專利名稱：塔式工業硅吹氣精煉爐的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種精煉設備，特別是一種用于脫除工業硅中雜質的塔式工業硅吹氣精煉爐。
背景技術：
工業硅的生產方式是在礦熱爐中以硅石和炭質還原劑為原料冶煉制得。工業硅中存在著多種金屬雜質，這些雜質的存在嚴重影響其性能和使用，需采取爐外精煉的方法除去；目前冶金工業中應用的爐外精煉吹氣設備大體上有三類鋼包、轉爐型容器和專用設備等。工業硅的精煉方法有氧化精煉和氯化精煉，通常是使用石墨管插入硅水包內吹入氧氣或氯氣進行。氯氣精煉法比氧氣精煉法的雜質脫除率要高，氯氣精煉法可使雜質降低較多，但由于目前大多使用熔池深度H與直徑D之比為1左右的硅包爐進行精煉，氯氣利用率低，吹氯后排出的尾氣毒性大，難于處理，對環境污染嚴重，凈化處理流程復雜，給操作帶來許多困難，造價高，因此，氯氣精煉法至今未在工業上得到廣泛的應用。
發明內容
本發明的目的在于提供一種可提高氯氣的利用率，使尾氣中有害氣體濃度下降，并便于收集、處理和利用，對環境污染小的塔式吹氣精煉爐，以克服現有技術的不足。
本發明是這樣實現的它包括爐體(1)和爐蓋(2)，爐體(1)的爐膛(5)深度H與爐膛(5)的直徑D之比為H∶D＝2～10。
本發明所述的精煉爐為硅包爐、直流電弧精煉爐或中頻無芯感應精煉爐。
具體說，本發明的塔式吹氣直流電弧精煉爐為它包括爐體(1)和爐蓋(2)，在爐蓋(2)的上方裝有爐蓋罩(3)，在爐蓋罩(3)中設有爐蓋罩氣管(4)，爐膛(5)的深度H與爐膛(5)的直徑D之比為H∶D＝2～10，石墨電極(6)插入爐膛(5)內，在爐體(1)的側壁上部設有排氣口(7)，在爐體(1)的下部設有進氣口(8)和出硅流槽(9)，在爐體底部裝有多極觸針氣冷式底電極(10)和觸針(11)，多極觸針氣冷式底電極(10)連接電纜(13)，導電板(12)固定在多極觸針氣冷式底電極(10)上，觸針(11)固定在導電板(12)上。
準確說，上述塔式吹氣直流電弧精煉爐為它包括爐體(1)和爐蓋(2)，在爐蓋(2)的上方裝有爐蓋罩(3)，在爐蓋罩(3)中設有爐蓋罩氣管(4)，爐膛(5)的深度H與爐膛(5)的直徑D之比為H∶D＝6，石墨電極(6)插入爐膛(5)內，在爐體(1)的側壁上部設有排氣口(7)，在爐體(1)的下部設有進氣口(8)和出硅流槽(9)，在爐體底部裝有多極觸針氣冷式底電極(10)和觸針(11)，多極觸針氣冷式底電極(10)連接電纜(13)，導電板(12)固定在多極觸針氣冷式底電極(10)上，觸針(11)固定在導電板(12)上。
本發明的塔式吹氣中頻無芯感應精煉爐為它包括爐體(1)和爐蓋(2)，在爐蓋(2)的上方有排氣罩(19)，在爐體(1)的爐襯(14)中埋有進氣管(15)，進氣管(15)的一端連接進氣口(16)，另一端與爐膛(5)相通；在爐體(1)的側壁中裝有感應圈(17)，感應圈(17)連接電源線(18)，爐膛(5)的深度H與爐膛(5)的直徑D之比為H∶D＝2.5～10。
準確說，上述塔式吹氣中頻無芯感應精煉爐為它包括爐體(1)和爐蓋(2)，在爐蓋(2)的上方有排氣罩(19)，在爐體(1)的爐襯(14)中埋有進氣管(15)，進氣管(15)的一端連接進氣口(16)，另一端與爐膛(5)相通；在爐體(1)的側壁中裝有感應圈(17)，感應圈(17)連接電源線(18)，爐膛(5)的深度H與爐膛(5)的直徑D之比為H∶D＝8。
本發明的“塔式”工業硅吹氣精煉爐，系針對目前工業硅生產中存在的問題，根據火法冶金高溫的特點，引入化工中拌有化學反應的塔吸收等原理、設備，進行學科間的“移植”、“稼接”、“交叉”、“互融”等理念，將現有技術的熔池深度H與熔池內徑D之比值為1左右的“硅水包”式爐外精煉設備改為“塔式”精煉爐，其中中頻無芯感應精煉爐的H與D的比值一般在2.5～10，直流電孤精煉爐的H與D的比值一般在2～10之間，具體比值以便于爐子加工為準，越大為好。通過增大熔池深度H與熔池內徑D之比值，從而增大氣、液之間面的接觸，加長氣、液接觸時間和氣、液接觸歷程，有利于化學反應的充分進行，提高雜質的脫除率和硅的質量，并可降低電耗，從而降低生產成本。同時還具有可減少廢氣排放和環境污染、改善勞動條件和工作環境等優點，具有良好的經濟效益、環保效益和可持續發展性。
