、化学和材料科学的方法，利用不同原理
和技术手段，去除杂质、降低杂质含量，从而提高硅单质的纯度。
冶炼工业硅的生产原理及工艺
冶炼工业硅的生产原理及工艺工业硅是一种广泛应用于电子、光电子、光纤、半导体等领域的重要材料，它的生产过程主要包括原料准备、熔炼、精炼和成型等环节。
本文将详细介绍冶炼工业硅的生产原理及工艺。
一、原料准备冶炼工业硅的主要原料是石英矿石，其化学成分主要由二氧化硅（SiO2）组成。
为了提高石英矿石的纯度，通常需要对原料进行预处理。
预处理主要包括破碎、磁选、洗涤等工序，以去除石英矿石中的杂质，提高纯度。
二、熔炼熔炼是冶炼工业硅的核心环节，其目的是将预处理后的石英矿石熔化成液态硅。
熔炼过程中通常采用电石炉或电弧炉等高温设备。
首先，将预处理后的石英矿石放入炉中，并通过加热使其熔化。
石英矿石中的二氧化硅在高温下会发生热解反应，生成气态的二氧化硅。
然后，通过控制炉内的温度和气氛，使得气态的二氧化硅在炉内冷凝成颗粒状的固体硅。
这些固体硅颗粒被称为冶炼硅。
三、精炼冶炼硅的纯度通常不够高，需要进行精炼处理以提高其纯度。
精炼工艺主要包括氧化、还原、溶解等步骤。
首先，将冶炼硅放入精炼炉中，并加入氧化剂，使冶炼硅中的杂质氧化为氧化物。
然后，通过还原剂将氧化物还原为金属，进一步净化冶炼硅。
最后，将精炼后的冶炼硅溶解在溶剂中，去除其中的残留杂质，得到高纯度的工业硅。
四、成型精炼后的工业硅可以通过不同的成型工艺得到不同形状和规格的产品。
常见的成型工艺包括铸造、拉制和切割等。
铸造工艺将熔融的工业硅注入模具中，冷却后得到硅块或硅铸件。
拉制工艺通过将熔融的工业硅从炉中拉出，拉制成硅棒或硅管。
切割工艺则是将硅块或硅棒切割成所需尺寸的硅片或硅片。
总结：冶炼工业硅的生产原理及工艺主要包括原料准备、熔炼、精炼和成型等环节。
通过预处理后的石英矿石经过熔炼和精炼处理，最终得到高纯度的工业硅。
工业硅可以通过成型工艺得到不同形状和规格的产品，广泛应用于电子、光电子、光纤、半导体等领域。
冶炼工业硅的生产具有重要的意义，对于推动高科技产业的发展具有重要的支撑作用。
硅电炉冶炼工艺
焦丁
0.905
炉渣
0.066
钢屑
0.217
粉尘
0.1138
电极 表3-8 名称
0.044 年消耗量 理论消耗量
(t/a)
烟气 实际消耗量(t/a)
2.279 名 称 产量(t/a)
硅石
8830 0
8920 0
合金
5000
焦丁
硅冶炼方法
主要的多晶硅生产工艺1、改良西门子法——闭环式三氯氢硅氢还原法改良西门子法是用氯和氢合成氯化氢（或外购氯化氢），氯化氢和工业硅粉在一定的温度下合成三氯氢硅，然后对三氯氢硅进行分离精馏提纯，提纯后的三氯氢硅在氢还原炉内进行CVD反应生产高纯多晶硅。
国内外现有的多晶硅厂绝大部分采用此法生产电子级与太阳能级多晶硅。
2、硅烷法——硅烷热分解法硅烷（SiH4）是以四氯化硅氢化法、硅合金分解法、氢化物还原法、硅的直接氢化法等方法制取。
然后将制得的硅烷气提纯后在热分解炉生产纯度较高的棒状多晶硅。
以前只有日本小松掌握此技术，由于发生过严重的爆炸事故后，没有继续扩大生产。
但美国Asimi和SGS公司仍采用硅烷气热分解生产纯度较高的电子级多晶硅产品。
3、流化床法以四氯化硅、氢气、氯化氢和工业硅为原料在流化床内（沸腾床）高温高压下生成三氯氢硅，将三氯氢硅再进一步歧化加氢反应生成二氯二氢硅，继而生成硅烷气。
制得的硅烷气通入加有小颗粒硅粉的流化床反应炉内进行连续热分解反应，生成粒状多晶硅产品。
