中频炉中铁水的总量无法达到硅粉废料喷吹所需要的铁水总量，为此本发明采用特殊炉型实现硅粉废料喷吹冶炼所需要的铁水总量。
[0049]本发明主要是考虑到硅铁广泛地用于金属冶炼中，是炼钢过程中重要的脱氧剂之一，是轻金属冶炼业中重要的还原剂之一，是冶金工业不可缺少的原料。同时，硅铁还可作为合金元素加入剂，广泛应用于低合金结构钢、弹簧钢、轴承钢、耐热钢及电工硅钢之中，硅铁在铁合金生产及化学工业中，常用作还原剂。由于它属于高能耗产品，所以全世界上硅铁的生产绝大多数是在发展中国家及欠发达地区进行，并且要有电力、煤炭及矿产资源的充分供应保证。
[0050]硅石是自然界储量最多的矿产资源之一，也是世界上最难还原的一种矿石。必须在高温条件下才能实现，在常压下其还原温度较高，这样硅石中的氧才能与碳发生化学反应，产生的一氧化碳溢出燃烧，硅才能与铁发生化合反应生成硅铁合金。但是现有的硅铁的冶炼工艺中，都含有大量的S、P等杂质，想去除S、P，需要花费大量的人力和物力，而且精度不尚。
[0051]而本发明对太阳能电池板晶体硅废料进行再利用，减少填埋污染，不但可以解决太阳能电池板晶体硅废料的填埋污染问题，还能够使其作为原料生产硅铁，从而得到客观的经济效益，重点是能得到没有S、P的硅铁。
[0052]3.有益效果
[0053]相比于现有技术，本发明的有益效果为:
[0054](I)本发明利用晶体硅废料冶炼硅铁，加热效果好，效率高，电耗低;利用晶体硅废料冶炼硅铁的方法中，使用太阳能电池板晶体硅废料进行硅铁冶炼的时候，首先原料主要是高纯度的硅和碳化硅以及少量的二氧化硅，而晶体硅的冶炼工艺确保其不含有S、P，或者说即使有，含量也极低;本发明同时利用碳化硅中的碳元素来还原二氧化硅，因此不需要额外加入焦炭，所以减少了能源的消耗，而且由于不需要加入焦炭，减少了磷元素和硫元素的影响，产品硅铁是低磷、低硫、低碳以及硅铁，价值高;重点是由于原料中不含有磷元素和硫元素，生产过程中也不添加磷元素和硫元素，其生产的硅铁中不用担心磷和硫杂质，无磷和硫杂质，纯度高；
[0055](2)本发明的方法可以在生产硅铁的同时，减少太阳能电池板废料的排放，一举两得，减少资源消耗，生产工艺采用喷吹方式，缩短了冶炼硅铁合金的工艺流程；
[0056](3)本发明生产过程简单，设计合理，易于实现。
【附图说明】
[0057]图1为本发明实施例使用的中频炉的结构示意图；
[0058]图2为实施例1中的本发明的实施例1中使用中频炉的示意图；
[0059 ]图3为实施例2中的本发明的实施例1中使用中频炉的示意图。
[0060]图中:1、炉体下段;2、炉体中段;3、炉体上段;4、喷嘴;5、喷吹枪。
【具体实施方式】
[0061]下面结合附图和具体实施例对本发明进一步进行描述。
[0062]如图1、图2和图3所示，采用如下炉体，一种中频炉，包括炉体，炉体分为工作段和预留段，预留段位于工作段的上方;预留段的体积大于等于工作段体积的3/10;工作段自下而上分为炉体下段1、炉体中段2和炉体上段3三段;所述的炉体下段I的直径小于炉体上段3的直径;所述的炉体中段2的纵截面的形状为内部中空的倒圆台形，炉体中段2下端的直径等于炉体下段I的直径;炉体中段2上端的直径等于炉体上段3的直径。还包括喷嘴4和/或喷吹枪5，喷嘴4采用透气砖。所述的喷嘴4位于炉体中段2的侧壁和/或炉体下段I的底部和/或炉体下段I的侧壁上;所述的喷吹枪5经过炉体的上部向下插入到炉体下段I的底部。炉体上段3设有保温加热线圈；所述的炉体下段I和炉体中段2设有加热线圈。炉体上段3的保温加热线圈独立工作;所述的炉体下段I和炉体中段2的加热线圈由同一电路控制。保温加热线圈位于炉体上段3的下部。炉体下段I的体积占炉体工作段的5%?40%，炉体下段I的高度大于等于600mm。
[0063]一种利用晶体娃废料冶炼娃铁的方法，其步骤为:
[0064](A)将冶炼硅铁合金所需的废钢装炉，废钢的加入量根据硅粉废料中成分组成和所要制备的硅铁的纯度来确定;炉体下段I和炉体中段2加热线圈通电工作将废钢熔化成铁水，并将铁水继续加热到1570°C以上；
[0065](B)通过炉体下段I的喷嘴4和/或喷吹枪5将硅粉废料连续喷吹到铁水中，形成熔液，调整加热线圈的功率，控制并维持加入硅粉废料后熔液的温度在1480°C以上;喷吹采用氮气喷吹，喷吹氮气载气量为270?360Nm3/h，硅粉废料喷吹量为270?450kg/min，下同；