本發明也可用于鋼、鐵以及有色金屬、合金的吹氣精煉工藝中。
本發明在用于硅精煉時，可采用直流電孤加熱，也可采用可控硅靜止變頻為中頻電源進行感應加熱，生產時，可將出爐的工業硅熔體直接注入“塔式”精煉爐內，或是將固態工業硅塊加入精煉爐內通過直流電孤或可控硅靜止變頻電源加熱熔化吹氣精煉，在液態硅注入之前或是塊狀硅熔化前通入一定壓力的氧氣，邊注入或邊熔邊通氧，待液態硅注完或塊狀硅全熔后換吹氯氣精煉，氯氣呈微小氣泡與硅中鈣、鋁等雜質充分接觸，進行化學反應，從而達到脫除雜質，提高硅純度的目的，殘余尾氣升到爐頂，后經抽風機收集，并經過回收余熱、除塵等處理后，達標排放。精煉后與現有技術的同容量的包式交流電孤爐(鋼包爐)相比，氯氣利用率高，反應速率加快，反應周期縮短，產品質量大幅提高，而且石墨電極、耐火材料消耗大幅度降低，爐內金屬熔化快、均勻，熔化時間短，降低了熔煉單位電耗、成本降低，并且產生的有害氣體濃度下降，便于收集、處理和利用，在生產現場噪音小，電壓波動和閃變小，對電極電網沖擊小，只需一套電極系統，電極升降控制裝置結構大大簡化。
附圖1為本發明的工業硅塔式吹氣直流電弧精煉爐的結構示意圖；附圖2為本發明的工業硅塔式吹氣中頻無芯感應精煉爐的結構示意圖。
具體實施例方式本發明的實施例1它包括爐體(1)和爐蓋(2)，在爐蓋(2)的上方裝有爐蓋罩(3)，在爐蓋罩(3)中設有爐蓋罩氣管(4)，爐蓋罩氣管(4)與車間煙氣處理和回收系統相連，爐膛(5)的深度H與爐膛(5)的直徑D之比為H∶D＝6，石墨電極(6)插入爐膛(5)內，在爐體(1)的側壁上部設有排氣口(7)，在爐體(1)的側壁下部設有進氣口(8)，在爐體(1)的底部一側開有出硅流槽(9)，在爐體的底部中央裝有多極觸針氣冷式底電極(10)和觸針(11)，多極觸針氣冷式底電極(10)連接水冷電纜(13)，導電板(12)固定在多極觸針氣冷式底電極(10)上，觸針(11)固定在導電板(12)上。
本發明的實施例2它包括爐體(1)和爐蓋(2)，在爐蓋(2)的上方裝有爐蓋罩(3)，在爐蓋罩(3)中設有爐蓋罩氣管(4)，爐蓋罩氣管(4)與車間煙氣處理和回收系統相連，爐膛(5)的深度H與爐膛(5)的直徑D之比為H∶D＝2，石墨電極(6)插入爐膛(5)內，在爐體(1)的側壁上部設有排氣口(7)，在爐體(1)的側壁下部設有進氣口(8)，在爐體(1)的底部一側開有出硅流槽(9)，在爐體的底部中央裝有多極觸針氣冷式底電極(10)和觸針(11)，多極觸針氣冷式底電極(10)連接水冷電纜(13)，導電板(12)固定在多極觸針氣冷式底電極(10)上，觸針(11)固定在導電板(12)上。
本發明的實施例3它包括爐體(1)和爐蓋(2)，在爐蓋(2)的上方裝有爐蓋罩(3)，在爐蓋罩(3)中設有爐蓋罩氣管(4)，爐蓋罩氣管(4)與車間煙氣處理和回收系統相連，爐膛(5)的深度H與爐膛(5)的直徑D之比為H∶D＝10，石墨電極(6)插入爐膛(5)內，在爐體(1)的側壁上部設有排氣口(7)，在爐體(1)的側壁下部設有進氣口(8)，在爐體(1)的底部一側開有出硅流槽(9)，在爐體的底部中央裝有多極觸針氣冷式底電極(10)和觸針(11)，多極觸針氣冷式底電極(10)連接水冷電纜(13)，導電板(12)固定在多極觸針氣冷式底電極(10)上，觸針(11)固定在導電板(12)上。
本發明的實施例4它包括爐體(1)和可旋轉的爐蓋(2)，在爐蓋(2)的上方有排氣罩(19)，在爐體(1)的爐襯(14)中埋有進氣管(15)，進氣管(15)的一端連接進氣口(16)，另一端與爐膛(5)相通；在爐體(1)的側壁中裝有感應圈(17)，感應圈(17)連接電源線(18)，其爐膛(5)的深度H與爐膛(5)的直徑D之比為H∶D＝8。