因为在流化床反应炉内参与反应的硅表面积大，生产效率高，电耗低与成本低，适用于大规模生产太阳能级多晶硅。
唯一的缺点是安全性差，危险性大。
其次是产品纯度不高，但基本能满足太阳能电池生产的使用。
此法是美国联合碳化合物公司早年研究的工艺技术。
目前世界上只有美国MEMC公司采用此法生产粒状多晶硅。
此法比较适合生产价廉的太阳能级多晶硅。
4、太阳能级多晶硅新工艺技术除了上述改良西门子法、硅烷热分解法、流化床反应炉法三种方法生产电子级与太阳能级多晶硅以外，还涌现出几种专门生产太阳能级多晶硅新工艺技术。
1）冶金法生产太阳能级多晶硅主要工艺是：选择纯度较好的工业硅（即冶金硅）进行水平区熔单向凝固成硅锭，去除硅锭中金属杂质聚集的部分和外表部分后，进行粗粉碎与清洗，在等离子体融解炉中去除硼杂质，再进行第二次水平区熔单向凝固成硅锭，去除第二次区熔硅锭中金属杂质聚集的部分和外表部分，经粗粉碎与清洗后，在电子束融解炉中去除磷和碳杂质，直接生成太阳能级多晶硅。
硅锭工艺流程
硅锭工艺流程硅锭工艺流程硅锭是制造半导体材料的重要原料，其工艺流程经过多个环节，包括选矿、冶炼、纯化和晶体生长等步骤。
下面将详细介绍硅锭的工艺流程。
首先是选矿阶段，这是确保原料硅矿的质量和纯度的关键步骤。
采用物理方法对原料硅矿进行分选，将石英、石榴石等杂质去除，确保硅矿的含硅量达到要求。
接下来是冶炼阶段，将经过选矿的硅矿与高纯度的焦炭或木炭一起放入电炉内进行冶炼。
通过高温加热，使硅矿和焦炭发生反应，还原出纯度较高的金属硅。
然后是纯化阶段，将冶炼得到的金属硅进行纯化处理，以去除杂质，提高其纯度。
通常采用化学方法或物理方法进行纯化，如用氢气或氯气氧化，或通过溶解和结晶过程进行纯化。
最后是晶体生长阶段，将纯化后的金属硅进行熔炼和结晶，得到硅锭。
硅锭生长通常采用单晶法或多晶法。
对于单晶法，通过向熔融硅中插入单晶棒，使其慢慢凝固并生长成大晶体。
而多晶法则是将熔融硅注入铸模中，通过控制温度和冷却速度，使硅锭结晶成多晶体。
在生长完毕后，硅锭会通过切割和修整等加工步骤进行切割和修整，使其成为具有特定尺寸要求的硅片。
然后，将硅片进行化学和物理处理，包括抛光、清洗和涂覆等，以便进一步用于半导体器件的制造。
在整个硅锭工艺流程中，严格控制每个步骤的工艺参数和环境条件对确保生产出高纯度、高质量的硅锭至关重要。
同时，要注意节约能源、减少废料和污染物的产生，以实现可持续发展和环境保护。
总结起来，硅锭的工艺流程包括选矿、冶炼、纯化和晶体生长等步骤。
从原料的选择和处理，到生长过程的控制和加工处理，每个环节都需要高度的专业知识和严格的操作。
只有通过优化工艺流程和不断创新，才能生产出高品质的硅锭，满足不断增长的半导体行业需求。
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主要的多晶硅生产工艺
1、改良西门子法——闭环式三氯氢硅氢还原法
改良西门子法是用氯和氢合成氯化氢（或外购氯化氢），氯化氢和工业硅粉在一定的温度下合成三氯氢硅，然后对三氯氢硅进行分离精馏提纯，提纯后的三氯氢硅在氢还原炉内进行CVD反应生产高纯多晶硅。
国内外现有的多晶硅厂绝大部分采用此法生产电子级与太阳能级多晶硅。
2、硅烷法——硅烷热分解法
硅烷（SiH4）是以四氯化硅氢化法、硅合金分解法、氢化物还原法、硅的直接氢化法等方法制取。
然后将制得的硅烷气提纯后在热分解炉生产纯度较高的棒状多晶硅。
以前只有日本小松掌握此技术，由于发生过严重的爆炸事故后，没有继续扩大生产。
但美国Asimi和SGS公司仍采用硅烷气热分解生产纯度较高的电子级多晶硅产品。
3、流化床法