[0066](C)吹入硅粉废料后熔液的液面上升并注满炉体中段2后，通过炉体中段2的喷嘴4喷吹硅粉废料，炉体上段3的保温加热线圈开始工作，控制并维持熔液的温度在1480°C至1520°C范围内；连续喷吹硅粉废料，控制并维持熔液的温度在1330°C以上，直至硅铁合金液达到所需硅铁合金标号产品的液位。此时已经能达到硅铁合金的标准，但是部分情况可能会存在碳含量过高的问题，此时针对这种情况，只需将中频炉中的硅铁合金液送往真空脱碳装置进行脱碳，根据含碳的不同，选择添加氧化铁皮，进行成分最后调整，生成合格的硅铁合金液，冶炼过程结束。真空脱碳采用普通的脱碳工艺即可，本领域技术人员可以实现，所在在此不再赘述。
[0067]本发明主要是基于以下几个方面的机理来实现:硅、铁及硅铁的熔点及比重:
[0068]Fe:熔点 1538°C，比重7800kg/m3[0069 ] S1:熔点 1414°C，比重2300kg/m3
[0070]Fe-S1:熔点 1300°C，比重 3300kg/m3
[0071]硅粉废料中硅粉颗粒被喷吹入铁水或硅铁合金液中，在比重差的作用下，硅粉颗粒会上浮。硅粉颗粒在上升过程中与铁水或硅铁合金液进行充分的热力学和动力学交换而恪化，形成娃铁合金并逐步提高娃在娃铁合金液中的浓度。随着娃的不断加入和恪化，娃铁合金中的硅含量逐步上升并最终达到所需的硅铁合金产品。硅铁合金中硅的浓度逐步提高，使得硅铁合金的熔点逐步下降并变化。
[0072 ]本发明利用了碳化硅熔解反应机理
[0073]碳化硅熔解
[0074]碳化硅熔点为2700°C，比重3200kg/m3。硅粉废料中碳化硅颗粒被喷吹入铁水或硅铁合金液中，在比重差的作用下上浮。碳化硅颗粒在上浮过程中与铁水或硅铁合金液进行充分的热力学和动力学交换，使得碳与铁结合并熔解了碳化硅，硅与铁水或硅铁合金液进一步结合形成硅铁合金液。
[0075]反应方程:SiC+Fe--->SiFe+C
[0076]二氧化硅反应机理
[0077]二氧化硅熔点1650°C，比重2200kg/m3。硅粉废料中二氧化硅颗粒被喷吹入铁水或硅铁合金液中，在比重差的作用下二氧化硅颗粒上浮，上浮过程中与铁水或硅铁合金液进行充分的热力学和动力学交换，部分二氧化硅颗粒与铁水或硅铁合金液冲的碳发生化学反应，使得二氧化硅被还原成硅。化学反应如下:
[0078]C+Si02--->Si0+C0T
[0079]喷吹搅拌及电磁搅拌机理
[0080](I)喷吹搅拌
[0081]喷吹载气在吹入铁水或硅铁合金液中，在铁水或硅铁合金液的加热下进行膨胀，膨胀的气体对铁水或硅铁合金液进行充分的搅拌使得喷入的硅粉废料在铁水或硅铁合金液中被均匀分布，进一步促进了硅粉废料颗粒在铁水或硅铁合金液热力学和动力学交换，加速了硅粉废料在铁水或硅铁合金液中的各种反应，缩短了冶炼的时间。
[0082](2)电磁搅拌
[0083]铁水或硅铁合金液在中频炉电磁力的作用下形成旋转搅拌，搅拌促进了硅粉废料在铁水或硅铁合金液中的均匀分布，加强了硅粉废料颗粒在铁水或硅铁合金液中热力学和动力学交换，加速了硅粉废料在铁水或硅铁合金液中的各种反应，缩短了冶炼硅铁的时间。
[0084](3)真空脱碳机理
[0085]在碳化硅熔解的过程中，有时会产生一定量的C元素，无法排出。同时在常压条件下，二氧化硅熔解的过程中产生的S1熔解在硅铁合金液中，无法继续反应生成Si和CO。因此在硅铁合金液出炉后经过真空脱碳装置，即可通过反应平衡移动可以去除S1，若仍旧含有C元素，添加适量的氧化铁皮，达到脱除C元素的目的，生产合格硅铁。
[0086]真空脱碳反应式如下:
[0087]C+S1--->Si+C0T
[0088]Fe_C+Fe3C>4---^FeO+COt
[0089]Fe-C+FeO--->Fe+C0T
[0090]下面结合具体的实施例来进一步解释本发明。
[0091]实施例1
[0092]如图2所示，一种中频炉，包括炉体，炉体自下而上分为炉体下段1、炉体中段2和炉体上段3三段;炉体下段I的直径为764mm，高度为700mm，炉体中段2的纵截面的形状为内部中空的倒圆台形，炉体中段2下端的直径等于炉体下段I的直径;炉体中