本發明的實施例5它包括爐體(1)和可旋轉的爐蓋(2)，在爐蓋(2)的上方有排氣罩(19)，在爐體(1)的爐襯(14)中埋有進氣管(15)，進氣管(15)的一端連接進氣口(16)，另一端與爐膛(5)相通；在爐體(1)的側壁中裝有感應圈(17)，感應圈(17)連接電源線(18)，其爐膛(5)的深度H與爐膛(5)的直徑D之比為H∶D＝2.5。
本發明的實施例6它包括爐體(1)和可旋轉的爐蓋(2)，在爐蓋(2)的上方有排氣罩(19)，在爐體(1)的爐襯(14)中埋有進氣管(15)，進氣管(15)的一端連接進氣口(16)，另一端與爐膛(5)相通；在爐體(1)的側壁中裝有感應圈(17)，感應圈(17)連接電源線(18)，其爐膛(5)的深度H與爐膛(5)的直徑D之比為H∶D＝10。
本發明的實施例7它包括爐體(1)和爐蓋(2)，其余結構與現有技術的硅包爐相同，其爐膛(5)的深度H與爐膛(5)的直徑D之比為H∶D＝3。
本發明的實施例8它包括爐體(1)和爐蓋(2)，其余結構與現有技術的硅包爐相同，其爐膛(5)的深度H與爐膛(5)的直徑D之比為H∶D＝10。
權利要求
1.一種塔式工業硅吹氣精煉爐，它包括爐體(1)和爐蓋(2)，其特征在于爐體(1)的爐膛(5)深度H與爐膛(5)的直徑D之比為H∶D＝2～10。
2.按照權利要求1所述的塔式工業硅吹氣精煉爐，其特征在于所述的精煉爐為硅包爐、直流電弧精煉爐或中頻無芯感應精煉爐。
3.按照權利要求1或2所述的塔式工業硅吹氣精煉爐，其特征在于它包括爐體(1)和爐蓋(2)，在爐蓋(2)的上方裝有爐蓋罩(3)，在爐蓋罩(3)中設有爐蓋罩氣管(4)，爐膛(5)的深度H與爐膛(5)的直徑D之比為H∶D＝2～10，石墨電極(6)插入爐膛(5)內，在爐體(1)的側壁上部設有排氣口(7)，在爐體(1)的下部設有進氣口(8)和出硅流槽(9)，在爐體底部裝有多極觸針氣冷式底電極(10)和觸針(11)，多極觸針氣冷式底電極(10)連接電纜(13)，導電板(12)固定在多極觸針氣冷式底電極(10)上，觸針(11)固定在導電板(12)上。
4.按照權利要求3所述的塔式工業硅吹氣精煉爐，其特征在于它包括爐體(1)和爐蓋(2)，在爐蓋(2)的上方裝有爐蓋罩(3)，在爐蓋罩(3)中設有爐蓋罩氣管(4)，爐膛(5)的深度H與爐膛(5)的直徑D之比為H∶D＝6，石墨電極(6)插入爐膛(5)內，在爐體(1)的側壁上部設有排氣口(7)，在爐體(1)的下部設有進氣口(8)和出硅流槽(9)，在爐體底部裝有多極觸針氣冷式底電極(10)和觸針(11)，多極觸針氣冷式底電極(10)連接電纜(13)，導電板(12)固定在多極觸針氣冷式底電極(10)上，觸針(11)固定在導電板(12)上。
5.按照權利要求1或2所述的塔式工業硅吹氣精煉爐，其特征在于它包括爐體(1)和爐蓋(2)，在爐蓋(2)的上方有排氣罩(19)，在爐體(1)的爐襯(14)中埋有進氣管(15)，進氣管(15)的一端連接進氣口(16)，另一端與爐膛(5)相通；在爐體(1)的側壁中裝有感應圈(17)，感應圈(17)連接電源線(18)，爐膛(5)的深度H與爐膛(5)的直徑D之比為H∶D＝2.5～10。
6.按照權利要求5所述的塔式工業硅吹氣精煉爐，其特征在于它包括爐體(1)和爐蓋(2)，在爐蓋(2)的上方有排氣罩(19)，在爐體(1)的爐襯(14)中埋有進氣管(15)，進氣管(15)的一端連接進氣口(16)，另一端與爐膛(5)相通；在爐體(1)的側壁中裝有感應圈(17)，感應圈(17)連接電源線(18)，爐膛(5)的深度H與爐膛(5)的直徑D之比為H∶D＝8。
全文摘要
本發明是一種用于脫除工業硅中雜質的塔式工業硅吹氣精煉爐，它包括爐體和爐蓋，爐體的爐膛深度與爐膛的直徑之比為2～10；與現有技術相比，本發明可提高氯氣利用率、縮短反應周期，降低能耗和生產成本，減少廢氣排放，有利于廢氣的凈化處理和環境保護，具有良好的經濟效益、環保效益和可持續發展性，本設備亦可用于鋼、鐵、有色金屬及合金的吹氣精煉工藝中，以除去被精煉物的雜質，提高產品純度和質量。
文檔編號F27B1/08GK1811311SQ20061020013
公開日2006年8月2日 申請日期2006年2月17日 優先權日2006年2月17日
發明者羅余光 申請人:貴州明美進出口貿易有限責任公司