以四氯化硅、氢气、氯化氢和工业硅为原料在流化床内（沸腾床）高温高压下生成三氯氢硅，将三氯氢硅再进一步歧化加氢反应生成二氯二氢硅，继而生成硅烷气。
制得的硅烷气通入加有小颗粒硅粉的流化床反应炉内进行连续热分解反应，生成粒状多晶硅产品。
因为在流化床反应炉内参与反应的硅表面积大，生产效率高，电耗低与成本低，适用于大规模生产太阳能级多晶硅。
唯一的缺点是安全性差，危险性大。
其次是产品纯度不高，但基本能满足太阳能电池生产的使用。
此法是美国联合碳化合物公司早年研究的工艺技术。
目前世界上只有美国MEMC公司采用此法生产粒状多晶硅。
此法比较适合生产价廉的太阳能级多晶硅。
4、太阳能级多晶硅新工艺技术
除了上述改良西门子法、硅烷热分解法、流化床反应炉法三种方法生产电子级与太阳能级多晶硅以外，还涌现出几种专门生产太阳能级多晶硅新工艺技术。
1）冶金法生产太阳能级多晶硅
主要工艺是：选择纯度较好的工业硅（即冶金硅）进行水平区熔单向凝固成硅锭，去除硅锭中金属杂质聚集的部分和外表部分后，进行粗粉碎与清洗，在等离子体融解炉中去除硼杂质，再进行第二次水平区熔单向凝固成硅锭，去除第二次区熔硅锭中金属杂质聚集的部分和外表部分，经粗粉碎与清洗后，在电子束融解炉中去除磷和碳杂质，直接生成太阳能级多晶硅。
2）气液沉积法生产粒状太阳能级多晶硅
主要工艺是：将反应器中的石墨管的温度升高到1500℃，流体三氯氢硅和氢气从石墨管的上部注入，在石墨管内壁1500℃高温处反应生成液体状硅，然后滴入底部，温度回升变成固体粒状的太阳能级多晶硅。
3）重掺硅废料提纯法生产太阳能级多晶硅
主要多晶硅厂及工艺
<P>国内多晶硅厂和国外多晶硅厂的设备技术做些比较. </P>
<P>新光核心技术是俄罗斯技术,也就是改良西门子
技术同时还有德国设备已经取得较大程度的磨合.今年估计产能 300吨.估
计实际产能会小于此数.明年预估800-1000吨</P>
<P>洛阳中硅核心技术也是俄罗斯技术,今年也是300吨,明年预估1000吨. </P>
<P>峨眉半导体核心技术也是俄罗斯技术今年200吨. LDK 首先从德国sunways 买来了两套现成的 simens设备, 包括所有的附件. sunways 帮助安装,和调试生产. 这两套设备年产量1000吨. 按照合同, 今年第四季度两套设备会送到江西. 明年6月份投产. 作为回报, LDK 在10 年内卖1GW 的wafer 给sunways. 这是个很好的交易, 等于 sunways 帮LDK 培育生产硅料的人才. 另外, LDK 还从美国GT solar 买新的生产硅料的设备, 建成后, 2008 年有6000吨的规模, 2009 年有15000吨的规模. 整个施工有美国Fluor 设计. Fluor的实力强大无比, 只要它还在, 成功的可能性也很大.LDK了解的比较深就多写些. </P>
<P>扬州顺大引进国外技术,计划明年量产6000吨</P>
<P>青海亚洲硅业 (施正荣投资)引进国外技术,计划明年量产1000吨同时STP 和亚洲硅业签了长单协议明年下半年开始供货其他的就不说了都没什么可能性. </P>
<P>现在说国外的 </P>
<P>HEMLOCK. 主要工艺是西门子法.2008年实现以三氯氢硅,二氯二氢硅.硅烷为原料,流化床反应器的多晶硅生产新技术. 明年增加3000吨产能达到12000吨. </P>
<P>TOKUYAMA 二氯二氢硅+工业硅西门子工艺明年产能6000吨. </P> <P>WACKER 二氯二氢硅+工业硅西门子工艺明年产能9000吨. </P>
<P>MEMC 流化床工艺明年产能8000吨 REC西
门子工艺明年产能7000吨 </P>
<P>国外多晶硅生产技术发展的特点：</P>
<P> 1）研发的新工艺技术几乎全是以满足太阳能光伏硅电池行业所需要的太阳能级多晶硅。
</P>
<P>2）研发的新工艺技术主要集中体现在多晶硅生成反应器装置上，多晶硅生成反应器是复杂的多晶硅生产系统中的一个提高产能、降低能耗的关键装置。
</P> <P>3）研发的流化床（FBR）反应器粒状多晶硅生成的工艺技术，将是生产太阳能级多晶硅首选的工艺技术。
其次是研发的石墨管状炉（Tube-Recator）反应器，也是降低多晶硅生产电耗，实现连续性大规模化生产，提高生产效率，降低生产成本的新工艺技术。
</P>
<P> 4）流化床（FBR）反应器和石墨管状炉（Tube-Recator）反应器，生成粒状多晶硅的硅原料可以用硅烷、二氯二氢硅或是三氯氢硅。
</P>
<P>5）在2005年前多晶硅扩产中100%都采用改良西门子工艺。
在2005年后多
晶硅扩产中除Elkem外，基本上仍采用改良西门子工艺。
通过以上分析可以看出，目前多晶硅主要的新增需求来自于太阳能光伏产业，国际上已经形成开发低成本、低能耗的太阳能级多晶硅生产新工艺技术的热潮，并趋向于把生产低纯度的太阳能级多晶硅工艺和生产高纯度电子级多晶硅工艺区分开来，以降低太阳能级多晶硅生产成本，从而降低太阳能电池制造成本，促进太阳能光伏产业的发展，普及太阳能的利用，无疑是一个重要的技术决策方向 </P>
工业硅与氯化氢反应之后产生(液体) 氯化硅,氯化氢硅,氯化多硅(固体) 氯化亚铁,氯化镁,氯化铝等, 固体颗粒的粒径为几微米到几十微米,我们的全自动防爆隔膜压滤机用到这里的固液分离上面.
优点是,(1)这种特殊要求,不能用手动操作,必须全自动
(2)适度高压压滤,滤布滤饼压密,滤液质量好
(3)用惰性气体洗涤,分离彻底
(4)设备全密闭,防止水与空气的接触
(5)料液以及固体颗粒的性质决定用普通真空过滤或离心分离的效果不如这样的全自动压滤
生产过程低温阶段（600度内）需要氮气保护，高温（1200度）拉单晶、多晶浇铸需要用到高纯氩气保护，在氯硅烷过程需要氢气还原，氮气载体保护。
我公司在华东区嘉兴、上海、无锡、南京处设有特大型空分工厂，日产液态气体一千多吨，其中液氩（5个9纯度）日产一百多吨，可以为为周边客户提供稳定、高质量的气体。
电解制氢装置、氯化氢合成炉、三氯氢硅合成炉、合成气干法净化装置、三氯氢硅精馏装置（十多个塔呢）、三氯氢硅还原炉、四氯氢硅氢化炉、冷冻机组、脱盐水制备、空分制氮等设备
国内改良西门子法（三氯氢硅氢还原法）主要设备清单
序号设备名称
1 电压调控系统
（ VoltageSequencesystems） Control (VSC)
2 油浸整流变压器（ oil immersed
transformer ） commutation
3 氢化沉积反应器（多晶硅还原炉）（reactorsets stainless steel）
4 尾气回收系统（CDI）（The recovery system ）
5 氢气压缩机（Reciprocating Compressor ）
冷冻机
6 （ compound R-22 refrigeration
systems ）
7 DCS 控制系统（DCS Control systems ）
8 泵（Bump ）
9 阀门（Valve ）
10 氯氢化反应系统（HYDROCHLORINATION SYSTEMS）
11 三氯氢硅精馏塔
12 水电解制氢装置
13 尾气洗涤塔。